CN109882879A - 一种全工况烟气脱硝及空预器防堵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，属于燃煤锅炉领域。它解决了现有的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统实施成本高、对原有系统改动大的问题。它包括炉膛、空预器、脱硝装置及二次风道，空预器上具有二次风通道与烟气通道，二次风通道位于二次风道上，二次风道的出口与炉膛的进口相连接，二次风道上沿出风方向依次设有辅助加热装置以及调节件一，调节件一位于辅助加热装置与二次风通道之间，它还包括与二次风道相连接并与炉膛进口相连通的旁通管路，旁通管路与二次风道的连接处位于调节件一与辅助加热装置之间，旁通管路上设有调节件二。它具有适用性广、方案简单、实施成本低等优点。

Description

一种全工况烟气脱硝及空预器防堵系统

技术领域

本发明属于燃煤锅炉领域，涉及一种全工况烟气脱硝及空预器防堵系统。

背景技术

近年来，在国家环保政策的指导下，我国约96％的大型燃煤机组均进行了脱硝装置的改造，实现了超净排放的要求。主流的脱硝装置都受到反应温度的限制，在锅炉启动期间或低负荷期间，炉膛温度、烟气温度低等因素导致脱硝装置无法正常投运，进而导致无法实现全工况脱硝，从而使得氮氧化合物的排放超标，造成酸雨或光化学烟雾。若是强制投入脱硝装置，会导致氨逃逸量变大，同时加上空预器上烟气通道内的冷段温度低，而使得空预上烟气通道内的冷段产生硫酸氢铵堵塞，影响了机组的安全运行。

为了解决上述问题，中国专利曾公开了申请号为201520075768.5的一种工业锅炉的全负荷烟气脱硝装置，它包括锅炉、高温换热器、低温换热器、催化剂、空预器、烟囱、旁路烟道，在锅炉尾部烟道的低温换热器处增加一根旁路烟道，该旁路烟道的入口取自锅炉的高温换热器出口，旁路烟道出口与低温换热器的出口烟道连接，锅炉低负荷运行时将部分高温烟气直接引入催化剂入口来提高该处烟温，满足催化剂的工作温度要求，并在旁路烟道上安装旁路烟气调节挡板，用于调节旁路烟道的烟气流量，实现对催化剂入口烟温的控制，从而达到工业锅炉全负荷脱硝的要求。然而，该脱硝装置仅关注在锅炉机组的低符合运行期间，在锅炉机组的启动期间，由于二次风供给温度低导致锅炉内部温度低，那么锅炉的排烟温度本身也就比较低，此时通过旁路烟道是无法提高催化剂入口烟温的，也就是说该脱硝装置并不能真正实现全工况下的脱硝。

为此，中国专利又公开了申请号为201620362421.3的一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统，它包括炉膛、余热回收设备以及分别与炉膛连接的空预器进出口风道和出口烟道；出口烟道上分别依次连接有省煤器的烟道、空预器的烟道、脱硝系统、一级换热器的烟道、二级换热器的烟道和电除尘装置；余热回收装置包括单向阀、第二高压换热器以及依次连接成环的汽轮机、第一低压加热器、第二低压加热器、第一高压加热器的介质管道串联设置；第一高压换热器的介质管道和省煤器的介质管道之间的一段管路与单向阀、第二高压换热器的介质管道并联设置；第二高压换热器的蒸汽管道的一端与汽轮机连接，另一端与第一高压换热器的介质管道的入口连接；一级换热器的介质管道连接于第一低压加热器和第二低压加热器之间；二次换热器的二次风道、空预器的二次风道、炉膛依次连接。

该系统通过在现有汽轮机出口给水管路上，增加一列高压加热器，与现有给水管路并列，从汽轮机一抽之前引一股蒸汽作为高温气源，在机组给水温度低于额定负荷设计值时，通过投运此高压加热器，使给水温度部分负荷时能达到额定负荷下设计值，通过提高省煤器入口水温，减少省煤器吸收量，抬升脱硝系统入口烟温，使脱硝在低负荷下也能正常投运；此外，通过在空预器出口的尾部烟道中增加二级换热器，利用二级换热器加热空预器入口冷风，使空预器入口温度和排烟温度得到提高以降低空预器发生堵塞的可能性。然而，该系统所采取的方案比较复杂，中间又涉及到多处换热，导致现有电厂需要对原有系统进行比较大的改动才能实施，同时实施成本也比较高，不具备较高的适用性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，解决了在实现全工况脱硝及全工况空预器防堵情况下对于原有设备改动大、实施成本高的技术问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，包括炉膛、空预器、脱硝装置及二次风道，所述空预器上具有二次风通道与烟气通道，二次风通道位于二次风道上，二次风道的出口与炉膛的进口相连接，炉膛出口与脱硝装置进口之间以及脱硝装置出口与烟气通道进口之间均连接有管路，其特征在于，所述二次风道上沿出风方向依次设有辅助加热装置以及能调节出风量的调节件一，调节件一位于辅助加热装置与二次风通道之间，本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统还包括与二次风道相连接并与炉膛进口相连通的旁通管路，旁通管路与二次风道的连接处位于调节件一与辅助加热装置之间，旁通管路上设有能调节出风量的调节件二。

在机组处于启动阶段时，二次风被送入二次风道内，由辅助加热装置对二次风进行加热，同时通过调节件一与调节件二的调节对加热后的热二次风进行分配，使得大部分加热后的热二次风进入旁通管路内并直接供向炉膛，这样一来就只会有小部分加热后的热二次风是通过空预器上的二次风通道的，最后旁通管路内的热二次风与流经二次风通道的热二次风共同供入炉膛内以辅助煤粉燃烧。

一般来说，机组启动阶段中空预器烟气通道内中烟气的温度比较低，外部热源加热后的热二次风在经过空预器时热量会直接被吸收走而导致二次风温度又被降低，这样情况下二次风并不能有效地提高炉膛内的温度。而在本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统中，除了增设辅助加热装置外，还配合上旁通管路以及调节件一与调节件二的使用，使得只有小部分加热后的热二次风通过空预器的二次风通道，这样即使因为启动阶段空预器的烟气通道内烟气的温度低而将经过的加热后二次风热量吸收走，也依然能够通过旁通管路的设置而保证炉膛内的温度得到有效提到，这样使得炉膛的排烟温度能够得到有效提高以达到脱硝装置的反应温度区间，实现了机组全工况下的正常投运，从而保证炉膛在任意阶段均能达到超净排放的环保要求，即实现了全工况脱硝。

另外，由于空预器上烟气通道内部温度是沿烟气流动方向逐渐降低的，传统上将烟气通道的出口处称为冷段，冷段是最易产生硫酸氢铵堵塞的，因此本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统还利用这小部分加热后的热二次风对空预器上烟气通道内的烟气进行反加热，使烟气通道内的冷段处温度提高，从而同时解决了机组启动阶段因烟气温度低而产生的冷段处出现硫酸氢铵堵塞问题。

在机组低负荷或正常运行期间，流入空预器上烟气通道内的烟气温度较高，正常来说可以直接用空预器侧高温烟气对二次风进行加热，但这样会导致烟气与二次风之间的换热量比较大，会使烟气中的硫酸氢铵在空预器冷端因烟气温度降低，硫酸氢铵达到液相点，出现冷凝，硫酸氢铵粘附在空预器冷端，造成空预器堵塞。在本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统中，可通过调节件二将旁通管路关闭，同时利用辅助加热装置对二次风进行加热，使加热后的热二次风全部流入空预器的二次风通道，由于二次风已提前被加热，因此可以降低空预器上烟气通道中的烟气与二次风通道中二次风之间的换热量，从而间接提高烟气通道内冷段温度，防止冷端出现硫酸氢铵冷凝、粘附，由此很好地解决了机组低负荷或正常运行期间的空预器堵塞问题。

本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统仅通过辅助加热装置、旁通管路、调节件一及调节件二的设置，利用对加热后的热二次风进行分配实现了系统的全工况脱硝，同时在机组启动期间、低负荷或正常运行期间实现空预器防堵，也就是说在实现系统全工况脱硝的同时解决了系统全工况下的空预器堵塞问题。而且，辅助加热装置、旁通管路、调节件一及调节件二设置使得整个系统具有良好的主动调节性，操作起来更加灵活，通过工作人员对调节件一及调节件二的主动调节能够确保整个系统能够有效维持全工况脱硝及全工况下的空预器防堵，并且该方案相较于原有系统的改动小，实施成本比较低，对于国内的现有电厂均可适用。

在上述的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统中，所述二次风道包括空预器二次风进口段以及空预器二次风出口段，空预器二次风进口段的出口与空预器上二次风通道的进口连接，空预器二次风出口段的进口与空预器上二次风通道的出口连接，空预器二次风出口段的出口与炉膛的进口连接，旁通管路独立于二次风通道设置，旁通管路的进口与空预器二次风进口段连接，旁通管路的进口与空预器二次风出口段连接。

二次风道包括空预器二次风进口段与空预器二次风出口段，空预器上的二次风通道连接于空预器二次风进口段的出口与空预器二次风出口段的进口之间，旁通管路的进口与空预器二次风进口段连接且旁通管路的进口与空预器二次风出口段连接，意味着旁通管路是与二次风通道相互独立的，两者互不影响，同时旁通管路内的加热后的热二次风又可以在空预器二次风出口段内与流经二次风通道的小部分加热后的热二次风直接混合并供向炉膛。

在上述的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统中，所述旁通管路外侧设置有保温层。

由于设置了旁通管路以使加热后的热二次风能够不经空预器而直接供入到炉膛内，那么旁通管路会比较长，因此在旁通管路外设置保温层，避免加热后的热二次风在输送过程中与外界空气热交换而导致温度降低，从而确保炉膛内的温度能够得到有效提高以实现系统的全工况脱硝。

在上述的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统中，所述调节件一与调节件二均为电动门和/或气动门。

采用电动门或气动门作为调节件一或调节件二，可具备良好的调控性以及对加热后的热二次风风量的有效分配，当然，根据不同的使用需求，还可以选择例如电磁阀或电动阀等部件作为调节件一和调节件二使用。

在上述的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统中，所述辅助加热装置为电加热装置和/或外部热风辅助加热装置和/或外部高温烟气辅助加热装置和/或外部高温蒸汽辅助加热装置。

辅助加热装置可以是电加热装置，或外部热风辅助加热装置，或外部高温烟气辅助加热装置，或外部高温蒸汽辅助加热装置，或是这四种加热装置的耦合使用。其中，电加热装置可以是普通的电加热器；外部热风辅助加热装置的热风可以是来自相邻炉膛的热一次风或热二次风或者是经其他热源加热后的具有足够高温度的二次风(温度高于250℃)等；外部高温烟气辅助加热装置的高温烟气可以来自相邻炉膛或启动炉膛等；外部高温蒸汽辅助加热装置的高温蒸汽可以是来自相邻炉膛的蒸汽或者抽汽或启动炉膛蒸汽等。

与现有技术相比，本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统利用辅助加热装置对二次风进行加热并结合调节件一与调节件二对加热后的热二次风进行分配，使得大部分加热后的热二次风能够由旁通管路直接供向炉膛，由此保证炉膛内的温度能够得到有效提到，从而保证炉膛在任意阶段均能达到超净排放的环保要求，即实现了全工况脱硝。另外，在机组启动阶段、机组低负荷或是正常运行阶段，通过调节件一与调节件二的设置能够在实现全工况脱硝的同时实现全工况的空预器防堵。

另外，本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统仅是增加了旁通管路与辅助加热装置便可实现全工况的脱硝与全工况的空预器防堵，方案简单、可靠，仅需对原有系统进行较小的改动便可实施，且实施成本比较低，对于国内的现有电厂均可适用。

附图说明

图1是本分烟系统的示意图。

图中，1、炉膛；2、空预器；2a、二次风通道；2b、烟气通道；3、脱硝装置；4、二次风道；4a、空预器二次风进口段；4b、空预器二次风出口段；5、辅助加热装置；6、调节件一；7、旁通管路；8、调节件二；9、电加热装置；10、外部热风辅助加热装置；11、外部高温烟气辅助加热装置；12、外部高温蒸汽辅助加热装置；13、送风机；14、电除尘器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，包括炉膛1、空预器2、脱硝装置3、二次风道4以及送风机13，其中，送风机13作为输送二次风的动力源，空预器2上具有相互独立且能够进行热交换的二次风通道2a与烟气通道2b，空预器2具体为回转式空预器，二次风道4连接于炉膛1的进口与送风机13的送风口之间，空预器2上的二次风通道2a位于二次风道4上，炉膛1的出口与脱硝装置3的进口之间以及脱硝装置3的出口与空预器2上烟气通道2b的进口之间均连接有管路，空预器2上烟气通道2b的出口处连接有将烟气引入电除尘器14内的管路。

二次风道4上沿出风方向依次设有能对二次风进行加热的辅助加热装置5以及能调节出风量的调节件一6，调节件一6位于辅助加热装置5与二次风通道2a之间。本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统还包括与二次风道4相连接并与炉膛1进口相连通的旁通管路7，旁通管路7与二次风道4的连接处位于调节件一6与辅助加热装置5之间，旁通管路7上设有能调节出风量的调节件二8。

具体来说，二次风道4包括空预器二次风进口段4a以及空预器二次风出口段4b，空预器二次风进口段4a的出口与空预器2上二次风通道2a的进口连接，空预器二次风进口段4a的进口与送风机13的送风口连接，空预器二次风出口段4b的进口与空预器2上二次风通道2a的出口连接，空预器二次风出口段4b的出口与炉膛1的进口连接。旁通管路7独立于空预器2上的二次风通道2a设置，旁通管路7的进口与空预器二次风进口段4a侧向连通，旁通管路7的出口与空预器二次风出口段4b侧向连通。

调节件一6与调节件二8具体可以选择电动门，或者是调节件一6与调节二均可采用气动门，也可以是其中一个选择电动门、另一个选择气动门。辅助加热装置5可以是电加热装置9，或外部热风辅助加热装置10，或外部高温烟气辅助加热装置11，或外部高温蒸汽辅助加热装置12，或是这四种加热装置的耦合使用。其中，电加热装置9可以是普通的电加热器；外部热风辅助加热装置10的热风可以是来自相邻炉膛1的热一次风或热二次风或者是经其他热源加热后的具有足够高温度的二次风(温度高于250℃)等；外部高温烟气辅助加热装置11的高温烟气可以来自相邻炉膛1或启动炉膛1等；外部高温蒸汽辅助加热装置12的高温蒸汽可以是来自相邻炉膛1的蒸汽或者抽汽或启动炉膛1蒸汽等。

在机组处于启动阶段时，二次风被送入空预器二次风进口段4a内，由辅助加热装置5对二次风进行加热，使得二次风温度由常温加热到205℃～320℃，然后通过调节件一6与调节件二8的调节对加热后的热二次风进行分配，使得大部分经加热后的热二次风进入旁通管路7内并直接供向空预器二次风出口段4b，只会有小部分经加热后的热二次风是通过空预器2上的二次风通道2a的，最后旁通管路7内的热二次风与流经二次风通道2a的热二次风在空预器二次风出口段4b内相混合后供入炉膛1内以辅助煤粉燃烧。通过旁通管路7的设置以及对加热后的热二次风风量的分配，使得即使因为启动阶段空预器2的烟气通道2b温度低而将经过的热二次风热量吸收走，也依然能够通过旁通管路7的设置而保证炉膛1内的温度得到有效提到，这样使得炉膛1的排烟温度能够得到有效提高以达到脱硝装置3的反应温度区间，实现了机组全工况下的正常投运，从而保证炉膛1在任意阶段均能达到超净排放的环保要求，即实现了全工况脱硝。

另外，由于空预器2上烟气通道2b内部温度是沿烟气流动方向逐渐降低的，传统上将烟气通道2b的出口处称为冷段，冷段是最易产生硫酸氢铵堵塞，因此这小部分加热后的热二次风对空预器2上烟气通道2b内的烟气进行反加热，使烟气通道2b内的冷段处温度提高，从而同时解决了机组启动阶段因烟气温度低而产生的冷段处出现堵塞问题。

在机组低负荷或正常运行期间，可通过调节件二8将旁通管路7关闭，同时利用辅助加热装置5对二次风进行加热，使加热后的热二次风全部流入空预器2的二次风通道2a，由于二次风已提前被加热过，因此降低减小空预器2上烟气通道2b中的烟气与二次风通道2a中的二次风之间的换热量，从而间接提高烟气通道2b内冷段温度，防止冷端出现硫酸氢铵冷凝、粘附，由此很好地解决了机组低负荷或正常运行期间的空预器2硫酸氢铵堵塞问题。

本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统通过辅助加热装置5、旁通管路7、调节件一6及调节件二8的设置，利用对加热后的热二次风的分配实现了系统的全工况脱硝，同时在机组启动期间、低负荷或正常运行期间实现空预器2防堵，也就是实现说在实现系统全工况脱硝的同时解决了系统全工况下的空预器2堵塞问题。而且，辅助加热装置5、旁通管路7及调节件二8设置对原有系统的改动小，操作灵活，实施成本比较低，对于国内的现有电厂均可适用。

由于旁通管路7是独立于空预器2的二次风通道2a设置的，这样旁通管路7就可能会比较长，因此可以在旁通管路7外侧设置保温层以对流过的热二次风进行保温，避免加热后的热二次风在输送过程中与外界空气发生热交换而导致温度降低，从而确保炉膛1内的温度能够得到有效提高以保证系统的全工况脱硝。保温层具体可以是硅酸铝保温棉，就如现有烟道外侧的保温方式一样。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，包括炉膛(1)、空预器(2)、脱硝装置(3)及二次风道(4)，所述空预器(2)上具有二次风通道(2a)与烟气通道(2b)，二次风通道(2a)位于二次风道(4)上，二次风道(4)的出口与炉膛(1)的进口相连接，炉膛(1)出口与脱硝装置(3)进口之间以及脱硝装置(3)出口与烟气通道(2b)进口之间均连接有管路，其特征在于，所述二次风道(4)上沿出风方向依次设有辅助加热装置(5)以及能调节出风量的调节件一(6)，调节件一(6)位于辅助加热装置(5)与二次风通道(2a)之间，本全工况烟气脱硝及空预器防堵系统还包括与二次风道(4)相连接并与炉膛(1)进口相连通的旁通管路(7)，旁通管路(7)与二次风道(4)的连接处位于调节件一(6)与辅助加热装置(5)之间，旁通管路(7)上设有能调节出风量的调节件二(8)。

2.根据权利要求1所述的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，其特征在于，所述二次风道(4)包括空预器二次风进口段(4a)以及空预器二次风出口段(4b)，空预器二次风进口段(4a)的出口与空预器(2)上二次风通道(2a)的进口连接，空预器二次风出口段(4b)的进口与空预器(2)上二次风通道(2a)的出口连接，空预器二次风出口段(4b)的出口与炉膛(1)的进口连接，旁通管路(7)独立于二次风通道(2a)设置，旁通管路(7)的进口与空预器二次风进口段(4a)连接，旁通管路(7)的进口与空预器二次风出口段(4b)连接。

3.根据权利要求2所述的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，其特征在于，所述的旁通管路(7)外侧设置有保温层。

4.根据权利要求1或2或3所述的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，其特征在于，所述调节件一(6)与调节件二(8)均为电动门和/或气动门。

5.根据权利要求1或2或3所述的全工况烟气脱硝及空预器防堵系统，其特征在于，所述辅助加热装置(5)为电加热装置(9)和/或外部热风辅助加热装置(10)和/或外部高温烟气辅助加热装置(11)和/或外部高温蒸汽辅助加热装置(12)。