CN108731027A - 一种电站锅炉尾部烟温的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电站锅炉尾部烟温的控制系统及方法，本发明中通过设置生物质直燃炉为SCR反应器提供高温烟气，通过实时检测SCR反应器的前烟道的温度，以调节匹配输送至所述SCR反应器的高温烟气量以及输送至所述生物质直燃炉的炉膛内的空气量，最终使得SCR反应器中的烟气温度能够持续达到催化剂活性反应温度。从而保证了整个选择性催化还原烟气脱硝系统的连续稳定投运。另外，本发明中采用的生物质直燃炉可以采用生物质燃料，而生物质燃料来源广泛，价格低廉，能够从一定程度降低整套系统的运行成本。

Description

一种电站锅炉尾部烟温的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及大气烟气处理技术领域，更具体地说，涉及一种电站锅炉尾部烟温的控制系统及方法。

背景技术

NO_x对大气环境的污染问题已经成为全球性的环境问题，选择性催化还原技术(SCR)是当今用于脱除烟气中氮氧化物最广泛也是最有效的技术。

我国燃煤机组大都参与调峰，经常低负荷运行，当锅炉低负荷运行时，SCR反应器入口烟温往往低于选择性催化还原烟气脱硝系统320-400℃的催化剂活性反应温度，选择性催化还原烟气脱硝系统无法正常投运，燃煤机组排放出的烟气不能达到排放标准。

生物质凭借其价格低廉、分布广泛、可再生等优点在可再生能源中占有重要地位，相比于生物质气化等利用方式，直燃的热量利用率更高。

因此，如何保证选择性催化还原烟气脱硝系统的连续稳定投运，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是如何保证选择性催化还原烟气脱硝系统的连续稳定投运，为此，本发明提供了一种电站锅炉尾部烟温的控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电站锅炉尾部烟温的控制系统，包括：

与SCR反应器的前烟道连通的转向烟室；

与所述SCR反应器的后烟道连通的空气预热器；还包括：

生物质直燃炉，所述生物质直燃炉为所述SCR反应器提供高温烟气，所述生物质直燃炉具有排烟口和空气进口；

高温烟气控制阀，设置在所述排烟口上的烟气输送管道上，以控制高温烟气输送至所述SCR反应器内；

空气控制阀，设置位于所述空气进口上的空气进口管道上，以控制空气输送至生物质直燃炉的炉膛内；

温度采集器，设置在所述SCR反应器的前烟道内；以及

控制器，根据温度采集器获取的温度和预设的催化剂温度阈值，输出控制信号至所述高温烟气控制阀和所述空气控制阀，以调节匹配输送至所述SCR反应器的高温烟气量以及输送至所述生物质直燃炉的炉膛内的空气量。

优选地，上述电站锅炉尾部烟温的控制系统中，所述烟气输送管道包括连通所述排烟口与所述前烟道的第一烟气输送管道，所述高温烟气控制阀包括设置在所述第一烟气输送管道的第一高温烟气控制阀，以控制高温烟气通过所述前烟道输送至所述SCR反应器内。

优选地，上述电站锅炉尾部烟温的控制系统中，所述烟气输送管道包括连通所述排烟口与所述转向烟室的第二烟气输送管道，所述高温烟气控制阀包括设置在所述第二烟气输送管道的第二高温烟气控制阀，以控制高温烟气通过所述转向烟室和所述前烟道输送至所述SCR反应器内。

优选地，上述电站锅炉尾部烟温的控制系统中，所述转向烟室的烟道内布置有低温再热器、低温过热器和省煤器。

优选地，上述电站锅炉尾部烟温的控制系统中，所述烟气输送管道包括连通所述排烟口与布置有所述低温再热器的烟道入口处的第三烟气输送管道，所述高温烟气控制阀包括设置在所述第三烟气输送管道的第三高温烟气控制阀，以控制高温烟气输送至所述低温再热器处。

优选地，上述电站锅炉尾部烟温的控制系统中，所述空气预热器的二次风出口与所述空气进口管道连通，所述空气控制阀位于所述空气预热器与所述生物质直燃炉之间。

优选地，上述电站锅炉尾部烟温的控制系统中，所述生物质直燃炉为绝热炉膛直燃炉、固定炉排直燃炉、往复炉排直燃炉或流化床直燃炉。

优选地，上述电站锅炉尾部烟温的控制系统中，所述生物质直燃炉使用的燃料为农业废弃物生物质或垃圾生物质。

优选地，上述电站锅炉尾部烟温的控制系统中，所述生物质直燃炉为一台或多台。

本发明还公开了一种电站锅炉尾部烟温的控制方法，通过生物质直燃炉为SCR反应器提供高温烟气，所述方法包括：

预设催化剂温度阈值；

获取所述SCR反应器的前烟道的温度；

以当前所述SCR反应器的前烟道的温度是否不低于所述催化剂温度阈值为条件，获得所述SCR反应器是否具备启用条件的判断结果；当判断结果表征所述SCR反应器不具备启用条件时，输出调大向SCR反应器输送的高温烟气量以及调大向所述生物质直燃炉输送的空气量的控制信号。

从上述的技术方案可以看出，本发明中通过设置生物质直燃炉为SCR反应器提供高温烟气，通过实时检测SCR反应器的前烟道的温度，以调节匹配输送至所述SCR反应器的高温烟气量以及输送至所述生物质直燃炉的炉膛内的空气量，最终使得SCR反应器中的烟气温度能够持续达到催化剂活性反应温度。从而保证了整个选择性催化还原烟气脱硝系统的连续稳定投运。另外，本发明中采用的生物质直燃炉可以采用生物质燃料，而生物质燃料来源广泛，价格低廉，能够从一定程度降低整套系统的运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种电站锅炉尾部烟温的控制系统的原理图；

图2为本发明实施例所提供的一种电站锅炉尾部烟温的控制系统控制方框图；

图中，100为转向烟室、101为低温再热器、102为低温过热器、103为省煤器、200为SCR反应器、201为前烟道、202为后烟道、300为空气预热器、301为二次风出口、400为生物质直燃炉、401为排烟口、402为空气进口、501为第一烟气输送管道、502为第二烟气输送管道、503为第三烟气输送管道、601为第一高温烟气控制阀、602为第二高温烟气控制阀、603为第三高温烟气控制阀、701为空气进口管道、702为空气控制阀、800为温度采集器、900为控制器。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种电站锅炉尾部烟温的控制系统及方法，以保证选择性催化还原烟气脱硝系统的连续稳定投运。

此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

请参阅图1，本发明中的电站锅炉尾部烟温的控制系统，工作过程为：锅炉燃烧产生的烟气经过锅炉尾部的烟道，进入SCR反应器200中进行脱硝处理后经空气预热器300后进行后续处理。

其中，锅炉尾部的烟道包括转向烟室100，转向烟室100的烟道与SCR反应器200的前烟道201连通，SCR反应器200的后烟道202与空气预热器300连通。

本发明中的电站锅炉尾部烟温的控制系统，设置一台或多台生物质直燃炉400，生物质直燃炉400为SCR反应器200提供高温烟气，生物质直燃炉400具有排烟口401和空气进口402；

高温烟气控制阀，设置在排烟口401上的烟气输送管道上，以控制高温烟气输送至SCR反应器200内；

空气控制阀702，设置位于空气进口402上的空气进口管道701上，以控制空气输送至生物质直燃炉400的炉膛内；

温度采集器800，设置在SCR反应器200的前烟道201内；以及

控制器900，根据温度采集器800获取的温度和预设的催化剂温度阈值，输出控制信号至高温烟气控制阀和空气控制阀702，以调节匹配输送至SCR反应器200的高温烟气量以及输送至生物质直燃炉400的炉膛内的空气量。

本发明中通过设置生物质直燃炉400为SCR反应器200提供高温烟气，通过实时检测SCR反应器200的前烟道201的温度，以调节匹配输送至SCR反应器200的高温烟气量以及输送至生物质直燃炉400的炉膛内的空气量，最终使得SCR反应器200中的烟气温度能够持续达到催化剂活性反应温度。从而保证了整个选择性催化还原烟气脱硝系统的连续稳定投运。另外，本发明中采用的生物质直燃炉400可以采用生物质燃料，而生物质燃料来源广泛，价格低廉，能够从一定程度降低整套系统的运行成本。

需要说明的是，上述生物质直燃炉400作用是为SCR反应器200提供高温烟气，生物质直燃炉400的排烟口401能够直接与SCR反应器200直接连通，生物质直燃炉400的排烟口401还能够间接与SCR反应器200间接连通。

生物质直燃炉400为绝热炉膛直燃炉、固定炉排直燃炉、往复炉排直燃炉或流化床直燃炉。生物质直燃炉400使用的燃料为农业废弃物生物质或垃圾生物质。上述系统中可以布置一台生物质直燃炉400或者多台生物质直燃炉400。

空气预热器300的二次风出口与空气进口管道701连通，空气控制阀702位于空气预热器300与生物质直燃炉400之间。由于从空气预热器300中的二次风出口流出的二次风温度较高，当该二次风出口301与空气进口管道701连通时，能够为生物质直燃炉400提供温度较高的空气，强化生物质直燃炉400的炉膛燃烧并提高其生成的高温烟气焓值，并通过调整空气量调整生物质直燃炉400过量空气系数，调整排烟口401处的高温烟气温度。

另外，从空气预热器300排出的二次风的风压较大，与位于锅炉尾部的烟道的负压以及垂直高温烟道的自生通风力，能够克服生物质直燃炉400和烟道阻力，无需增压风机。

在本发明一个实施例中，烟气输送管道包括连通排烟口401与前烟道201的第一烟气输送管道501，高温烟气控制阀包括设置在第一烟气输送管道501的第一高温烟气控制阀601，以控制高温烟气通过前烟道201输送至SCR反应器200内。

当温度采集器800采集到锅炉SCR反应器200的前烟道201中的温度不满足不低于催化剂的温度阈值的条件时，控制器900控制第一高温烟气控制阀601开启，生物质直燃炉400产生的高温烟气经过第一烟气输送管道501被引入到SCR反应器200前烟道201中，利用高温烟气显热将此处烟温提高到合理温度，以保证SCR反应器200能够全负荷安全稳定投运。同时，由于SCR反应器200中的烟气温度提高，位于后烟道202上的空气预热器300的换热量得到了提升，提高了空气预热器300中的一次风和二次风温度，而一次风和二次风送入锅炉，相应的增加了送入锅炉的热量，节约了燃煤，有利于炉内燃烧和减小固体不完全燃烧热损失。

随着锅炉负荷的变化，控制器900根据获取的温度，控制空气控制阀702的开度，以控制输送至生物质直燃炉400中的空气量，从而调整了生物质直燃炉400的负荷。

本发明另一实施例中，烟气输送管道包括连通排烟口401与转向烟室100的第二烟气输送管道502，高温烟气控制阀包括设置在第二烟气输送管道502的第二高温烟气控制阀602，以控制高温烟气通过转向烟室100和前烟道201输送至SCR反应器200内。

当温度采集器800采集到锅炉SCR反应器200的前烟道201中的温度不满足不低于催化剂的温度阈值的条件时，控制器900控制第二高温烟气控制阀602开启，生物质直燃炉400产生的高温烟气经过第二烟气输送管道502被引入到转向烟室100中，利用高温烟气显热将此处烟温提高到合理温度，以保证SCR反应器200能够全负荷安全稳定投运。

同时，由于SCR反应器200中的烟气温度提高，位于后烟道202上的空气预热器300的换热量得到了提升，提高了空气预热器300中的一次风和二次风温度，而一次风和二次风送入锅炉，相应的增加了送入锅炉的热量，节约了燃煤，有利于炉内燃烧和减小固体不完全燃烧热损失。

在本发明实施例中，转向烟室100的烟道内布置有低温再热器101、低温过热器102和省煤器103。由于转向烟室100的温度增加，那么布置在转向烟室100烟道内的低温再热器101、低温过热器102、省煤器103的换热量相应增加了，提高低温再热器101出口蒸汽温度和低温过热器102出口蒸汽温度，提高发电机组的循环效率。

随着锅炉负荷的变化，控制器900根据获取的温度，控制空气控制阀702的开度，以控制输送至生物质直燃炉400中的空气量，从而调整了生物质直燃炉400的负荷。

本发明另一实施例中，在转向烟室100的烟道内布置有低温再热器101、低温过热器102和省煤器103基础上。烟气输送管道包括连通排烟口401与布置有低温再热器101的烟道入口处的第三烟气输送管道503，高温烟气控制阀包括设置在第三烟气输送管道503的第三高温烟气控制阀603，以控制高温烟气输送至低温再热器101处。

当第三高温烟气控制阀603开启时，生物质直燃炉400产生的高温烟气沿第三烟气输送管道503被引入到低温再热器101进口烟道中，利用高温烟气显热将此处烟温提高到合理温度，增加低温再热器101换热量，提升再热器101出口蒸汽温度，提高发电机组的循环效率。

随着锅炉负荷的变化，控制器900根据获取的温度，控制空气控制阀702的开度，以控制输送至生物质直燃炉400中的空气量，从而调整了生物质直燃炉400的负荷。

请参阅图2，本发明还公开了一种电站锅炉尾部烟温的控制方法，通过生物质直燃炉400为SCR反应器200提供高温烟气，该方法包括：

预设催化剂温度阈值；

获取SCR反应器200的前烟道201的温度，利用温度采集器800进行采集，具体可以根据具体工程需要进行选择；

以当前SCR反应器200的前烟道201的温度是否不低于催化剂温度阈值为条件，获得SCR反应器200是否具备启用条件的判断结果；当判断结果表征SCR反应器200不具备启用条件时，输出调大向SCR反应器200输送的高温烟气量以及调大向生物质直燃炉400输送的空气量的控制信号。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电站锅炉尾部烟温的控制系统，包括：

与SCR反应器的前烟道连通的转向烟室；

与所述SCR反应器的后烟道连通的空气预热器；其特征在于，还包括：

生物质直燃炉，所述生物质直燃炉为所述SCR反应器提供高温烟气，所述生物质直燃炉具有排烟口和空气进口；

高温烟气控制阀，设置在所述排烟口上的烟气输送管道上，以控制高温烟气输送至所述SCR反应器内；

空气控制阀，设置位于所述空气进口上的空气进口管道上，以控制空气输送至生物质直燃炉的炉膛内；

温度采集器，设置在所述SCR反应器的前烟道内；以及

控制器，根据温度采集器获取的温度和预设的催化剂温度阈值，输出控制信号至所述高温烟气控制阀和所述空气控制阀，以调节匹配输送至所述SCR反应器的高温烟气量以及输送至所述生物质直燃炉的炉膛内的空气量。

2.如权利要求1所述的电站锅炉尾部烟温的控制系统，其特征在于，所述烟气输送管道包括连通所述排烟口与所述前烟道的第一烟气输送管道，所述高温烟气控制阀包括设置在所述第一烟气输送管道的第一高温烟气控制阀，以控制高温烟气通过所述前烟道输送至所述SCR反应器内。

3.如权利要求1所述的电站锅炉尾部烟温的控制系统，其特征在于，所述烟气输送管道包括连通所述排烟口与所述转向烟室的第二烟气输送管道，所述高温烟气控制阀包括设置在所述第二烟气输送管道的第二高温烟气控制阀，以控制高温烟气通过所述转向烟室和所述前烟道输送至所述SCR反应器内。

4.如权利要求1所述的电站锅炉尾部烟温的控制系统，其特征在于，所述转向烟室的烟道内布置有低温再热器、低温过热器和省煤器。

5.如权利要求4所述的电站锅炉尾部烟温的控制系统，其特征在于，所述烟气输送管道包括连通所述排烟口与布置有所述低温再热器的烟道入口处的第三烟气输送管道，所述高温烟气控制阀包括设置在所述第三烟气输送管道的第三高温烟气控制阀，以控制高温烟气输送至所述低温再热器处。

6.如权利要求1所述的电站锅炉尾部烟温的控制系统，其特征在于，所述空气预热器的二次风出口与所述空气进口管道连通，所述空气控制阀位于所述空气预热器与所述生物质直燃炉之间。

7.如权利要求1所述的电站锅炉尾部烟温的控制系统，其特征在于，所述生物质直燃炉为绝热炉膛直燃炉、固定炉排直燃炉、往复炉排直燃炉或流化床直燃炉。

8.如权利要求1所述的电站锅炉尾部烟温的控制系统，其特征在于，所述生物质直燃炉使用的燃料为农业废弃物生物质或垃圾生物质。

9.如权利要求1所述的电站锅炉尾部烟温的控制系统，其特征在于，所述生物质直燃炉为一台或多台。

10.一种电站锅炉尾部烟温的控制方法，其特征在于，通过生物质直燃炉为SCR反应器提供高温烟气，所述方法包括：

预设催化剂温度阈值；

获取所述SCR反应器的前烟道的温度；

以当前所述SCR反应器的前烟道的温度是否不低于所述催化剂温度阈值为条件，获得所述SCR反应器是否具备启用条件的判断结果；当判断结果表征所述SCR反应器不具备启用条件时，输出调大向SCR反应器输送的高温烟气量以及调大向所述生物质直燃炉输送的空气量的控制信号。