CN107726305A - 一种适合全负荷scr脱硝的锅炉及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，炉膛和锅炉高温烟气段设置有水冷壁和过热器；锅炉的尾部设置有第一烟气凝结水换热器、SCR脱硝装置和第二烟气凝结水换热器；SCR脱硝装置设置在第一烟气凝结水换热器与第二烟气凝结水换热器之间；第二烟气凝结水换热器的凝结水出口与第一烟气凝结水换热器的凝结水进口相连；第二烟气凝结水换热器的凝结水进口连接凝结水泵；第一烟气凝结水换热器凝结水进口处设置旁路连接第一烟气凝结水换热器的凝结水出口，旁路上设置旁通阀；给水泵的出口与第一烟气凝结水换热器的出口连接水冷壁。本发明避免了采用传统锅炉省煤器和空气预热器布置带来的弊端，可实现稳定的SCR烟气入口温度和高温空气温度。

Description

一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉及工作方法
技术领域
本发明属于锅炉技术领域，具体涉及一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉。
背景技术
传统锅炉中，在锅炉的尾部受热面通常采用空气预热器，空气预热器的进口空气温度由大气环境决定，通常不可调节，由于空气热容流率小于烟气热容流率，要保证足够的传热温差，排烟温度降低受到固有的限制，而排烟温度高必然使后续的湿法脱硫系统水耗增加。此外，由于空气入口温度较低，在空气-烟气热交换的传统空气预热器里，换热面的温度通常在烟气温度和空气温度的中间值附近，产生不可避免的低温腐蚀和堵灰等不利影响。传统热力循环采用的锅炉系统，负荷降低时，烟气温度也会降低，空气的加热温度降低，将会导致燃料燃烧不充分，影响锅炉效率；在不同负荷下SCR脱硝通常受到SCR催化剂所在位置温度变化的影响，难以控制。因此，综上所述，传统锅炉存在排烟温度受限，低负荷时空气温度加热不足，低温腐蚀和堵灰以及SCR运行不利的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，以解决传统锅炉存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，包括炉膛、第一烟气凝结水换热器、SCR脱硝装置、第二烟气凝结水换热器、凝结水泵、旁通阀、燃料供给装置和给水泵；炉膛和锅炉高温烟气段设置有水冷壁；锅炉的尾部设置有第一烟气凝结水换热器、SCR脱硝装置和第二烟气凝结水换热器；SCR脱硝装置设置在第一烟气凝结水换热器与第二烟气凝结水换热器之间；第二烟气凝结水换热器的凝结水出口与第一烟气凝结水换热器的凝结水进口相连；第二烟气凝结水换热器的凝结水进口连接凝结水泵；第一烟气凝结水换热器凝结水进口处设置旁路连接第一烟气凝结水换热器的凝结水出口，旁路上设置旁通阀；给水泵的出口与第一烟气凝结水换热器的出口连接水冷壁。
进一步的，还包括抽汽空气加热器；抽汽空气加热器包括空气通道和抽汽通道；空气通道的入口连接大气，空气通道的出口分成两路，一路连通炉膛，另一路与燃料供给装置的出口回合后连通炉膛。
进一步的，炉膛和锅炉高温烟气段设置还设有过热器；锅炉高温烟气段还设置有位于过热器上部的第一再热器和第二再热器。
进一步的，空气在抽汽空气加热器中完全由来自汽轮机的抽汽从环境温度加热到燃料需要的热风温度，加热后的空气分为两部分，一部分作为一次风与燃料混合，另一部分作为二次风，一次风与燃料和二次风一起进入炉膛燃烧放热生成烟气；
凝结水泵提供与烟气热容流率相同的凝结水，其温度控制在烟气酸露点以上；
锅炉负荷变化时，调节旁通阀调节进入第一烟气凝结水换热器的流量，使得烟气经第一烟气凝结水换热器换热后，温度稳定在SCR脱硝装置催化剂的活性温度。
进一步的，抽汽空气加热器中来自汽轮机的抽汽与空气换热后，凝结为水汇入凝结水中。
进一步的，过热器、第一再热器、第二再热器采用卧式结构。
进一步的，还包括抽汽空气加热器、过热器、风室、石灰石供给装置、分离器、返料器、返料风机、布风板和排渣口；炉膛下部设有风室；布风板位于炉膛底部；过热器设置于锅炉的尾部；抽汽空气加热器包括空气通道和抽汽通道；空气通道的入口连接大气，空气通道的出口分成两路，一路连通炉膛，另一路连通炉膛下部的风室；燃料供给装置、石灰石供给装置连接炉膛底部，排渣口位于布风板上，用于排渣；分离器布置在炉膛出口的烟道上，返料器与分离器相连，返料器的出口连接炉膛的底部，返料风机为返料器提供返料风。
一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉的工作方法，包括：空气经抽汽空气加热器，与来自汽轮机的抽汽进行换热，换热后的空气分为两部分，一部分作为一次风与燃料混合，另一部分作为二次风；抽汽经过换热，冷凝为水，汇入凝结水中；一次风与燃料以及二次风进入锅炉炉膛，在炉膛中燃烧生成烟气，加热水冷壁中的水，生成的烟气依次经过过热器、第一烟气凝结水换热器、SCR脱硝装置、第二烟气凝结水换热器，最终排出锅炉；水和蒸汽在水冷壁、过热器中被高温烟气加热后排出锅炉，蒸汽进入汽轮机做功；凝结水泵提供与烟气热容流率相同的凝结水，其温度控制在烟气酸露点以上；凝结水泵抽取的凝结水经第二烟气凝结水换热器与第一烟气凝结水换热器后与给水泵提供的给水混合进入锅炉水冷壁加热，进入下一次循环；锅炉负荷变化时，调节旁通阀，调节进入第一烟气凝结水换热器的凝结水流量，使烟气的温度稳定在SCR脱硝装置催化剂的活性温度。
一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉的工作方法，包括：经空气抽汽加热器加热后的空气分为两部分，一次风通过布风板进入炉膛，二次风补充空气，加强扰动，空气与燃料、石灰石在炉膛内流化状态下掺混燃烧、脱硫，放出热量，生成烟气，此时生成的烟气携带大量未燃尽的燃料颗粒，在炉膛上部进一步燃烧，离开炉膛并夹带大量物料的烟气经分离器分离后，大部分物料被分离出来，进入返料器，在返料风的作用下，返回炉膛；炉膛中燃料与空气燃烧生成的烟气先后经过炉膛内的水冷壁、分离器、过热器(4)、第一烟气凝结水换热器、SCR脱硝装置、第二烟气凝结水换热器，烟气经由第二烟气凝结水换热器排出锅炉；凝结水泵抽取的凝结水经第二烟气凝结水换热器与第一烟气凝结水换热器后与给水泵提供的其余经过汽轮机高压抽汽加热的充分回热的给水混合进入锅炉水冷壁加热，进入下一次循环；锅炉负荷变化时，调节旁通阀，调节进入第一烟气凝结水换热器的凝结水流量，使烟气的温度稳定在SCR脱硝装置催化剂的活性温度。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明在原理上克服了冷热流体热容流率不同的固有缺陷，通过抽取部分凝结水，控制抽取流量使得烟气热容流率与所抽取凝结水热容流率相同，可以更好地控制烟气温度，同时通过旁通阀调节烟气的换热量，使锅炉即使在负荷变化时，烟气进入选择性催化还原装置的温度也可以控制在催化剂的活性温度范围内，保证NOx的脱除效率；
采用了外部抽汽空气加热器，避免了传统空预器和省煤器带来的低温腐蚀和堵灰等不利影响，同时保证了空气的加热温度，虽然负荷降低时，抽汽压力也会降低，但抽汽存在过热度，空气的温度可以稳定在设计温度。
附图说明
图1是本发明一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉的结构示意图；
图2是本发明一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉的又一实施例的结构示意图。
图中：1、抽汽空气加热器；2、炉膛；3、水冷壁；4、过热器；5、第一再热器；6、第二再热器；7、第一烟气凝结水换热器；8、SCR脱硝装置；9、第二烟气凝结水换热器；10、凝结水泵；11、旁通阀；12、燃料供给装置；13、给水泵；14、风室；15、石灰石供给装置；16、分离器；17、返料器；18、返料风机；19、布风板；20、排渣口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参考图1，一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，包括抽汽空气加热器1、炉膛2、水冷壁3、过热器4，第一再热器5、第二再热器6、第一烟气凝结水换热器7、SCR脱硝装置8、第二烟气凝结水换热器9、凝结水泵10、旁通阀11、燃料供给装置12和给水泵13。
空气经抽汽空气加热器1后分为两部分，一部分作为一次风与燃料12混合，另一部分作为二次风，一次风与燃料供给装置12提供的燃料和二次风一起进入炉膛2；炉膛2和锅炉高温烟气段设置有水冷壁3、过热器4、第一再热器5、第二再热器6；第一再热器5和第二再热器6位于过热器4的上部；锅炉的尾部设置有第一烟气凝结水换热器7、SCR脱硝装置8、第二烟气凝结水换热器9；SCR脱硝装置8设置在第一烟气凝结水换热器7与第二烟气凝结水换热器9之间；第二烟气凝结水换热器9的凝结水出口与第一烟气凝结水换热器7的凝结水进口相连；第二烟气凝结水换热器9的凝结水进口连接凝结水泵10；第一烟气凝结水换热器7凝结水进口处设置旁路连接第一烟气凝结水换热器7的凝结水出口，旁路上设置旁通阀11；给水泵13的出口与第一烟气凝结水换热器7的出口连接水冷壁3，水冷壁3的出口连接过热器4的入口，过热器4的出口产生的蒸汽进入汽轮机做功。第一再热器5的入口连接汽轮机，第一再热器5的出口连接第二再热器6的入口，第二再热器6的出口连接汽轮机。
本发明一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉的工作过程为：空气经抽汽空气加热器1，与来自汽轮机的抽汽进行换热，换热后的空气分为两部分，一部分作为一次风与燃料混合，另一部分作为二次风；抽汽经过换热，冷凝为水，汇入凝结水中；一次风与燃料以及二次风进入锅炉炉膛2，在炉膛2中燃烧生成烟气，加热水冷壁3中的水，生成的烟气依次经过过热器4，第一再热器5，第二再热器6，第一烟气凝结水换热器7、SCR脱硝装置8、第二烟气凝结水换热器9，最终排出锅炉；水和蒸汽在水冷壁3、过热器4、第一再热器5和第二再热器6中被高温烟气加热至一定参数后排出锅炉，蒸汽进入汽轮机做功；凝结水泵10提供与烟气热容流率相同的经汽轮机低压抽汽加热的部分回热的凝结水，其温度控制在烟气酸露点以上；凝结水泵10抽取的凝结水经第二烟气凝结水换热器9与第一烟气凝结水换热器10后与给水泵13提供的其余经过汽轮机高压抽汽加热的充分回热的给水混合进入锅炉水冷壁3加热，进入下一次循环；锅炉负荷变化时，调节旁通阀11，调节进入第一烟气凝结水换热器7的凝结水流量，使烟气的温度稳定在SCR脱硝装置催化剂的活性温度。
参考图2，参考图2，本发明的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉的又一种实施例，与上一种实施例的区别在于：该实施例用于流化床锅炉，所述流化床锅炉包括抽汽空气加热器1、炉膛2、水冷壁3、过热器4、第一烟气凝结水换热器7、SCR脱硝装置8、第二烟气凝结水换热器9、凝结水泵10、旁通阀11、燃料供给装置12、给水泵13、风室14、石灰石供给装置15、分离器16、返料器17、返料风机18、布风板19、排渣口20。空气经抽汽空气加热器1后分为两部分，一部分作为一次风进入风室2，另一部分作为二次风送入炉膛2；布风板19布置于炉膛底部；燃料供给装置12与石灰石供给装置15连接炉膛2的底部；炉膛2及锅炉的尾部设置有水冷壁3、过热器4、第一烟气凝结水换热器7、SCR脱硝装置8、第二烟气凝结水换热器9，SCR脱硝装置8设置在第一烟气凝结水换热器1与第二烟气凝结水换热器9之间；第二烟气凝结水换热器9的进口连接凝结水泵10；第一烟气凝结水换热器7的进口设置旁路连接第一烟气凝结水换热器7的出口，旁路上设置旁通阀11，给水泵13与第一烟气凝结水换热器7的出口连接水冷壁3，水冷壁3的出口连接过热器4的入口，过热器4的出口产生的蒸汽进入汽轮机做功；炉膛2的出口烟道布置有分离器16，分离器的下部连接返料器17，返料器17上配置有返料风机18；排渣口20设置在布风板19上。
该实施例的工作过程为：所需空气在抽汽空气加热器1中完全由来自汽轮机的抽汽从环境温度加热到燃料需要的热风温度，加热后的空气分为两部分，一部分作为一次风进入风室14，另一部分作为二次风送入炉膛2；燃料供给装置12与石灰石供给装置15提供燃料、石灰石进入炉膛2，一次风通过布风板19进入炉膛2，二次风补充空气，加强扰动，空气与燃料、石灰石在炉膛2内流化状态下掺混燃烧、脱硫，放出热量，生成烟气，此时生成的烟气携带大量未燃尽的燃料颗粒，在炉膛2上部进一步燃烧，燃烧过程的灰渣通过排渣口20排出锅炉，离开炉膛2并夹带大量物料的烟气经分离器16分离后，大部分物料被分离出来，进入返料器17，在返料风机18提供的返料风的作用下，返回炉膛2；炉膛2中燃料与空气燃烧生成的烟气先后经过炉膛2内的水冷壁3、分离器16、过热器4、第一烟气凝结水换热器7、SCR脱硝装置8、第二烟气凝结水换热器9，烟气经由第二烟气凝结水换热器9排出锅炉；凝结水泵10抽取的凝结水经第二烟气凝结水换热器9与第一烟气凝结水换热器7后与给水泵13提供的其余经过汽轮机高压抽汽加热的充分回热的给水混合进入锅炉水冷壁3加热，进入下一次循环；锅炉负荷变化时，调节旁通阀11，调节进入第一烟气凝结水换热器7的凝结水流量，使烟气的温度稳定在SCR脱硝装置8催化剂的活性温度；水和蒸汽在水冷壁3，过热器4中被高温烟气加热至一定参数后排出锅炉，进入汽轮机做功。

Claims (9)

1.一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，其特征在于，包括炉膛(2)、第一烟气凝结水换热器(7)、SCR脱硝装置(8)、第二烟气凝结水换热器(9)、凝结水泵(10)、旁通阀(11)、燃料供给装置(12)和给水泵(13)；
炉膛(2)和锅炉高温烟气段设置有水冷壁(3)；锅炉的尾部设置有第一烟气凝结水换热器(7)、SCR脱硝装置(8)和第二烟气凝结水换热器(9)；SCR脱硝装置(8)设置在第一烟气凝结水换热器(7)与第二烟气凝结水换热器(9)之间；第二烟气凝结水换热器(9)的凝结水出口与第一烟气凝结水换热器(7)的凝结水进口相连；第二烟气凝结水换热器(9)的凝结水进口连接凝结水泵(10)；第一烟气凝结水换热器(7)凝结水进口处设置旁路连接第一烟气凝结水换热器(7)的凝结水出口，旁路上设置旁通阀(11)；给水泵(13)的出口与第一烟气凝结水换热器(7)的出口连接水冷壁(3)。
2.根据权利要求1所述的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，其特征在于，还包括抽汽空气加热器(1)；抽汽空气加热器包括空气通道和抽汽通道；空气通道的入口连接大气，空气通道的出口分成两路，一路连通炉膛(2)，另一路与燃料供给装置(12)的出口回合后连通炉膛(2)。
3.根据权利要求2所述的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，其特征在于，炉膛(2)和锅炉高温烟气段设置还设有过热器(4)；锅炉高温烟气段还设置有位于过热器(4)上部的第一再热器(5)和第二再热器(6)。
4.根据权利要求2所述的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，其特征在于，空气在抽汽空气加热器(1)中完全由来自汽轮机的抽汽从环境温度加热到燃料需要的热风温度，加热后的空气分为两部分，一部分作为一次风与燃料混合，另一部分作为二次风，一次风与燃料和二次风一起进入炉膛燃烧放热生成烟气；
凝结水泵(10)提供与烟气热容流率相同的凝结水，其温度控制在烟气酸露点以上；
锅炉负荷变化时，调节旁通阀(11)调节进入第一烟气凝结水换热器(7)的流量，使得烟气经第一烟气凝结水换热器(7)换热后，温度稳定在SCR脱硝装置(8)催化剂的活性温度。
5.根据权利要求2所述的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，其特征在于，抽汽空气加热器(1)中来自汽轮机的抽汽与空气换热后，凝结为水汇入凝结水中。
6.根据权利要求3所述的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，其特征在于，过热器(4)、第一再热器(5)、第二再热器(6)采用卧式结构。
7.根据权利要求1所述的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，其特征在于，还包括抽汽空气加热器(1)、过热器(4)、风室(14)、石灰石供给装置(15)、分离器(16)、返料器(17)、返料风机(18)、布风板(19)和排渣口(20)；
炉膛(2)下部设有风室(14)；布风板(19)位于炉膛(2)底部；
过热器(4)设置于锅炉的尾部；
抽汽空气加热器(1)包括空气通道和抽汽通道；空气通道的入口连接大气，空气通道的出口分成两路，一路连通炉膛(2)，另一路连通炉膛(2)下部的风室(14)；
燃料供给装置(12)、石灰石供给装置(15)连接炉膛(2)底部，排渣口(20)位于布风板(19)上，用于排渣；
分离器(16)布置在炉膛出口的烟道上，返料器(17)与分离器(16)相连，返料器(17)的出口连接炉膛(2)的底部，返料风机(18)为返料器提供返料风。
8.一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉的工作方法，其特征在于，基于权利要求2至6中任一项所述的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，包括：
空气经抽汽空气加热器，与来自汽轮机的抽汽进行换热，换热后的空气分为两部分，一部分作为一次风与燃料混合，另一部分作为二次风；抽汽经过换热，冷凝为水，汇入凝结水中；一次风与燃料以及二次风进入锅炉炉膛，在炉膛中燃烧生成烟气，加热水冷壁中的水，生成的烟气依次经过过热器、第一烟气凝结水换热器、SCR脱硝装置、第二烟气凝结水换热器，最终排出锅炉；水和蒸汽在水冷壁、过热器中被高温烟气加热后排出锅炉，蒸汽进入汽轮机做功；凝结水泵提供与烟气热容流率相同的凝结水，其温度控制在烟气酸露点以上；凝结水泵抽取的凝结水经第二烟气凝结水换热器与第一烟气凝结水换热器后与给水泵提供的给水混合进入锅炉水冷壁加热，进入下一次循环；锅炉负荷变化时，调节旁通阀，调节进入第一烟气凝结水换热器的凝结水流量，使烟气的温度稳定在SCR脱硝装置催化剂的活性温度。
9.一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉的工作方法，其特征在于，基于权利要求7所述的一种适合全负荷SCR脱硝的锅炉，包括：经空气抽汽加热器(1)加热后的空气分为两部分，一次风通过布风板(19)进入炉膛(2)，二次风补充空气，加强扰动，空气与燃料、石灰石在炉膛(2)内流化状态下掺混燃烧、脱硫，放出热量，生成烟气，此时生成的烟气携带大量未燃尽的燃料颗粒，在炉膛(2)上部进一步燃烧，离开炉膛(2)并夹带大量物料的烟气经分离器(16)分离后，大部分物料被分离出来，进入返料器(17)，在返料风的作用下，返回炉膛(2)；炉膛(2)中燃料与空气燃烧生成的烟气先后经过炉膛(2)内的水冷壁(3)、分离器(16)、过热器(4)、第一烟气凝结水换热器(7)、SCR脱硝装置(8)、第二烟气凝结水换热器(9)，烟气经由第二烟气凝结水换热器(9)排出锅炉；凝结水泵(10)抽取的凝结水经第二烟气凝结水换热器(9)与第一烟气凝结水换热器(7)后与给水泵(13)提供的其余经过汽轮机高压抽汽加热的充分回热的给水混合进入锅炉水冷壁(3)加热，进入下一次循环；锅炉负荷变化时，调节旁通阀(11)，调节进入第一烟气凝结水换热器(7)的凝结水流量，使烟气的温度稳定在SCR脱硝装置(8)催化剂的活性温度。
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