基于燃气发电机组的废气清洁处理减排系统和方法与流程

本发明涉及废气处理，尤其涉及基于燃气发电机组的废气清洁处理减排系统和方法。

背景技术：

1、工业是指采集原料，并把它们加工成产品的工作和过程。工业是社会分工发展的产物，经过手工业、机器大工业、现代工业几个发展阶段，工业是第二产业的重要组成部分，分为轻工业和重工业两大类。2014年，中国工业生产总值达4万亿美元，超过美国成为世界头号工业生产国。热能动力是将热能转化为机械能而产生原动力的成套热力设备。热能的来源包括利用煤、石油、天然气、油页岩、生物质能等燃料燃烧所放出的热能以及核能、太阳能、地热能等。热能动力装置包括汽轮机动力装置、内燃机动力装置、燃气轮机动力装置和核能动力装置等。它们主要是由原动机(汽轮机、内燃机、燃气轮机)及其辅助设备组成。火力发电就是利用热能动力装置所产生的原动力来驱动发电机生产电能。发动机通过燃烧天然气或其他气体产生能量并使发电机进行发电，发动机在工作时会排出大量高温废气，这些废气中含有一些固体颗粒和含氮有毒气体，直接排放仍会对环境造成污染，同时废气中的热量也造成了能量的浪费，因此需要对燃气发电机组的废气清洁处理减排进行研究解决这一问题。

2、中国专利公开号：cn114307492a公开了一种发电机组废气处理系统，包括：预热单元、触媒反应单元、脱硫单元、除尘单元和中控单元。本发明通过设置预热单元、使用预热单元对发电机组输出的废气进行预热以使废气充分燃烧，通过使用中控单元实时监控废气的流量以及温度，将预热单元的温度调节至对应值，通过设置对应的预设过网流量以及预设预热温度并根据实际过网的废气流量将预热单元对废气的加热温度初步设置为对应值。该方案未对废气中的热量进行回收，且处理效率低。

技术实现思路

1、为此，本发明提供基于燃气发电机组的废气清洁处理减排系统和方法，用以克服现有技术中废气处理效率低的问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于燃气发电机组的废气清洁处理减排系统，包括，

3、控制器，用以控制废气的处理过程，控制器设置于废气输入管道一侧；

4、过滤机构，用以对废气中的固体颗粒进行过滤；所述控制器还用以根据所述固体颗粒的平均直径控制过滤管道的选取，并根据过滤管道中滤材的使用时间对过滤管道的工作状态进行判断，当过滤管道处于风险状态时，所述控制器还用以获取该过滤管道的风压差，并根据风压差对该过滤管道的使用状态进行判断，以及时更换过滤管道；

5、热能转换机构，用以对过滤后的废气进行热能转换；所述控制器还用以根据过滤后的废气温度控制热能转换时第二抽风机的抽风功率，所述控制器还用以根据过滤后废气的过滤级别对第二抽风机的抽风功率进行补偿，所述控制器还用以根据热能转换后的废气温度对废气的热能转换状态进行判断，当热能转换状态异常时，所述控制器还用以根据热能转换后的废气温度对补偿后的抽风功率进行修正，所述控制器还用以根据异常持续时间增加热能转换管道数量；

6、催化机构，用以将热能转换后的废气进行催化转化；所述控制器还用以根据输入的气体流速控制废气的催化时间，所述控制器还用以根据热能转换后废气的过滤级别对催化时间进行调节，并根据热能转换后的废气温度对调节后的催化时间进行校正，所述控制器还用以在催化转化后气体的氧气浓度达到排放标准时控制废气进行排放。

7、进一步地，所述过滤机构包括废气输入管道，其一端与燃气发电机组的废气输出端连接，废气输入管道用以将燃气发电机组的废气传输至各过滤管道，所述废气输入管道的内壁设有第一检测器，用以检测废气中固体颗粒的平均直径，所述废气输入管道的内部设有第一抽风机，其用以对废气传输提供传输动力，所述废气输入管道的另一端分别与第一过滤管道、第二过滤管道和第三过滤管道连接，所述第一过滤管道的内部设有第一阀门，其用于控制所述第一过滤管道的开启和关闭，所述第二过滤管道的内部设有第二阀门，其用于控制所述第二过滤管道的开启和关闭，所述第三过滤管道的内部设有第三阀门，其用于控制所述第三过滤管道的开启和关闭，各所述过滤管道远离废气输入管道的一端与热能转换管道连接，各过滤管道内部均设有多孔过滤材料，多孔过滤材料用于对废气中的固体颗粒进行过滤，各所述过滤管道中的多孔过滤材料的滤孔直径不同，以对不同直径的固体颗粒进行过滤，在所述各过滤管道中，所述多孔过滤材料前后均设有风压传感器，分别为第一过滤管道中的第一前风压传感器和第一后风压传感器、第二过滤管道中的第二前风压传感器和第二后风压传感器以及第三过滤管道中的第三前风压传感器和第三后风压传感器，所述各风压传感器用以检测多孔过滤材料前后的风压状态，在所述各过滤管道外还设有警示灯，用以在过滤管道处于过度使用状态时亮起，以进行提示，包括设置于第一过滤管道外的第一警示灯、设置于第二过滤管道外的第二警示灯和设置于第三过滤管道外的第三警示灯；

8、所述热能转换机构包括热能转换前阀门，其设置于热能转换管道的内部，用以控制过滤后废气进行传输，所述热能转换前阀门后方设有第二抽风机，所述第二抽风机设置于所述热能转换管道的内部，用以提供传输动力，以将废气传输至所述热能转换管道中，所述第二抽风机后方设有第二检测器，所述第二检测器设置于所述热能转换管道内壁，用以检测过滤后废气中固体颗粒的平均直径，所述第二抽风机后方还设有第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述热能转换管道内壁，用以过滤后废气温度，所述热能转换管道远离各所述过滤管道的一端与催化转化器连接，所述热能转换管道用于对过滤后的废气进行热能转换，以回收热能，所述热能转换管道的下方连接有热能转换支管，用以将废气传输回到热能转换管道进行热能回收，所述热能转换支管两端设有阀门，分别为第一支管阀门和第二支管阀门，所述第一支管阀门设置于热能转换支管中靠近催化转化器的一端，所述第二支管阀门，设置于热能转换支管内靠近过滤机构一端，所述第一支管阀门和所述第二支管阀门用以控制废气通过热能转换支管传输回到热能转换管道中进行热能回收，所述热能转换管道的上方连接备用热能转换管道，用于转化多余的热能，所述备用热能转换管道两端设有阀门，分别为第一备用热能转换管道阀门和第二备用热能转换管道阀门，用于控制备用热能转换管道的开启和关闭，所述热能转换管道、热能转换支管和备用热能转换管道外设有热能转换隔膜，所述热能转换隔膜由隔热材质组成，用以将热能转换机构中的热能进行聚集并与外界进行隔离；

9、所述催化机构包括，催化转化器，其一端与热能转换管道连接，另一端与排放管道连接，用以对热能转换后的废气进行催化转化，对废气中的含氮有毒气体进行处理，所述催化转化器靠近热能转换机构一端的内部设有第三抽风机，用以对热能转换后的废气提供传输动力，将热能转换后的废气传输至催化转化器中，所述第三抽风机的下端设有第四阀门，用以控制废气在热能转化后输入至催化转化器内，所述第三抽风机与所述第四阀门之间设有第二温度传感器，用以检测热能转换后的废气温度，所述第四阀门下方设有气体流速传感器，用以检测催化转化器入口的气体流速，所述第四阀门下方还设有第三检测器，用以检测热能转换后废气的固体颗粒平均直径，所述催化转化器靠近排放管道的一端设有排放阀门，用以在催化转化器出口处气体的氧气浓度达到排放标准时开启排放阀门，以将处理后的废气进行排放，所述排放阀门上端设有氧气浓度检测器，用以检测催化转化器出口处气体的氧气浓度，所述排放阀门的下端设有排放管道，用以对废气进行排放。

10、进一步地，所述控制器在判断过滤管道的工作状态时，获取各过滤管道中滤材的工作时长△t，并将其与各预设工作时长进行比对，并根据比对结果对过滤管道的工作状态进行判断，其中，

11、当0＜△t≤t1时，所述控制器判定该过滤管道的工作状态为正常状态；

12、当t1＜△t≤t2时，所述控制器判定过滤管道的工作状态为风险状态；

13、当t2＜△t时，所述控制器判定过滤管道的工作状态为异常状态；

14、当所述过滤管道的工作状态为风险状态时，所述控制器获取该过滤管道的前风压值p1和后风压值p2，并计算风压差值△p，设定△p＝p1-p2，并将风压差值△p与预设风压差值△p0进行比对，所述控制器根据比对结果对该过滤管道的使用状态进行判断，其中，

15、若△p＜△p0，所述控制器判定该过滤管道处于正常使用状态；

16、若△p＞△p0，所述控制器判定该过滤管道处于过度使用状态，所述控制器控制该过滤管道的警示灯亮起并控制该过滤管道关闭，选取其他过滤管道对废气进行过滤；

17、其中，t1为第一预设工作时长，t2为第二预设工作时长，t1＜t2。

18、进一步地，在对过滤后的废气进行热能转换时，所述控制器获取热能转换前的废气温度f，并根据热能转换前的废气温度f设置热能转换时第二抽风机的抽风功率，其中，

19、当0＜f≤f1时，所述控制器设置热能转换时第二抽风机的抽风功率为第一预设抽风功率n1；

20、当f1＜f≤f2时，所述控制器设置热能转换时第二抽风机的抽风功率为第二预设抽风功率n2；

21、当f2＜f时，所述控制器设置热能转换时第二抽风机的抽风功率为预设第三抽风功率n3；

22、其中，n1为第一预设抽风功率，n2为第二预设抽风功率，n3为第三预设抽风功率，n1＜n2＜n3，f1为第一预设废气温度，f2为第二预设废气温度，f1＜f2。

23、进一步地，所述控制器获取过滤后废气的固体颗粒平均直径d’，并将其与第一预设平均直径d0’进行比对，并根据比对结果对过滤后废气的过滤级别进行判断，其中，

24、当d’＜d0’，所述控制器判定过滤后废气的过滤级别为完全过滤，不对第二抽风机的抽风功率进行补偿；

25、当d’≥d0’，所述控制器判定过滤后废气的过滤级别为不完全过滤，所述控制器对第二抽风机的抽风功率n i进行补偿，设定i＝1,2,3，以降低第二抽风机的抽风功率，补偿后的抽风功率为n i’，设定n i’＝α×n i，其中，α为补偿系数，0.9＜α＜1。

26、进一步地，在对补偿后的抽风功率进行修正时，所述控制器获取热能转换后的废气温度f3，并将其与预设热能转换后的废气温度f4进行比对，并根据比对结果对补偿后的抽风功率n i’进行修正，其中，

27、当f3≤f4时，所述控制器不进行修正；

28、当f3＞f4时，所述控制器对补偿后的抽风功率ni’进行修正，以降低第二抽风机的抽风功率，修正后的抽风功率为ni”，设定n i”＝ni’×α1，α1为修正系数，设定α1＝α×[1-(f3-f4)/f3]。

29、进一步地，在废气传输至催化转化器后，所述控制器获取催化转化器入口的气体流速v，并将其与各预设气体流速进行比对，并根据比对结果控制催化时间，其中，

30、当0＜v≤v1时，所述控制器将催化时间设为m1；

31、当v1＜v≤v2时，所述控制器将催化时间设为m2；

32、当v2＜v时，所述控制器将催化时间设为m3；

33、其中，v1为第一预设气体流速，v2为第二预设气体流速，v1＜v2，m1为第一预设催化时间，m2为第二预设催化时间，m3为第三预设催化时间，m1＞m2＞m3。

34、进一步地，所述控制器获取热能转换后废气的固体颗粒平均直径d”，并将其与第二预设平均直径d0”进行比对，并根据比对结果对热能转换后废气的过滤级别进行判断，其中，

35、当d”＜d0”时，所述控制器判定热能转换后废气的过滤级别为完全过滤，不对催化时间进行调节；

36、当d”≥d0”时，所述控制器判定热能转换后废气的过滤级别为不完全过滤，所述控制器对催化时间mj进行调节，设定j＝1,2,3，以增加催化时间，调节后的催化时间为mj’，设定mj’＝β×mj，其中，β为时间调节系数，1＜β＜1.2

37、进一步地，所述控制器获取获取热能转换后的废气温度f3，并将其与预设催化温度f5进行比对，并根据比对结果对调节后的催化时间进行校正，其中，

38、当f3＜f5时，所述控制器将催化时间校正为mj”，以增加催化时间，设定mj”＝[1+(f5-f3)/f5]×mj’；

39、当f3≥f5时，所述控制器不对催化时间进行校正。

40、另一方面，本发明还提供一种燃气发电机组的废气处理方法，包括，

41、步骤s1，对废气中固体颗粒的平均直径进行检测；

42、步骤s2，根据所述固体颗粒的平均直径控制过滤管道的选取，并对废气进行过滤；

43、步骤s3，在废气过滤完成后，根据过滤后的废气温度控制热能转换时第二抽风机的抽风功率，对过滤后的废气进行热能转换；

44、步骤s4，在废气进行热能转换后，根据输入的气体流速控制废气的催化时间，对热能转换后的废气进行催化转化，在催化转化后气体的氧气浓度达到排放标准时控制废气进行排放。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述系统通过检测器对废气中固体颗粒的平均直径进行检测，以获取废气排放的实际情况，从而提高废气处理效率，所述系统通过所述控制器根据所述固体颗粒的平均直径选取过滤管道，将废气进行过滤，以过滤掉废气中的固体颗粒，对废气进行初步处理，所述控制器根据过滤管道中滤材的使用时间判断该过滤管道的工作状态，以实时掌握过滤管道的工作情况，当过滤管道的工作状态为风险状态时，所述控制器获取该过滤管道的风压差，根据风压差对该过滤管道的使用状态进行判断，从而进一步确定需要进行更换的过滤管道，当过滤管道的使用状态为过度使用状态时，及时更换过滤管道，从而及时更换滤材，以不中断废气处理流程，进一步提高废气处理效率，所述控制器将过滤后的废气输入热能转换管道进行热能转换，以对热能进行回收，从而节省能源，提高废气利用效率，所述控制器根据过滤后的废气温度控制热能转换时第二抽风机的抽风功率，以根据废气温度调整热能转换的过程，使热能充分进行转换，最大程度地回收热能，从而提高废气利用效率和废气处理效率，所述控制器还根据过滤后废气的过滤级别对第二抽风机的抽风功率进行补偿，从而根据所述控制器对废气进行过滤的效果对热能转换过程进行调整，消除过滤结果对热能转换效率的影响，所述控制器根据热能转换后的废气温度对废气的热能转换状态进行判断，在废气的热能转换状态为异常时，根据热能转换后的废气温度对补偿后的抽风功率进行修正，并记录异常传输的持续时间，根据异常传输的持续时间判断备用热能转换管道的状态，以打开备用热能转换管道，增加热能转换管道数量对热能进行充分回收，提高热能回收效率，所述控制器对热能转换后的废气进行催化转化，根据输入的气体流速控制催化时间，以对废气中的氮氧化物进行充分的催化转化，所述控制器根据热能转换后废气的过滤级别对催化时间进行调节，并根据热能转换后的废气温度对调节后的催化时间进行校正，以消除废气颗粒和气体温度对催化转化效果的影响，从而提高废气处理效率，所述控制器在催化转化器出口处气体的氧气浓度进行检测并判断是否达到排放标准，在达到排放标准时进行排放，以完成对废气的处理，进一步提高废气处理效率。