CN108397762B - 一种提升省煤器出口烟温的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锅炉宽负荷脱硝领域，特别涉及一种提升省煤器出口烟温的系统。本发明提供一种新的提升省煤器出口烟温的系统，该系统在锅炉低负荷时，省煤器给水通过给水母管进入三通，然后分为两路，一路通过旁路管道直接进入内环套筒中，然后通过内环套筒上的第一通孔进入外环套筒，另一路通过主回路管道进入第一省煤器进口集箱，经第一省煤器进口集箱进入第一省煤器管束，第一省煤器管束内的工质同流经第一省煤器管束外的高温烟气进行热交换后进入外环套筒，外环套筒中的冷热工质混合均匀，形成过冷状态的工质后流出，该装置采用双通道的省煤器混合集箱，使得第一省煤器管束中可以容许汽水两相或者蒸汽单相工质进入混合集箱。
Description
技术领域
本发明属于锅炉宽负荷脱硝领域，特别涉及一种提升省煤器出口烟温的系统。
背景技术
锅炉启炉或者低负荷运行时烟气温度常常低于SCR投入运行要求的最低喷氨温度。因此为了提高低负荷时省煤器出口烟气温度，出现了种种技术，比如省煤器烟气旁路、省煤器水侧旁路或者提高省煤器入口水温等。
省煤器烟气旁路采用后，其中一个较大的副作用就是旁路烟气的混合，导致下游喷氨系统的流场产生变化、温度场不匀均度增大，从而对脱硝系统的性能产生不利的影响。
在省煤器水侧的各种方案中，其中一个重要原则就是不要让省煤器沸腾，以免省煤器带汽后对下游设备的安全(水击、影响水循环安全等)造成不利影响。在这种情况下，省煤器水侧的各种方案效果受到限制，省煤器水侧旁路无论从理论计算，还是在不多的应用中，对省煤器出口烟气温度的提高都极其有限。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种新的提升省煤器出口烟温的系统，该提升省煤器出口烟温的系统采用双通道的省煤器混合集箱，使得第一省煤器管束中可以容许汽水两相或者蒸汽单相工质进入混合集箱，进而冷热两路的工质以最小的单元均匀混合，避免了水击风险以及下游工质局部带汽风险的发生，有效提高了省煤器出口烟气的温度。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供一种提升省煤器出口烟温的系统，包括主回路管道、旁路管道、第一省煤器进口集箱、第一省煤器管束、省煤器混合集箱以及烟道，所述主回路管道的一端和所述旁路管道的一端均连接在给水三通上，所述给水三通连接给水母管，所述主回路管道的另一端与第一省煤器进口集箱的入口连接，所述第一省煤器管束的一端通过第一连接管道与所述第一省煤器进口集箱的出口相连接，另一端通过第二连接管道与所述省煤器混合集箱相连接；第一省煤器进口集箱、第一省煤器管束以及省煤器混合集箱均设于烟道内；所述省煤器混合集箱包括外环套筒以及套设于所述外环套筒内的内环套筒，所述内环套筒的内壁上间隔开设有多个贯穿所述内环套筒外壁的第一通孔，所述外环套筒上设置有进水口和出水口，所述进水口与第二连接管道相连接，所述出水口处连接出水管道，所述旁路管道的另一端与所述内环套筒连接，所述内环套筒的外壁和所述外环套筒的内壁之间焊接有多孔板，所述多孔板上间隔设有多个第二通孔。
进一步的改进，所述内环套筒由多个筒体过盈配合连接而成，各所述筒体均通过第一连接件焊接在外环套筒的内壁上，所述筒体上未过盈配合连接的一端通过第一连接件焊接在外环套筒的内壁上。
进一步的改进，所述内环套筒通过第二连接件焊接在所述外环套筒的内壁上，所述外环套筒的侧壁上开设有用于焊接所述内环套筒的焊接孔。
进一步的改进，所述内环套筒采用变径套筒。
进一步的改进，所述省煤器混合集箱为省煤器出口集箱或者省煤器中间集箱。
进一步的改进，所述旁路管道上设有至少一个第一截止阀，所述主回路管道上设有至少一个第二截止阀，各所述第二截止阀的两端并联有第一调节阀。
进一步的改进，所述主回路管道上设有流量计，所述流量计设于所述第二截止阀与所述第一省煤器进口集箱之间。
进一步的改进，所述系统还包括第二省煤器进口集箱和第二省煤器管束，所述第二省煤器进口集箱的入口通过支管连接在主回路管道上，出口通过第三连接管道连接第二省煤器管束的一端，所述第二省煤器管束的另一端通过第四连接管道连接在所述省煤器混合集箱上。
进一步的改进，所述烟道的进口处设有第一温度传感器，出口处设有第二温度传感器，且所述第一调节阀两端并联有第二调节阀。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种新的提升省煤器出口烟温的系统，该系统在锅炉低负荷时，省煤器给水通过给水母管进入三通，然后分为两路，一路通过旁路管道直接进入内环套筒中，然后通过内环套筒上的第一通孔进入外环套筒，另一路通过主回路管道进入第一省煤器进口集箱，经第一省煤器进口集箱进入第一省煤器管束，第一省煤器管束内的工质同流经第一省煤器管束外的高温烟气进行热交换后进入外环套筒，外环套筒中的冷热工质混合均匀，形成过冷状态的工质后流出，该装置采用双通道的省煤器混合集箱，使得第一省煤器管束中可以容许汽水两相或者蒸汽单相工质进入混合集箱，避免了水击风险和省煤器混合集箱下游由于混合不及时导致的局部带汽风险的发生，有效提高了省煤器出口烟气的温度。
附图说明
图1为实施例1提升省煤器出口烟温的系统的示意图；
图2为实施例1省煤器混合集箱的剖视图；
图3为实施例1省煤器混合集箱侧视图的剖视图；
图4为实施例2省煤器混合集箱的剖视图；
图5为实施例3省煤器混合集箱的剖视图；
图6为实施例4提升省煤器出口烟温的系统的示意图；
图7为实施例5提升省煤器出口烟温的系统的示意图；
图8为实施例6提升省煤器出口烟温的系统的示意图；
图9为实施例7提升省煤器出口烟温的系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种提升省煤器出口烟温的系统，如图1、图2、图3所示，包括主回路管道1、旁路管道2、第一省煤器进口集箱6、第一省煤器管束8、省煤器混合集箱3以及烟道20，所述主回路管道1的一端和所述旁路管道2的一端均连接在给水三通4上，所述给水三通4连接给水母管5，所述主回路管道1的另一端与第一省煤器进口集箱6的入口连接，所述第一省煤器管束8的一端通过第一连接管道7与所述第一省煤器进口集箱6的出口相连接，另一端通过第二连接管道9与所述省煤器混合集箱3相连接；第一省煤器进口集箱6、第一省煤器管束8以及省煤器混合集箱3均设于烟道20内；所述省煤器混合集箱3包括外环套筒31以及套设于所述外环套筒31内的内环套筒32，所述内环套筒32的内壁上间隔开设有多个贯穿所述内环套筒32外壁的第一通孔33，所述外环套筒31上设置有进水口34和出水口34，所述进水口34与第二连接管道9相连接，所述出水口35处连接出水管道10，所述旁路管道2的另一端与所述内环套筒32连接，所述内环套筒32的外壁和所述外环套筒3的内壁之间焊接有多孔板22，所述多孔板22上间隔设有多个第二通孔21。
本发明提供一种新的提升省煤器出口烟温的系统，该系统在锅炉低负荷时，省煤器给水通过给水母管进入三通，然后分为两路，一路通过旁路管道直接进入内环套筒中，然后通过内环套筒上的第一通孔进入外环套筒，另一路通过主回路管道进入第一省煤器进口集箱，经第一省煤器进口集箱进入第一省煤器管束，第一省煤器管束内的工质同流经第一省煤器管束外的高温烟气进行热交换后进入外环套筒，外环套筒中的冷热工质混合均匀，形成过冷状态的工质后流出，该装置采用双通道的省煤器混合集箱，使得第一省煤器管束中可以容许汽水两相或者蒸汽单相工质进入混合集箱，避免了水击风险和省煤器混合集箱下游由于混合不及时导致的局部带汽风险的发生，有效提高了省煤器出口烟气的温度。
本发明中内环套筒内部形成内环通道，供旁路管道内的工质流通，外环套筒与内环套筒之间形成外环通道，省煤器混合集箱内的工质进入外环通道并在外环通道混合。
本发明中设置多孔板是为了使得冷热水在外环套筒的顺利混合，有效的避免了不均匀的含汽工质进入下游；多孔板具有使通过它的流体的流动均匀化的特性，并且对较大的气相单元进行分割，有利于汽水两相间的混合以及分散的汽相在过冷液相中的凝结为液相。多孔板把过冷水的加入分割为多孔板上游和多孔板下游，能有效地控制多孔板上游工质总体的过冷度，与对汽相单元的分割特性结合，能避免水击的发生。
本发明中双通道省煤器混合集箱的采用是满足宽负荷脱硝大幅度提高烟气温度需求的要点。双通道省煤器混合集箱外环套筒把工质和环境隔开，外环套筒属于受压件。内环套筒上开有多孔，使得内外环之间的工质是联通的，属于非受压件，在内环套筒的制作中，没有受压密封等需求；外环套筒为两端封闭、内部中空的筒状结构，内环套筒穿过外环套筒的一封闭端套设于外环套筒内。
本发明中采用省煤器水侧旁路后，省煤器受热管束内工质流量减少，温度上升加快，省煤器工质侧平均温度升高，这样省煤器出口的烟气温度就得到了提升。
按照常规滑压运行的亚临界电站锅炉的算例，在30％BMCR负荷下，不采用旁路管道时候，烟气通过省煤器时，烟气温度下降110℃。当按照常规的省煤器内工质处于单向过冷水的情况计算，省煤器出口烟气温度的极限温升约8℃；当按照本发明能够实现的省煤器内工质处于汽水两相流动状态安全运行时，省煤器出口烟气温度极限温升约25℃；当按照本发明能够实现的第一省煤器管束出口工质处于过热蒸汽单相状态安全运行时，省煤器出口烟气温度极限温升可达70℃以上。
实施例2
本发明实施例2提供的提升省煤器出口烟温的系统与实施例1基本相同，不同的是，如图4所示，所述内环套筒32由多个筒体321过盈配合连接而成，各所述筒体321均通过第一连接件322焊接在外环套筒31的内壁上，所述筒体321上未过盈配合连接的一端通过第一连接件322焊接在外环套筒31的内壁上。
本发明中是为了将内环套筒固定在外环套筒的内壁上，而内环套筒采用的是薄壁，因此需要通过第一连接件来固定内环套筒，本实施例中，外环套筒的筒径需要足够大，此时，内环套筒采用多个筒体构成，工作人员通过盈配合以及焊接的方式分别固定各筒体，且内环套筒采用筒径大小不同的筒体，如图4所示，未过盈配合连接的一端的筒体为设于左侧的筒体；该结构的设置使得内环套筒的固定更加方便。
本实施例中，外环套筒为一端开口一端封闭的筒体结构，并且第一连接件可以将外环套筒的筒口处密封。
实施例3
本发明实施例3提供的提升省煤器出口烟温的系统与实施例1基本相同，不同的是，如图5所示，所述内环套筒32通过第二连接件36焊接在所述外环套筒31的内壁上，所述外环套筒31的侧壁上开设有用于焊接所述内环套筒32的焊接孔37。
本实施例中所述内环套筒32采用变径套筒。本实施例中采用变径套筒作为内环套筒，可以更好地满足工作需求，加速工质的混合，提高工作效率。
本实施例中所述省煤器混合集箱为省煤器出口集箱或者省煤器中间集箱。本发明中设置省煤器混合集箱是为了将工质以最小单元混合，避免水击风险的发生，而混合后的工质可以以过冷的单相水直接进入汽包内，此时，省煤器混合集箱可以作为省煤器出口集箱；当省煤器混合集箱作为省煤器中间集箱时，省煤器中间集箱连接省煤器出口集箱，省煤器出口集箱对工质进行二次混合，保证省煤器出口处的工质处于均匀过冷的状态。
本发明中在外环套筒的筒径不够大，工作人员无法进入工作时，在外环套筒上开设焊接孔，通过焊接孔将第二连接件焊接在外环套筒的内壁上，而内环套筒与第二连接件固定，在将第二焊接件焊接好后，将焊接孔封焊，避免外环套筒内的工质流出。
实施例4
本发明实施例4提供的提升省煤器出口烟温的系统与实施例1基本相同，不同的是，如图6所示，所述旁路管道2上设有至少一个第一截止阀11，所述主回路管道1上设有至少一个第二截止阀12，各所述第二截止阀12的两端并联有第一调节阀13。
本发明中设置截止阀和第一调节阀是为了调节冷热水的量；锅炉启动过程中，当锅炉到达需要脱硝的最低负荷时，打开第一截止阀，第一调节阀全开，然后关闭第二截止阀。给水流量稳定后，慢慢减小第一调节阀开度，直到省煤器出口烟气温度的提升满足了SCR入口喷氨烟气温度的要求。随着锅炉负荷的不断上升，对提升省煤器出口烟气温度的需求逐渐降低，按时间顺序分步采取的运行措施是：逐渐增加第一调节阀的开度；第一调节阀全开后，随着省煤器出口烟气温度上升到一定程度，打开第二截止阀；关闭第一截止阀；第一截止阀和第二截止阀均可以设置一个、两个，甚至多个，本实施例中以一个第一截止阀和一个第二截止阀为例，而第一调节阀的数量与第二截止阀的数量相等。
在锅炉负荷降低，省煤器出口烟气温度接近SCR最低喷氨温度，按照以下顺序操作，以满足SCR最低喷氨温度为度：打开第一截止阀；第一调节阀全开，然后关闭第二截止阀；逐渐减少第一调节阀开度。当锅炉负荷降低到最低脱硝负荷以下时，打开第二截止阀，关闭第一调节阀，关闭第一截止阀。
实施例5
本发明实施例5提供的提升省煤器出口烟温的系统与实施例4基本相同，不同的是，如图7所示，所述主回路管道1上设有流量计14，所述流量计14设于所述第二截止阀12与所述第一省煤器进口集箱6之间。
本发明中设计流量计是为了监测主回路管道上工作的流量，根据流量计测得的流量来控制第一调节阀。
本发明中有两个工质侧回路，省煤器主回路受热而省煤器旁路不受热，其总流量由锅炉系统中原有的给水第一调节阀控制。在总流量不变的情况下，这两个回路的流量比例第一调节阀以及流量计进行调节。通过该比例的调节，可以使得第一省煤器管束出口工质处于过冷水、汽水混合物或者过热蒸汽的状态，从而可以大幅度地调节省煤器出口烟气温度，以适应不同负荷下的SCR入口烟气温度能够满足SCR最低喷氨温度的需求。
实施例6
本发明实施例6提供的提升省煤器出口烟温的系统与实施例1基本相同，不同的是，如图8所示，所述系统还包括第二省煤器进口集箱15和第二省煤器管束16，所述第二省煤器进口集箱15的入口通过支管17连接在主回路管道1上，出口通过第三连接管道18连接第二省煤器管束16的一端，所述第二省煤器管束16的另一端通过第四连接管道19连接在所述省煤器混合集箱3上。
本发明中设置第二省煤器进口集箱和第二省煤器管束是为了满足省煤器受热面的多种布置型式。
实施例7
本发明实施例7提供的提升省煤器出口烟温的系统与实施例4基本相同，不同的是，如图9所示，所述烟道20的进口处设有第一温度传感器21，出口处设有第二温度传感器22，且所述第一调节阀13两端并联有第二调节阀23。本发明中第一传感器和第二传感器均通过支架(属现有技术，图中未显示)安装在烟道内。
本发明中设置截止阀和调节阀是为了调节冷热水的量，增加一个第二调节阀，是为了让省煤器主回路管道内的工质流量可以在锅炉满负荷100％给水流量到低负荷下低比例给水流量之间有良好的调节特性，温度传感器为截止阀的启闭和调节阀的开度调节提供依据；锅炉启动过程中，当锅炉到达需要脱硝的最低负荷时，如果第二温度传感器测量的烟气温度低于SCR脱硝系统需要的入口烟气温度，则打开第一截止阀，让第一调节阀和第二调节阀处于全开状态，然后关闭第二截止阀。给水流量稳定后，慢慢减小第一调节阀开度，直到第二温度传感器测量的烟气温度满足了SCR入口喷氨烟气温度的要求。如果第一调节阀到达最小开度后，第二温度传感器测量的烟气温度仍然不能满足SCR入口喷氨烟气温度的要求，则慢慢减小第二调节阀开度，直到温度要求得到满足。随着锅炉负荷的不断上升，对提升省煤器出口烟气温度的需求逐渐降低，按时间顺序分步采取的运行措施是：逐渐增加第二调节阀的开度，第二调节阀全开后，再逐渐增加第一调节阀的开度；第二调节阀全开后，随着第二温度传感器测量的烟气温度上升到一定程度，打开第二截止阀；关闭第一截止阀。
在锅炉负荷降低，第二温度传感器测量的烟气温度接近SCR最低喷氨温度，按照以下顺序操作，以满足SCR最低喷氨温度为度：打开第一截止阀；第一调节阀和第二调节阀全开，然后关闭第二截止阀；逐渐减少第一调节阀开度；逐渐减少第二调节阀开度。当锅炉负荷降低到最低脱硝负荷以下时，打开第二截止阀，关闭调节阀，关闭第一截止阀。
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种提升省煤器出口烟温的系统，其特征在于，包括主回路管道(1)、旁路管道(2)、第一省煤器进口集箱(6)、第一省煤器管束(8)、省煤器混合集箱(3)以及烟道(20)，所述主回路管道(1)的一端和所述旁路管道(2)的一端均连接在给水三通(4)上，所述给水三通(4)连接给水母管(5)，所述主回路管道(1)的另一端与第一省煤器进口集箱(6)的入口连接，所述第一省煤器管束(8)的一端通过第一连接管道(7)与所述第一省煤器进口集箱(6)的出口相连接，另一端通过第二连接管道(9)与所述省煤器混合集箱(3)相连接；第一省煤器进口集箱(6)、第一省煤器管束(8)以及省煤器混合集箱(3)均设于烟道(20)内；所述省煤器混合集箱(3)包括外环套筒(31)以及套设于所述外环套筒(31)内的内环套筒(32)，所述内环套筒(32)的内壁上间隔开设有多个贯穿所述内环套筒(32)外壁的第一通孔(33)，所述外环套筒(31)上设置有进水口(34)和出水口(35)，所述进水口(34)与第二连接管道(9)相连接，所述出水口(35)处连接出水管道(10)，所述旁路管道(2)的另一端与所述内环套筒(32)连接，所述内环套筒(32)的外壁和所述外环套筒(31)的内壁之间焊接有多孔板(22)，所述多孔板(22)上间隔设有多个第二通孔(21)；所述内环套筒(32)由多个筒体(321)过盈配合连接而成，各所述筒体(321)均通过第一连接件(322)焊接在外环套筒(31)的内壁上，所述筒体(321)上未过盈配合连接的一端通过第一连接件(322)焊接在外环套筒(31)的内壁上；所述内环套筒(32)通过第二连接件(36)焊接在所述外环套筒(31)的内壁上，所述外环套筒(31)的侧壁上开设有用于焊接所述内环套筒(32)的焊接孔(37)。
2.根据权利要求1所述的提升省煤器出口烟温的系统，其特征在于，所述内环套筒(32)采用变径套筒。
3.根据权利要求1所述的提升省煤器出口烟温的系统，其特征在于，所述省煤器混合集箱(3)为省煤器出口集箱或者省煤器中间集箱。
4.根据权利要求1所述的提升省煤器出口烟温的系统，其特征在于，所述旁路管道(2)上设有至少一个第一截止阀(11)，所述主回路管道(1)上设有至少一个第二截止阀(12)，各所述第二截止阀(12)的两端并联有第一调节阀(13)。
5.根据权利要求4所述的提升省煤器出口烟温的系统，其特征在于，所述主回路管道(1)上设有流量计(14)，所述流量计(14)设于所述第二截止阀(12)与所述第一省煤器进口集箱(6)之间。
6.根据权利要求1所述的提升省煤器出口烟温的系统，其特征在于，所述系统还包括第二省煤器进口集箱(15)和第二省煤器管束(16)，所述第二省煤器进口集箱(15)的入口通过支管(17)连接在主回路管道(1)上，出口通过第三连接管道(18)连接第二省煤器管束(16)的一端，所述第二省煤器管束(16)的另一端通过第四连接管道(19)连接在所述省煤器混合集箱(3)上。
7.根据权利要求4所述的提升省煤器出口烟温的系统，其特征在于，所述烟道(20)的进口处设有第一温度传感器，出口处设有第二温度传感器，且所述第一调节阀(13)两端并联有第二调节阀(23)。
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