CN104132358A - 适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统及其燃烧调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统及其燃烧调整方法，该系统包括制粉系统、锅炉炉膛、尾部烟道、安装在尾部烟道的第一省煤器、SCR脱销系统和空气预热器，制粉系统将磨制后的煤粉送入锅炉炉膛内进行燃烧，煤粉燃烧产生的烟气在尾部烟道中依次通过第一省煤器、SCR脱销系统和空气预热器，尾部烟道位于第一省煤器与SCR脱销系统之间的管段安装有混合器，尾部烟道位于第一省煤器前的管段开有抽烟口，该抽烟口通过旁路烟道与混合器连通，混合器能够将尾部烟道中通过第一省煤器后的低温烟气与从旁路烟道输入的高温烟气充分混合后输出给SCR脱销系统。本发明能使得SCR脱销系统在锅炉炉膛处于低负荷运行状态时也能够投运。

Description

适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统及其燃烧调整方法
技术领域
本发明涉及一种适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统，还涉及该燃煤电厂锅炉系统在低负荷运行状态下的燃烧调整方法，属于燃煤锅炉减排技术领域。
背景技术
随着近年来国民经济的快速发展，我国的火电装机容量和煤炭消费总量已分别从2005年的391GW和21.4亿吨增加到2011年的767GW和35.7亿吨，相应地，燃煤电厂所带来的汞污染物排放的问题更加突出。2009年我国火电厂排放的氮氧化物总量增至860万吨，约占全国氮氧化物排放总量的38％-45％。因此国家环境保护部颁布了新的火电厂污染物排放标准GB13223-2011，更加严厉地规定火电厂污染物的排放。
火电厂大规模应用的烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法SNCR，其中选择性催化还原法(SCR)是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硝工艺，2012年我国新投运火电厂烟气脱硝机组容量约9000万千瓦，采用选择性催化还原技术SCR工艺的脱硝机组容量占当年投运脱硝机组总容量的98％。如图1所示，采用SCR工艺的SCR脱硝系统3一般布置在锅炉省煤器2与空气预热器4之间。但当锅炉炉膛1负荷偏低时，通过SCR脱硝系统的烟气不能满足其催化剂的运行温度(烟气温度>280℃)，致使电厂只能将SCR脱硝系统解列运行，造成火电厂排放烟气中氮氧化物超标。特别是当前燃煤电厂整体负荷率不高，个别机组甚至长期低负荷状态运行，SCR脱硝系统无法投运，这将给火电厂污染物排放控制带来困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统，以克服现有技术中由于SCR脱硝系统在锅炉炉膛处于低负荷运行状态时无法投运、而造成燃煤电厂排放烟气中氮氧化物超标的问题。
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种上述燃煤电厂锅炉系统的燃烧调整方法，以进一步降低燃煤电厂在低负荷运行的氮氧化物排放量。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统，包括制粉系统、锅炉炉膛、连通锅炉炉膛的尾部烟道、安装在尾部烟道的第一省煤器、SCR脱销系统和空气预热器，所述制粉系统将磨制后的煤粉送入锅炉炉膛内进行燃烧，煤粉燃烧产生的烟气在所述尾部烟道中依次通过第一省煤器、SCR脱销系统和空气预热器，其特征在于：所述尾部烟道位于第一省煤器与SCR脱销系统之间的管段安装有混合器，所述尾部烟道位于第一省煤器前的管段开有抽烟口，该抽烟口通过旁路烟道与所述混合器连通，所述混合器能够将尾部烟道中通过第一省煤器后的低温烟气与从旁路烟道输入的高温烟气充分混合后输出给所述SCR脱销系统。
作为本发明的一种改进，所述的抽烟口安装有可调开度的阀门。
作为本发明的一种改进，所述尾部烟道位于SCR脱销系统与空气预热器之间的管段安装有第二省煤器。
一种上述任意一项方案所述燃煤电厂锅炉系统的燃烧调整方法，包括：在锅炉炉膛处于低负荷运行状态时，采用以下三项措施中的任意一项或者以上对锅炉炉膛进行燃烧状态调整：
第一项措施：提高所述煤粉磨制细度；
第二项措施：增大所述锅炉炉膛位于燃尽区的进风量，使得所述锅炉炉膛位于燃尽区内的过量空气系数超过1.0；
第三项措施：将所述锅炉炉膛切换到最上三层燃烧器运行的工作状态，并调整所述燃烧器的倾角，以使得所述锅炉炉膛内的火焰中心升高。
作为本发明的一种改进，所述煤粉磨制细度的提高幅度为锅炉炉膛处于正常运行状态时的10％～15％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明的燃煤电厂锅炉系统通过增设混合器和旁路烟道，使得煤粉燃烧产生的烟气一路通过尾部烟道进入第一省煤器，其热量被第一省煤器部分回收，从而向混合器输入低温烟气；另一路烟气则通过旁路烟道直接通向混合器，从而向混合器输入高温烟气，混合器将该低温烟气和高温烟气充分混合成中间温度烟气后输出给SCR脱销系统，由此使得中间温度烟气具有合适的温度，确保SCR脱销系统的催化剂从烟气中获得足够的运行温度，令本发明的SCR脱销系统在锅炉炉膛处于低负荷运行状态时也能够投运，确保电厂在全范围的负荷运行中氮氧化物排放达标；
第二，本发明的燃煤电厂锅炉系统在抽烟口安装可调开度的阀门，只要通过合理设置阀门的开度从而控制输入混合器的高温烟气流量，则能够使得中间温度烟气具有合适的温度，既能确保SCR脱销系统的催化剂从烟气中获得足够的运行温度，又不会使得燃煤锅炉的效率由于流入旁路烟道9的烟气流量过大而大幅下降；
第三，本发明的燃煤电厂锅炉系统通过增设第二省煤器，能够充分利用烟气中的热量，进一步提高燃煤锅炉的效率；
第四，本发明的燃煤电厂锅炉系统易于在现有的燃煤电厂锅炉系统上通过改造而实现，具有系统改造简单、可靠、成本低的优点。
第五，本发明的燃烧调整方法能够通过提高煤粉磨制细度的措施、以及通过增大锅炉炉膛位于燃尽区的进风量的措施来抑制NOx的生成速率，通过切换到最上三层燃烧器运行的工作状态、并调整燃烧器倾角的措施来SCR脱销系统在锅炉炉膛处于低负荷运行状态时也能够投运，由此进一步确保电厂在全范围的负荷运行中氮氧化物排放达标。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为现有的燃煤电厂锅炉系统的示意图；
图2为本发明的适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统的示意图；
图3为锅炉炉膛的燃烧区域示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统，包括制粉系统5、锅炉炉膛1、连通锅炉炉膛1的尾部烟道、安装在尾部烟道的第一省煤器201、SCR脱销系统3和空气预热器4，制粉系统5将磨制后的煤粉送入锅炉炉膛1内进行燃烧，煤粉燃烧产生的烟气在尾部烟道中依次通过第一省煤器201、SCR脱销系统3和空气预热器4，尾部烟道位于第一省煤器201与SCR脱销系统3之间的管段安装有混合器6，尾部烟道位于第一省煤器201前的管段开有抽烟口7，该抽烟口7通过旁路烟道9与混合器6连通，并且抽烟口7安装有可调开度的阀门8，混合器6能够将尾部烟道中通过第一省煤器201后的低温烟气与从旁路烟道9输入的高温烟气充分混合后输出给SCR脱销系统3。
在本发明的燃煤电厂锅炉系统工作时，煤粉燃烧产生的烟气一路通过尾部烟道进入第一省煤器201，其热量被第一省煤器201部分回收，从而向混合器6输入低温烟气；另一路烟气则通过旁路烟道9直接通向混合器6，从而向混合器6输入高温烟气，混合器6将该低温烟气和高温烟气充分混合成中间温度烟气后输出给SCR脱销系统3，只要通过合理设置阀门8的开度从而控制输入混合器6的高温烟气流量，则能够使得中间温度烟气具有合适的温度，既能确保SCR脱销系统3的催化剂从烟气中获得足够的运行温度，又不会使得燃煤锅炉的效率由于流入旁路烟道9的烟气流量过大而大幅下降。
本发明还可通过在尾部烟道位于SCR脱销系统3与空气预热器4之间的管段增加安装第二省煤器202，以充分利用烟气中的热量，从而提高燃煤锅炉的效率。并且此时，通过减少第一省煤器201的换热面积，以提高其出口的烟气温度，则能进一步确保SCR脱销系统3的催化剂获得足够的运行温度。
本发明还公开了上述燃煤电厂锅炉系统在低负荷运行状态下的燃烧调整方法，包括：在锅炉炉膛1处于低负荷运行状态时，采用以下三项措施中的任意一项或者以上对锅炉炉膛1进行燃烧状态调整：
第一项措施：提高煤粉磨制细度，该细度的提高幅度为锅炉炉膛1处于正常运行状态时的10％～15％，由此则能使得制粉系统5在锅炉炉膛1的主燃烧区喷入的煤粉燃料处于富氧低燃烧速率的状态，从而抑制NOx的生成速率，并且生成的氮氧化物在再燃区被还原，并进一步抑制新的NOx生成。
参见图3，现有的燃煤电厂锅炉的燃烧过程自下而上分成主燃烧区、再燃区和燃尽区，因此锅炉炉膛1内由此也划分成该三个区域。
第二项措施：增大锅炉炉膛1位于燃尽区的进风量，使得锅炉炉膛1位于燃尽区内的过量空气系数超过1.0，由此使得燃尽区内温度相对降低，从而抑制NOx的生成。
第三项措施：将锅炉炉膛1切换到最上三层燃烧器运行的工作状态，并调整燃烧器的倾角，以使得锅炉炉膛1内的火焰中心升高，由此提高炉膛1的出口烟温，从而致使SCR脱硝系统3的入口烟温提高，使得SCR脱销系统3更易于获得适于催化剂投运的温度，确保烟气中的氮氧化物能被SCR脱销系统3去除。
本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统，包括制粉系统(5)、锅炉炉膛(1)、连通锅炉炉膛(1)的尾部烟道、安装在尾部烟道的第一省煤器(201)、SCR脱销系统(3)和空气预热器(4)，所述制粉系统(5)将磨制后的煤粉送入锅炉炉膛(1)内进行燃烧，煤粉燃烧产生的烟气在所述尾部烟道中依次通过第一省煤器(201)、SCR脱销系统(3)和空气预热器(4)，其特征在于：所述尾部烟道位于第一省煤器(201)与SCR脱销系统(3)之间的管段安装有混合器(6)，所述尾部烟道位于第一省煤器(201)前的管段开有抽烟口(7)，该抽烟口(7)通过旁路烟道(9)与所述混合器(6)连通，所述混合器(6)能够将尾部烟道中通过第一省煤器(201)后的低温烟气与从旁路烟道(9)输入的高温烟气充分混合后输出给所述SCR脱销系统(3)。
2.根据权利要求1所述的燃煤电厂锅炉系统，其特征在于：所述的抽烟口(7)安装有可调开度的阀门(8)。
3.根据权利要求1或2所述的燃煤电厂锅炉系统，其特征在于：所述尾部烟道位于SCR脱销系统(3)与空气预热器(4)之间的管段安装有第二省煤器(202)。
4.一种权利要求1至3任意一项所述燃煤电厂锅炉系统的燃烧调整方法，包括：在锅炉炉膛(1)处于低负荷运行状态时，采用以下三项措施中的任意一项或者以上对锅炉炉膛(1)进行燃烧状态调整：
第一项措施：提高所述煤粉磨制细度；
第二项措施：增大所述锅炉炉膛(1)位于燃尽区的进风量，使得所述锅炉炉膛(1)位于燃尽区内的过量空气系数超过1.0；
第三项措施：将所述锅炉炉膛(1)切换到最上三层燃烧器运行的工作状态，并调整所述燃烧器的倾角，以使得所述锅炉炉膛(1)内的火焰中心升高。
5.根据权利要求4所述的燃烧调整方法，其特征在于：所述煤粉磨制细度的提高幅度为锅炉炉膛(1)处于正常运行状态时的10％～15％。
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