CN107149873A - 一种节能型全负荷脱硝系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型全负荷脱硝系统，SCR反应器与空气预热器相连通的烟道上设置空气预热器烟气旁路，烟气旁路上依烟气流向顺次设置有高压中温烟水换热器和低压中温烟水换热器；高压中温烟水换热器的水侧入口通过进水选择开关分别设置在高压加热器的水侧入口管路和水侧出口管路上，高压中温烟水换热器的水侧出口通过出水选择开关分别设置在锅炉省煤器的水侧入口管路和水侧出口管路上；以及低压中温烟水换热器，低压中温烟水换热器的水侧入口通过入口调节阀设置在低压加热器的水侧入口管路上，低压中温烟水换热器的水侧出口通过出口调节阀设置在低压加热器的水侧出口管路上。本发明使火电机组在任何运行负荷条件下都可以将SCR脱硝系统投入运行。

Description

一种节能型全负荷脱硝系统
技术领域
本发明涉及火力发电机组烟气脱硝及余热利用技术领域，尤其涉及一种节能型全负荷脱硝系统。
背景技术
通常情况下，在火电机组锅炉的负荷高于50％时，大部分锅炉省煤器出口的烟气温度能够满足SCR入口烟气温度运行范围的要求；而在锅炉负荷低于50％时，锅炉省煤器出口的烟气温度通常会低于320℃，甚至锅炉负荷低于40％时，锅炉省煤器出口的烟气温度低于300℃，达到SCR脱硝系统退出运行的低温限值，SCR系统不能投运，导致NOx排放达不到环保要求。
按照火电机组当前的运行模式，经常性低负荷运行必然会引起脱硝系统退出运行进而导致NOx排放的失控，所以开发火电厂全负荷脱硝技术，以使火电机组在任何运行负荷条件下都可以将SCR脱硝系统投入运行，是当前刻不容缓的重任。
实现火电机组全负荷脱硝的主要技术手段是在低负荷时提高SCR入口烟气温度，以使烟气温度满足SCR脱硝催化剂的要求。低负荷时提高SCR入口烟气温度有多种常规技术手段，主要包含有：1)省煤器烟气旁路；2)省煤器工质旁路；3)省煤器分级；4)回热抽汽补充给水加热(0号高加)；5)省煤器热水再循环。上述几种技术均可在低负荷条件下提高SCR入口烟气温度，可满足SCR在30％以上负荷范围内运行的需求，从而实现火力发电厂全负荷脱硝的技术要求。然而，上述技术，除省煤器分级技术外，其它技术都会不同程度地提高锅炉的排烟温度，降低锅炉效率，增加机组发电的煤耗。而对于省煤器分级技术来说，却无法实现SCR入口烟温的调节，在较高负荷时SCR催化剂容易超温烧结。
当前，应用于火力发电厂烟气余热回收的节能技术有低温省煤器技术、中温省煤器技术等。低温省煤器技术，在德国科隆Nideraussem发电厂以及国内众多电厂投入使用；中温省煤器技术，在德国Schwaraze Pump电厂和国内数个电厂投入使用。相对于利用低温烟气余热的低温省煤器，利用较高温度烟气余热的中温省煤器烟气余热回收技术，充分考虑了能量的梯级利用，其热量回收效率远高于低温省煤器技术。关于中温省煤器相关的技术，有CN 20336412 U、CN 203927992 U、CN 103032867 A等专利报道。虽然上述火电厂节能技术能够降低机组发电煤耗，但这些技术不具有提高SCR入口烟气温度实现全负荷脱硝的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火电机组在任何运行负荷条件下都可以将SCR脱硝系统投入运行的节能型全负荷脱硝系统。
为实现上述目的，本发明的一种节能型全负荷脱硝系统的具体技术方案为：
一种节能型全负荷脱硝系统，SCR反应器与空气预热器相连通的烟道上设置空气预热器烟气旁路，烟气旁路上依烟气流向顺次设置有高压中温烟水换热器和低压中温烟水换热器；其中，高压中温烟水换热器的水侧入口通过进水选择开关分别设置在高压加热器的水侧入口管路和水侧出口管路上，高压中温烟水换热器的水侧出口通过出水选择开关分别设置在锅炉省煤器的水侧入口管路和水侧出口管路上；以及低压中温烟水换热器，低压中温烟水换热器的水侧入口通过入口调节阀设置在低压加热器的水侧入口管路上，低压中温烟水换热器的水侧出口通过出口调节阀设置在低压加热器的水侧出口管路上；并且，烟气旁路出口与空气预热器的烟气侧出口的汇集烟道内设置低温烟水换热器或低温烟风换热器，以进一步回收烟气余热加热进入空气预热器的冷风。
本发明的一种节能型全负荷脱硝系统的优点在于：既能提高SCR反应器的入口烟气温度，满足SCR催化剂烟温要求，使火电机组在任何运行负荷下SCR入口烟温不低于SCR催化剂运行烟温要求下限，将SCR脱硝系统投入运行，又能充分回收烟气余热，降低机组发电煤耗。
附图说明
图1为本发明的全负荷脱硝系统的第一实施例的流程图；
图2为本发明的第一实施例的节能模式的流程图；
图3为本发明的第一实施例的烟温提升模式的流程图；
图4为本发明的全负荷脱硝系统的第二实施例的流程图；
图5为本发明的第二实施例的节能模式流程图；
图6为本发明的第二实施例的烟温提升模式的流程图。
图中各附图标记为：
1、高压中温烟水换热器；101、第二进水阀；102、第一进水阀；103、第一出水阀；104、第二出水阀；11、高压加热器；2、低压中温烟水换热器；201、入口调节阀；202、出口调节阀；21、低压加热器；3、循环水泵；31、给水泵；4、低温烟水换热器；41、空气预热器；5、低温风水换热器；51、SCR反应器；6、低温烟风换热器；61、锅炉省煤器；7、入口调节挡板门；8、空气预热器烟气旁路。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种节能型全负荷脱硝系统做进一步详细的描述。
如图1至图6所示，其示为本发明的一种节能型全负荷脱硝系统，锅炉省煤器61与空气预热器41之间设置有用于脱硝的SCR反应器51，本发明的目的在于提升进入SCR反应器的烟气温度，以使SCR反应器脱硝反应在任何运行负荷条件下都可以运行，同时充分回收烟气余热降低机组发电煤耗。
具体来说，设置在锅炉尾部烟道内锅炉省煤器61的烟气侧的进口接收来自其上游的烟气，烟气侧的出口与SCR反应器51的入口相连通，向SCR反应器51通入待脱硝的烟气，锅炉省煤器61的水侧入口接收经多个串联的低压加热器21和多个串联的高压加热器11连续加热的凝结水，锅炉省煤器61的水侧出口将经过换热的热水送入到锅炉水冷壁。
进一步，SCR反应器51与空气预热器41相连通的烟道上设置有空气预热器烟气旁路8，烟气旁路8的入口处设置有入口调节挡板门7，用于调节进入烟气旁路8的烟气量，烟气旁路8内依烟气流向顺次设置有高压中温烟水换热器1和低压中温烟水换热器2。其中，高压中温烟水换热器1的水侧入口通过进水选择开关分别设置在高压加热器11的水侧入口管路和水侧出口管路上，高压中温烟水换热器1的水侧出口通过出水选择开关分别设置在锅炉省煤器61的水侧入口管路和水侧出口管路上；低压中温烟水换热器2的水侧入口通过入口调节阀201设置在低压加热器的水侧入口管路上，低压中温烟水换热器2的水侧出口通过出口调节阀202设置在低压加热器的水侧出口管路上；并且，烟气旁路8出口与空气预热器41烟气侧出口的汇集烟道内设置低温烟水换热器4，以进一步回收烟气余热加热进入空预器5的冷风。进一步，进水选择开关包括第一进水阀102和第二进水阀101，第一进水阀102设置在位于高压加热器11水侧入口管路上的高温烟水换热器1进水管路的末端，第二进水阀101设置在位于高压加热器11水侧出口管路上的高温烟水换热器1进水管路的末端；以及出水选择开关包括第一出水阀103和第二出水阀104，第一出水阀103设置在位于锅炉省煤器61水侧入口管路上的高温烟水换热器1出水管路的末端，第二出水阀104设置在位于锅炉省煤器61水侧出口管路上的高温烟水换热器1出水管路的末端。
此外，低压中温烟水换热器2与低压加热器21并联，分流部分进入低压加热器21的凝结水，减少低压加热器21的抽汽量，增加发电机组出力，降低发电煤耗。
进一步，低温烟水换热器4的水侧进出口与低温风水换热器5的水侧进出水口相连通，低温烟水换热器4与低温风水换热器相连通的进水管道上设置有循环水泵3，循环水在低温烟水换热器4与低温风水换热器5之间循环，低温烟水换热器4通过循环水进一步回收烟气旁路8出口和空气预热器41出口混合烟气的余热，回收烟气余热的循环水进入设置在空气预热器41风侧入口风道内的低温风水换热器5水侧加热其空气侧冷风，冷风经低温风水换热器5加热后进入空气预热器41加热。
进一步，低温烟水换热器4设置在空气预热器烟气旁路出口和空预器烟气侧出口的汇集烟道内，进一步回收烟气余热加热换热器内部水；而低温风水换热器5设置在空气预热器入口风道内，利用低温烟水换热器4的出口热水加热空预器入口冷风。
上文描述的系统为本发明的第一实施例，如图1至图3所示。本发明的第二实施例在烟气旁路8的出口与空气预热器41的烟气侧出口的汇集烟道内设置低温烟风换热器6，如图4至图6所示，低温烟风换热器6中的冷风吸收烟气余热形成热风，并经空气预热器41空气侧入口进入，在空气预热器41中继续加热，加热后热风经空气预热器41空气侧出口排出，形成的热风去锅炉助燃。此外，低温烟风换热器6的烟气侧出口与除尘器相连，降温后的烟气进入除尘器中。
综上所述，在发明中节能型全负荷脱硝系统根据SCR入口烟温是否高于SCR催化剂温度要求下限，分别具有两种运行模式：节能模式和烟温提升模式。
当SCR反应器51入口烟气温度高于SCR催化剂运行烟温要求下限时采用节能模式运行，如图2和图5所示，第一进水阀102与第一出水阀103同时开启，分流部分高压加热器11入口水通过第一进水阀102进入高压中温烟水换热器1中吸收烟气余热，通过第一出水阀103排出与高压加热器11出口水掺混后进入锅炉省煤器61；高压中温烟水换热器1分流部分进入高压加热器11的进水，排挤高压加热器11的抽汽用量，提高发电机组出力，降低发电煤耗。
当SCR反应器51入口烟气温度低于SCR催化剂运行烟温要求下限时采用烟温提升模式运行，如图3和图6所示，第二进水阀101与第二出水阀104同时开启，分流部分锅炉省煤器61入口通过第二进水阀101进入高压中温烟水换热器中1吸收烟气余热，通过第一出水阀103排出与锅炉省煤器61出口水掺混后进入锅炉水冷壁；高压中温烟水换热器1分流部分进入锅炉省煤器61的进水，减少锅炉省煤器61的水侧吸热量，提高锅炉省煤器61的出口烟温，即提高SCR反应器51的入口烟温。
下表为某350MW火电机组，烟气参数及实施效果的例子：350MW火电机组设计条件下SCR入口烟温和排烟温度
本发明的一种节能型全负荷脱硝系统，能够使火电机组在任何运行负荷下SCR入口烟温不低于SCR催化剂运行烟温要求下限，将SCR脱硝系统投入运行，同时充分回收烟气余热降低机组发电煤耗。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (5)

1.一种节能型全负荷脱硝系统，其特征在于，SCR反应器(51)与空气预热器(41)相连通的烟道上设置空气预热器烟气旁路(8)，烟气旁路(8)上依烟气流向顺次设置有高压中温烟水换热器(1)和低压中温烟水换热器(2)；
其中，高压中温烟水换热器(1)的水侧入口通过进水选择开关分别设置在高压加热器(11)的水侧入口管路和水侧出口管路上，高压中温烟水换热器(1)的水侧出口通过出水选择开关分别设置在锅炉省煤器(61)的水侧入口管路和水侧出口管路上；以及
低压中温烟水换热器(2)，低压中温烟水换热器(2)的水侧入口通过入口调节阀(201)设置在低压加热器(21)的水侧入口管路上，低压中温烟水换热器(2)的水侧出口通过出口调节阀(202)设置在低压加热器的水侧出口管路上；
并且，烟气旁路(8)出口与空气预热器(41)的烟气侧出口的汇集烟道内设置低温烟水换热器(4)或低温烟风换热器(6)，以进一步回收烟气余热加热进入空气预热器(5)的冷风。
2.根据权利要求书1所述的节能型全负荷脱硝系统，其特征在于，烟气旁路(8)的入口处设置有入口调节挡板门(7)，用于调节进入烟气旁路(8)的烟气量。
3.根据权利要求1所述的节能型全负荷脱硝系统，其特征在于，进水选择开关包括：
第一进水阀(102)，设置在位于高压加热器(11)水侧入口管路上的高温烟水换热器(1)进水管路的末端；
第二进水阀(101)，设置在位于高压加热器(11)水侧出口管路上高温烟水换热器(1)的进水管路的末端；
以及出水选择开关包括：
第一出水阀(103)，设置在位于锅炉省煤器(61)水侧入口管路上的高温烟水换热器(1)出水管路的末端；
第二出水阀(104)，设置在位于锅炉省煤器(61)水侧出口管路上的高温烟水换热器(1)出水管路的末端；
当SCR反应器(51)入口烟气的温度高于SCR催化剂运行温度要求下限时采用节能模式运行，第一进水阀(102)与第一出水阀(103)同时开启，分流部分高压加热器(11)入口水通过第一进水阀(102)进入高压中温烟水换热器(1)中吸收烟气余热，通过第一出水阀(103)排出与高压加热器(11)出口水掺混后进入锅炉省煤器(61)；
当SCR反应器(51)入口烟气温度低于SCR催化剂运行温度要求下限时采用烟温提升模式运行，第二进水阀(101)与第二出水阀(104)同时开启，分流部分锅炉省煤器(61)入口水通过第二进水阀(101)进入高压中温烟水换热器中(1)吸收烟气余热，通过第一出水阀(103)排出与锅炉省煤器(61)出口水掺混后进入锅炉水冷壁。
4.根据权利要求1所述的节能型全负荷脱硝系统，其特征在于，低温烟水换热器(4)的水侧进出口与低温风水换热器(5)的水侧进出水口相连通，低温烟水换热器(4)与低温风水换热器相连通的进水管道上设置有循环水泵(3)，循环水在低温烟水换热器(4)与低温风水换热器(5)之间循环，低温烟水换热器(4)通过循环水二次回收烟气旁路(8)出口和空气预热器(41)出口混合烟气的余热，回收烟气余热的循环水进入设置在空气预热器(41)风侧入口风道内的低温风水换热器(5)水侧加热其空气侧冷风，冷风经低温风水换热器(5)加热后进入空气预热器(41)加热。
5.根据权利要求1所述的节能型全负荷脱硝系统，其特征在于，流经低温烟风换热器(6)风侧的冷风吸收烟气余热，加热后的热风通向空气预热器(41)中，降低温度的烟气进入除尘器。
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