CN105202556A - 一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构 - Google Patents

Abstract

本发明为一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，包括过热器、再热器、省煤器、控温烟道及烟气挡板，在该过热器沿烟气流通方向的后方并排布置有该省煤器和控温烟道，省煤器与控温烟道通过分隔装置分离，分隔装置采用汽冷或水冷方式进行冷却，控温烟道和/或省煤器烟道中设置有烟气挡板，烟气挡板的开度可调，从而调节主、再热蒸汽温度及相应烟道段的烟气温度；本发明通过将省煤器和控温烟道并排设置，不同温度的烟气在进入脱硝系统之前需经过较长烟道和弯头，可实现烟气充分混合，使得进入脱硝系统的烟气温度均匀，避免了脱硝系统入口截面上温度的大幅度偏差，对于提高脱硝效率及延长脱硝催化剂寿命都有着积极的意义。

Description

一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构

技术领域

本发明属于锅炉结构技术领域，特别涉及一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构。

背景技术

大型锅炉由于所需受热面多，炉膛和炉后烟道均需布置大量受热面，而炉膛和炉后尾部烟道吸热比例随着锅炉负荷的变化而变化，这导致目前实际运行中的锅炉在低负荷工况下过热尤其是再热汽温难以维持。主汽温度和再热汽温的下降会严重影响汽轮机的发电效率，进而导致机组在低负荷工况下发电煤耗大幅升高。此外，主汽温度和再热汽温过低还会影响汽轮机的安全运行，尤其对于低压缸末级叶片损伤很大。因此，考虑到机组运行经济性和安全性，需要锅炉能够在低负荷时具有良好的主汽和再热汽温调节特性。

此外，随着环境保护要求的提升，电站锅炉污染物排放控制要求也愈来愈严格。目前国家环保标准要求火电厂污染物排放指标在任何工况下都必须满足最高排放限值。对于选择性催化还原(SCR)脱硝系统，一般要求入口烟气温度控制在320℃～400℃之间以维持催化反应处于合适的温度区间。由于锅炉在低负荷工况下时，排烟温度会大幅下降，目前在运锅炉普遍存在低负荷情况下脱硝系统入口烟温低于脱硝系统要求最低温度，然而，常规锅炉结构设计对于受热面的布置方式在锅炉设计时已经定型，因此在负荷大幅降低时烟温无法进行调节，进而造成了脱硝效率下降、NOx排放超标以及脱硝催化剂寿命大幅下降等问题。

因此，提高锅炉负荷降低时的温度对于保证脱销系统的稳定高效运行、对于保证空气预热器和除尘器等设备的安全可靠性均十分重要。但目前实际运行的锅炉，均没有配置锅炉低负荷时提高烟气温度的手段和措施。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，在不改变锅炉外部结构的前提下对锅炉尾部烟道结构进行重新设计，在省煤器旁并列设置控温烟道，通过控制控温烟道和省煤器之间的烟气份额分配比例来控制脱硝系统入口烟温，将其保持在最佳反应温度范围之内。该结构可实现排烟温度的调控，将脱硝系统入口温度保持在脱硝反应最低要求以上，保证了脱硝反应的高效进行，延长了脱硝催化剂的使用寿命，并可提高空气预热器和除尘器等设备在低负荷时的运行温度，提高设备的运行安全可靠性，有着重要的环保效益和经济效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，适用于带再热器的典型前后双烟道布置的锅炉，包括并排设置在烟道中的过热器1和再热器2，一部分烟气通过再热器2，另一部分烟气通过过热器1，其特征在于，在过热器1沿烟气流通方向的后方并排布置有通过分隔装置分离的省煤器3和控温烟道4，所述再热器2和/或省煤器3和/或控温烟道4的烟道中设置有开度可调的烟气挡板5。

根据主、再热蒸汽温度和/或相应烟道段的温度变化对烟气挡板5的开度进行调节，改变通过省煤器3烟道和控温4烟道的烟气份额比例，随之锅炉入炉煤量、烟气量及炉膛7、炉后吸热份额都发生变化，从而调节主、再热蒸汽温度和/或锅炉脱硝系统6的入口烟道段的烟气温度，其中，主蒸汽温度为过热器1出口蒸汽温度，再热蒸汽温度为再热器2出口蒸汽温度，在主、再热汽温过低和/或在锅炉脱硝系统6的入口烟温低于脱硝最低要求温度时，根据实时监测到的温度值，调节相应烟气挡板5的开度，增加通过控温烟道4的烟气份额比例，将主、再热汽温和/或锅炉脱硝系统6的入口烟道段的烟温调节在脱硝最低要求温度以上。

所述分隔装置采用汽冷或水冷方式冷却。

所述烟气挡板5设置在再热器2和/或省煤器3和/或控温烟道4的烟道入口或出口。

当再热器2、省煤器3和控温烟道4的烟道中均设置有烟气挡板5时，可同时调节各烟道挡板5的开度，改变通过再热器2、省煤器3和控温烟道4的烟气份额比例。

所述省煤器3和控温烟道4的烟道也可分别设置为多个子烟道，省煤器3烟道的子烟道与控温烟道4的子烟道交替分隔布置。

所述过热器1和再热器2分别设置在并排的两个独立烟道中，省煤器3和控温烟道4均位于过热器1所处的烟道中。

本发明一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构的另一种形式，适用于典型的中小型不带再热系统的单烟道锅炉，包括设置在烟道中的过热器1，烟道中烟气全部通过过热器1，其特征在于，在过热器1沿烟气流通方向的后方并排布置有通过分隔装置分离的省煤器3和控温烟道4，所述省煤器3和/或控温烟道4的烟道中设置有开度可调的烟气挡板5。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明可通过新型尾部烟道结构调节不同烟道烟气量，借助省煤器吸热量的变化来调节炉膛吸热量进而提高主、再热蒸汽温度。

2.本发明在不改变锅炉主要运行操作结构和方式以及不改变锅炉外部结构的情况下，对锅炉尾部烟道结构进行重新设计，将省煤器和控温烟道并排设置。由于控温烟道出口与省煤器出口烟道相邻，不同温度的烟气在进入脱硝系统之前需经过较长烟道和弯头，可实现烟气充分混合，使得进入脱硝系统的烟气温度均匀，避免了脱硝系统入口截面上温度的大幅度偏差，对于提高脱硝效率及延长脱硝催化剂寿命都有着积极的意义。

3.本发明省煤器和控温烟道并排设置，在烟气温度调节过程中对锅炉尾部竖井烟道内的烟气流场影响较小；此外由于各烟道长度一致，因此不同烟道的阻力接近，便于烟气挡板调节各烟道烟气份额。

4.本发明借助对烟气挡板角度的调整，实现锅炉脱硝系统入口烟温的控制调整，并且烟气的均匀混合可以提高脱硝系统入口烟气温度的测量精度，进而可以更加准确地控制挡板开度，提高了控制精度，并保证了脱硝系统在任意负荷下都能够实现高效运行，避免低负荷时烟气温度过低对空气预热器和除尘器设备的损害，对于锅炉全系统的稳定运行有重要的影响。

5.本实用控温烟道由汽冷或水冷的分隔装置隔离形成，不仅保证了分隔装置的可靠性，同时也增加了锅炉受热面积。

6.本发明的结构简单、安装方便，运行可靠、投资费用低。

7.本发明既可用于新锅炉设计，也适用于投运锅炉改造。

附图说明

图1为本发明的双烟道锅炉结构示意图。

图2为本发明的另一双烟道锅炉结构示意图。

图3为本发明的另一双烟道锅炉结构示意图。

图4为本发明的单烟道锅炉结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是对锅炉尾部烟道结构进行重新设计，通过控制控温烟道和省煤器之间的烟气份额分配比例来控制主、再热蒸汽温度及脱硝系统入口烟温，将其保持在最佳温度范围之内。以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

图1所示的锅炉为双烟道结构，带有再热系统。前烟道和后烟道并排布置并通过隔墙或者隔板分离，前烟道布置再热器2，后烟道布置有过热器1、省煤器3和控温烟道4，其中省煤器3和控温烟道4布置在过热器1后方，省煤器3与控温烟道4并排布置并通过中隔墙分离，省煤器3的烟道出口和控温烟道4的出口分别设置烟气挡板一5A和烟气挡板二5B。在高负荷时，主、再热蒸汽温度及脱硝系统6入口烟温可以满足脱硝最低要求温度，控温烟道4出口烟气挡板二5B保持关闭状态，通过省煤器3烟道出口的烟气挡板一5A来调节前后烟道烟气份额，从而控制再热气温。当负荷下降到40％以下时，脱硝系统6入口烟温低于脱硝最低要求，此时根据实时监测到的主、再热蒸汽温度及脱硝系统6入口的烟温，逐渐打开控温烟道4出口的烟气挡板二5B，通过联合控制烟气挡板一5A、烟气挡板二5B的角度，来控制烟气流经过热器1、再热器2以及省煤器3烟道、控温烟道4的比例，最终在保证主、再热汽温的同时将脱硝系统6入口烟温调节在系统要求的最低温度以上。

实施例2：

图2所示的锅炉为另一双烟道结构，带有再热系统。前烟道和后烟道并排布置并通过隔墙或者隔板分离，前烟道布置有过热器1、省煤器3和控温烟道4，后烟道布置有再热器2。其中省煤器3和控温烟道4布置在过热器1后方，省煤器3与控温烟道4并排设置并通过中隔墙分离，省煤器3的烟道出口和控温烟道4的出口分别设置烟气挡板一5A和烟气挡板二5B。在高负荷时，主、再热蒸汽温度及脱硝系统6入口烟温可以满足脱硝最低要求温度，控温烟道4出口的烟气挡板二5B保持关闭状态，通过省煤器3烟道出口的烟气挡板一5A来调节前后烟道烟气份额从而控制再热气温。当负荷下降到40％以下时，脱硝系统6入口烟温低于脱硝最低要求，此时根据实时监测到的主、再热蒸汽温度及脱硝系统6入口的烟温，逐渐打开控温烟道4出口的烟气挡板二5B，通过联合控制烟气挡板一5A、烟气挡板二5B的角度来控制烟气流经过热器1、再热器2以及省煤器3烟道、控温烟道4的比例，最终在保证主、再热汽温的同时将脱硝系统6入口烟温调节在系统要求的最低温度以上。

实施例3：

图3所示的锅炉为另一双烟道结构，带有再热系统。前烟道和后烟道并排布置并通过隔墙或者隔板分离，前烟道布置再热器2，后烟道布置有过热器1、省煤器3和控温烟道4，省煤器3位于中间，控温烟道4分为控温子烟道一4A和控温子烟道二4B，控温子烟道一4A和控温子烟道二4B以及省煤器3均布置在过热器1后方，省煤器3与控温子烟道一4A和控温子烟道二4B并排布置并通过中隔墙分离，省煤器3的烟道出口与控温子烟道一4A和控温子烟道二4B的出口分别设置烟气挡板一5A、烟气挡板二5B、烟气挡板三5C。在高负荷时，主、再热蒸汽温度及脱硝系统6入口烟温可以满足脱硝最低要求温度，控温子烟道一4A和控温子烟道二4B出口的烟气挡板二5B、烟气挡板三5C保持关闭状态，通过省煤器3烟道出口的烟气挡板一5A来调节前后烟道烟气份额，从而控制再热气温。当负荷下降到40％以下时，主、再热蒸汽温度及脱硝系统6入口烟温低于脱硝最低要求，此时根据实时监测到的脱硝系统6入口的烟温，逐渐打开控温子烟道一4A和控温子烟道二4B出口的烟气挡板二5B、烟气挡板三5C，通过联合控制烟气挡板一5A、烟气挡板二5B、烟气挡板三5C的角度，来控制烟气流经过热器1、再热器2以及省煤器3烟道、控温子烟道一4A和控温子烟道二4B的比例，最终在保证主、再热汽温的同时将脱硝系统6入口烟温调节在系统要求的最低温度以上。

实施例4：

图4所示的锅炉为单烟道结构。过热器1下方布置省煤器3和控温烟道4，省煤器3与控温烟道4并排布置并通过中隔墙分离，控温烟道4出口设置烟气挡板5。在高负荷时，脱硝系统6入口烟温可以满足脱硝最低要求温度，控温烟道4出口的烟气挡板5保持关闭状态。当负荷下降到50％以下时，脱硝系统6入口烟温低于脱硝最低要求，此时根据实时监测到的脱硝系统6入口的烟温，逐渐打开烟气挡板5，通过对烟气挡板的角度进行调节来控制烟气直接流经控温烟道4的比例，最终将脱硝系统6入口烟温调节在系统要求最低温度以上。

为了更精确的控制烟气比例，可以在省煤器3的烟气通道上再设置一个烟气挡板(图中未示出)，使得省煤器烟道和控温烟道之间的烟气份额比例可从0:1调节至1:0。

上述实施例1-4仅给出了用于双烟道和单烟道的锅炉实施例，但本领域技术人员知晓，本发明可以适用于任何数量的烟道。并且每个烟道中的省煤器烟道和控温烟道也可以分别设置为多个子烟道，只要保证省煤器烟道的子烟道与控温烟道的子烟道可交替分隔布置，以降低由于烟道分隔对上下游烟气温度不均匀性的影响。

上述实施例的结构所述省煤器烟道和控温烟道之间的烟气份额比例可从0:1变化至1:0。通过调整省煤器烟道和控温烟道的烟气份额分配，可提高主、再热蒸汽5～30℃，省煤器烟道出口烟气温度5～50℃。

本发明提出的所述结构适用于带有尾部脱硝装置的燃煤锅炉、生物质锅炉等烟气温度需要调节的场合。

本发明通过在烟道内部并列设置省煤器与控温烟道，不仅可以保证在低负荷下主、再热汽温达到汽轮机设计要求，使脱硝系统入口温度依然能够保持在脱硝反应最低要求以上，并且由于控温烟道出口与省煤器出口烟道相邻，烟气出口流场更加均匀，不同温度的烟气在进入脱硝系统之前需经过较长烟道和弯头，可实现烟气充分混合，使得进入脱硝系统的烟气温度均匀，避免了脱硝系统入口截面上温度的大幅度偏差，对于提高脱硝效率及延长脱硝催化剂寿命都有着积极的意义。此外，烟气的均匀混合可以提高脱硝系统入口烟气温度的测量精度，进而可以更加准确的控制挡板开度，提高了控制精度，对于锅炉全系统的稳定运行有重要的影响。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，包括并排设置在烟道中的过热器(1)和再热器(2)，一部分烟气通过再热器(2)，另一部分烟气通过过热器(1)，其特征在于，在过热器(1)沿烟气流通方向的后方并排布置有通过分隔装置分离的省煤器(3)和控温烟道(4)，所述再热器(2)和/或省煤器(3)和/或控温烟道(4)的烟道中设置有开度可调的烟气挡板(5)。

2.根据权利要求1所述可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，其特征在于，根据主、再热蒸汽温度和/或相应烟道段的温度变化对烟气挡板(5)的开度进行调节，改变通过省煤器(3)烟道和控温(4)烟道的烟气份额比例，随之锅炉入炉煤量、烟气量及炉膛(7)、炉后吸热份额都发生变化，从而调节主、再热蒸汽温度和/或锅炉脱硝系统(6)的入口烟道段的烟气温度，其中，主蒸汽温度为过热器(1)出口蒸汽温度，再热蒸汽温度为再热器(2)出口蒸汽温度，排烟温度为脱硝系统(6)入口烟气温度。

3.根据权利要求1所述可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，所述分隔装置采用汽冷或水冷方式冷却。

4.根据权利要求1所述可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，所述烟气挡板(5)设置在再热器(2)和/或省煤器(3)和/或控温烟道(4)的烟道入口或出口。

5.根据权利要求1所述可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，当再热器(2)、省煤器(3)和控温烟道(4)的烟道中均设置有烟气挡板(5)时，可同时调节各烟道挡板(5)的开度，改变通过再热器(2)、省煤器(3)和控温烟道(4)的烟气份额比例。

6.根据权利要求1所述可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，所述省煤器(3)和控温烟道(4)的烟道也可分别设置为多个子烟道，省煤器(3)烟道的子烟道与控温烟道(4)的子烟道交替分隔布置。

7.根据权利要求1所述可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，所述过热器(1)和再热器(2)分别设置在并排的两个独立烟道中，省煤器(3)和控温烟道(4)均位于过热器(1)所处的烟道中。

8.一种可调节主、再热汽温及排烟温度的锅炉尾部烟道结构，包括设置在烟道中的过热器(1)，烟道中烟气全部通过过热器(1)，其特征在于，在过热器(1)沿烟气流通方向的后方并排布置有通过分隔装置分离的省煤器(3)和控温烟道(4)，所述省煤器(3)和/或控温烟道(4)的烟道中设置有开度可调的烟气挡板(5)。