CN102937295B - 一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式，所述锅炉包括：省煤器、SCR设备、空气预热器；所述省煤器分为前级省煤器和后级省煤器；锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过前级省煤器，而后通过与SCR设备相连的烟道进入SCR设备，再经过后级省煤器，最后通过空气预热器入口烟道进入空气预热器；前级省煤器布置在SCR设备前的烟道中，后级省煤器布置在SCR设备后的烟道中。本发明确保进入SCR设备的烟气温度在所有负荷下均高于其催化剂要求的反应温度。

Description

一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式

技术领域

本发明涉及锅炉设备领域，尤其是一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式。

背景技术

随着国家对环保的日益重视，为了确保最终的NOx的排放指标，在采用低NOx燃烧设备的同时脱硝设备已经成为今后锅炉的标准配置之一。在常规的锅炉设计中，如果采用SCR（选择性催化还原）脱硝方式，脱硝装置通常布置在锅炉受热面的出口，空气预热器的入口。但为了同时确保锅炉能达到较高的效率，通常满负荷时空气预热器的烟气温度在350~400℃左右，在高负荷下该烟气温度能满足SCR设备的投运要求。但随着负荷的降低，经过SCR设备的烟气温度也随之降低，如果低于某一温度（如315℃，具体要求看SCR设备），SCR设备中的催化剂就无法工作，因此无法起到脱NOx的作用。如果确保进入SCR设备的烟气温度全负荷满足催化剂的反应温度，则满负荷时进入SCR设备的烟气温度要远高于常规取值，同样由于烟气经过SCR设备基本不产生大幅温降，如此高的烟气温度进入空气预热器一则无法使用原先的空气预热器的材料，二则仅通过空气预热器无法满足常规排烟温度的要求，造成锅炉排烟损失的增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置的方式，使得在全程负荷状态下SCR设备都能够脱硝。技术方案如下：

一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置的方式，所述锅炉在烟道中布置有省煤器、SCR设备、空气预热器； 所述省煤器从烟气侧来看，分为前级省煤器和后级省煤器；锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过前级省煤器，而后通过与SCR设备相连的烟道进入SCR设备，再经过后级省煤器，最后通过空气预热器入口烟道进入空气预热器。

前级省煤器与后级省煤器之间布置有调节介质流量的调节装置，通过所述调节装置控制进入后级省煤器的工质流量，从而控制后级省煤器出口烟气的温度。

调节装置包括：在前级或后级省煤器设置一旁路管道，在旁路管道上设置一调节阀。

包括一切换设备，从使得汽水侧来看，该汽水切换设备使得前后级省煤器可以串联布置，或者前后级省煤器并联布置。

所述切换设备包括：第一阀、第二阀、第三阀、第四阀、第五阀；第一、  三阀打开，第二、四、五阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联；第一、二、五阀打开，第三、四阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器并联。

所述切换设备包括：前阀、左阀和右阀；当左右阀关闭时，前阀开启时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联；当前阀关闭，左右阀开启时，从汽水侧来看，前后级省煤器并联。

所述SCR设备入口处设置一烟温测量装置；在切换装置和烟温装置之间设置自动反馈装置，当SCR设备入口温度低于某温度时，可以对前后级省煤器串联和并联方式进行切换。

   所述SCR设备入口处设置一烟温测量装置；在调节阀或调节装置和烟温装置之间设置自动反馈装置，所述自动反馈装置与烟温测量装置和调节的开度关联，当SCR设备入口温度低于某温度时，调节的开度变大，当SCR设备入口温度高于某温度时，调节的开度变小。

本发明通过对系统的优化，将锅炉的系统进行改进，确保进入SCR设备的烟气温度在所有负荷下均高于其催化剂要求的反应温度，同时确保进入空气预热器的烟气温度也在其合理范围，不增加空气预热器设计的难度和锅炉的排烟损失。

锅炉最后一级受热面为省煤器，本发明将最后一级受热面分级布置（串联或并联），其中一级布置在SCR设备前，另一级布置在SCR设备后，空气预热器入口，来实现烟气的分级优化，确保在锅炉全负荷中SCR反应的温度区间，同时确保空气预热器的设计和排烟温度在合理的水平。本发明确保进入SCR设备的烟气温度在所有负荷下均高于其催化剂要求的反应温度。

附图说明

图1为常规的带SCR设备的π锅炉布置图示；

图2为常规的带SCR设备的塔式锅炉布置图示；

图3为优化的带SCR设备的π型锅炉布置图示；

图4为优化的带SCR设备的塔式锅炉布置图示；

图5为前后级省煤器之间布置有调节介质流量的装置示意图；

图6为前后级省煤器旁路管道及调节装置示意图；

图7前后级省煤器串联并联切换装置示意图一；

图8为前后级省煤器串联并联切换装置示意图二。

图中：前级省煤器1，SCR设备2，空气预热器3，本体与SCR设备的连接烟道4，空气预热器入口烟道5，后级省煤器6，前阀7，左阀9，右阀10，第一阀11，第二阀12，第三阀13，第四阀14，第五阀15，后级省煤器主管道调节阀16，后级省煤器旁路调节阀17，前级省煤器主管道调节阀18，前级省煤器旁路调节阀19。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但本发明不局限于以下的实施例。

图1为常规的带SCR设备的π锅炉布置图示。省煤器布置在锅炉尾部烟道中，作为锅炉本体的最后一级受热面；SCR设备2布置在空气预热器3前，锅炉本体和SCR设备通过烟道4相连，SCR设备2与空气预热器3通过烟道5连接。锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过省煤器，而后通过与SCR设备相连的烟道4进入SCR设备2，而后烟气经过空气预热器入口烟道5进入空气预热器3。

图2为常规的带SCR设备的塔式锅炉布置图示。省煤器布置在锅炉上部烟道中，作为锅炉本体的最后主要受热面。

本发明对常规的带SCR设备的π锅炉和塔式锅炉进行了改进，改进的形式见图3、图4。

图3为优化的带SCR设备的π型锅炉布置图，如图所示，将省煤器分级为前级省煤器1和后级省煤器6。前级省煤器1可以为布置在单一烟道中的省煤器，也可以为布置在前后分隔烟道中的省煤器组合，其组合型式可以为并联或串联；前级省煤器1和后级省煤器6之间可以为并联或串联；汽水侧介质可以先进入前级省煤器1，也可以先进入后级省煤器6，或者同时进入前后两级省煤器。本实施例中，前级省煤器1布置在锅炉尾部烟道中，后级省煤器6布置在SCR设备2后；SCR设备2布置在前后两级省煤器之间，锅炉本体和SCR设备通过烟道4相连，后级省煤器6与空气预热器3通过烟道连接。锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过前级省煤器1，而后通过与SCR设备相连的烟道进入SCR设备2，烟气通过SCR设备2后进入后级省煤器6，而后烟气经过空气预热器入口烟道5进入空气预热器3。

图4为优化的带SCR设备的塔式锅炉布置图，本实施例中，省煤器布置在锅炉上部烟道中，作为锅炉本体的最后主要受热面；SCR设备2布置在空气预热器3前，锅炉本体和SCR设备通过烟道4相连，SCR设备2与空气预热器3通过烟道连接。锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过前级省煤器1，而后通过与SCR设备相连的烟道4进入SCR设备2，烟气通过SCR设备2后进入后级省煤器6，而后烟气经过空气预热器入口烟道5进入空气预热器3。

图5，前级省煤器与后级省煤器之间布置有调节介质流量的装置。调节介质流量的装置是这样的，在后级省煤器设置一旁路管道，并且在旁路管道上设置一调节阀17，当后级省煤器出口的烟温低于SCR设备的催化剂反应温度时，可以将调节阀17开大，这样通过后级省煤器的介质流量减少，后级省煤器出口温度提高。或者，不在旁路管道上设置调节阀，而在主管道上设置一主管道调节阀16，同样可进行调节。优选的，在旁路管道和主管道上均设置调节阀。

图6为前后级省煤器旁路管道及调节装置示意图，与图5类似，图6在图5的基础上，在前级省煤器上也设置一旁路管道，并且在旁路管道上设置一调节阀19，在主管道上设置一主管道调节阀18。

图7为切换设备示意图，所述切换设备包括：第一阀11、第二阀12、第三阀13、第四阀14、第五阀15，这五阀可以为关断阀；第一、三阀打开，第二、四、五阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联；第一、二、五阀打开，第三、四阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器并联。该切换设备，使得前后级省煤器可以串联布置，或者前后级省煤器并联布置，即使得汽水侧介质可以先进入前级省煤器，然后进入后级省煤器，或者切换成同时进入前后两级省煤器。通过对前后两级省煤器串联或者并联的切换，就可以改变前级或者后级省煤器的吸热量，从而改变前级或者后级省煤器出口烟气的温度。另外，假设烟气是从前级省煤器流向后级省煤器的，当第一、三阀打开，第二、四、五阀关闭时，前后级省煤器顺流布置；第一、二、五阀打开，第三、四阀关闭时，前后级省煤器也是顺流布置。反之，假设烟气是从后级省煤器流向前级省煤器的，当第一、三阀打开，第二、四、五阀关闭时，前后级省煤器逆流布置；第一、二、五阀打开，第三、四阀关闭时，前后级省煤器也是逆流布置。（顺流和逆流是指工质(水蒸气、给水和空气等)和烟气之间的相对流动方向；当烟气和工质的流动方向相同时，称顺流;当烟气和工质的流动方向相反时，称逆流）

进一步，第一、二、三、四、五阀具有调节阀功能。或者在第一、二、五阀为关断阀，在第一、二、五阀前后增加一个调节阀。

第一、 三阀打开，第二、四、五阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联；调节第一阀的开度，使得进入前后级省煤器的流量发生变化。第一阀开度变小，进入前后级省煤器的流量均减少，前后两级省煤器出口烟气均温度提高。第一阀开度变大，进入前后两级级省煤器的流量均增加，前后两级省煤器出口烟气温度均降低。

第一、 三阀打开，第四、五阀关闭，第二阀可调节时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联；调节第二阀的开度，例如增大第二阀的开度，使得通过旁路的介质流量增大，进入后级省煤器的流量变小，后级省煤器出口烟气温度提高。

第一、二、五阀打开，第三、四阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器并联。通过调节第一、二、五阀之一的开度，可以改变流入前后级省煤器之间的流量比，从而调节前后两级省煤器出口烟气的温度。 例如，第一阀开度变小，进入前级省煤器的流量变小，前级省煤器的出口烟气的温度提高。再如，第五阀开度变小，进入后级省煤器的流量变小，后级省煤器的出口烟气的温度提高。

图8为前后级省煤器串并联切换装置示意图，在前级省煤器进口前设置一阀，称为前阀7。在前级省煤器进口和后级省煤器出口之间设置一个旁路管道，即在前阀7后与后级省煤器出口之间设置第一旁路；另外在前阀7前与前级省煤器出口之间设置第二旁路。在两旁路上个设置一阀，即在第一旁路上设置左阀9，在第二旁路上设置右阀10。当左右阀关闭，前阀打开时，从汽水侧看，前后级省煤器为由前级到后级的串联连接。当前阀关闭，左右阀打开时，从汽水侧看，前后级省煤器为并联连接，其中前级省煤器为逆流布置，后级省煤器为顺流布置。如在前后省煤器之间的管道上设置一调节阀（图中未示），还可调节前后省煤器之间的流量比。当前阀开启，左或右阀开启部分，还可起到旁路阀的作用，也可调节流量。

Claims (5)

1.一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式，所述锅炉在烟道中布置有省煤器、SCR设备(2)、空气预热器(3)；所述省煤器从烟气侧来看，分为前级省煤器(1)和后级省煤器(6)；其特征在于：

锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过前级省煤器(1)，而后通过与SCR设备相连的烟道(4)进入SCR设备(2)，再经过后级省煤器(6)，最后通过空气预热器入口烟道(5)进入空气预热器(3)；

前级省煤器(1)与后级省煤器(6)之间布置有调节介质流量的调节装置，通过所述调节装置控制进入后级省煤器的工质流量，从而控制后级省煤器出口烟气的温度；

所述调节装置包括：在前级或后级省煤器设置一旁路管道，在旁路管道上设置一调节阀(17)；

包括一切换设备，从汽水侧来看，通过该切换设备使得前后级省煤器串联布置，或者使得前后级省煤器并联布置。

2.根据权利要求1所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式，其特征在于：

所述切换设备包括：第一阀(11)、第二阀(12)、第三阀(13)、第四阀(14)、第五阀(15)；

第一、三阀打开，第二、四、五阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联；

第一、二、五阀打开，第三、四阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器并联。

3.根据权利要求1所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式，其特征在于：

所述切换设备包括：前阀(7)、左阀(9)和右阀(10)；

当左右阀关闭时，前阀开启时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联；

当前阀关闭，左右阀开启时，从汽水侧来看，前后级省煤器并联。

4.根据权利要求1-3之一所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式，其特征在于：

所述SCR设备入口处设置一烟温测量装置；在切换设备和烟温测量装置之间设置自动反馈装置，当SCR设备入口温度低于某温度时，对前后级省煤器串联和并联方式进行切换。

5.根据权利要求1至3之一所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉省煤器布置方式，其特征在于：

所述SCR设备入口处设置一烟温测量装置；在调节阀和烟温测量装置之间设置自动反馈装置，所述自动反馈装置与烟温测量装置和调节阀的开度关联，当SCR设备入口温度低于某温度时，调节阀的开度变大，当SCR设备入口温度高于某温度时，调节阀的开度变小。