CN111649349A - 一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统及其操作方法，所述系统包括：主烟道上沿烟气流动方向依次设置有尾部烟井转向室、加热器和省煤器；旁路烟道的入口与尾部烟井转向室相连通，旁路烟道的出口设置于SCR反应器入口处的烟道上；省煤器连接有给水管道；给水管道上沿着给水的反方向依次设置有零号高压加热器、一号高压加热器、二号高压加热器、三号高压加热器、给水泵和除氧器；零号高压加热器连通有零号高加抽气管道，零号高加抽气管道设置有零号高加抽气管道调节阀。本发明通过控制烟气旁路烟气通流量，并耦合投运零号高压加热器，能够实现机组全负荷脱硝以及运行烟温的调控。
Description
技术领域
本发明属于火电灵活性及全负荷脱硝技术领域，特别涉及一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统及其操作方法。
背景技术
随着环保政策的不断改革，火电厂大气污染物排放标准要实现超低排放，并要求实现全负荷工况脱硝装置的投入。大量的燃煤锅炉都配有SCR(选择性催化氧化还原技术)脱硝装置，而由于SCR脱硝装置的固有特性，对反应温度有严格要求(300～420℃)，当脱硝装置入口烟温低于下限值时SCR脱硝装置将无法正常投运。
近年来，风力发电、太阳能发电等分布式清洁能源的发展迅猛，绝大部分装机容量较小的燃煤电站锅炉其主要任务由满负荷发电变为调峰运行，这些机组长时间处于较低负荷运行；低负荷运行下很难达到SCR脱硝装置最佳烟温，导致NOx排放量达不到环保相关要求，还会造成氨气大量逃逸，氨气与硫化物反应生成硫酸晶体，造成空预器低温腐蚀等问题。
综上，实现全负荷脱硝达到超低排放成为了技术难题，亟需一种新的用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统及其操作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明通过控制烟气旁路烟气通流量，并耦合投运零号高压加热器，能够实现机组全负荷脱硝以及运行烟温的调控。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，包括：主烟道和SCR反应器；所述主烟道的进口用于与锅炉相连通；还包括：脱硝入口烟道、SCR反应器入口水平烟道、旁路烟道和零号高压加热器；
所述主烟道的出口通过脱硝入口烟道、SCR反应器入口水平烟道与所述SCR反应器的入口相连通；所述主烟道上沿烟气流动方向依次设置有尾部烟井转向室、加热器和省煤器；
所述脱硝入口烟道沿烟气流动方向依次设置有调节挡板和氨气喷射枪；
所述旁路烟道的入口与所述尾部烟井转向室相连通，所述旁路烟道的出口设置于SCR反应器入口水平烟道上；
所述省煤器连接有给水管道；所述给水管道上沿着给水的反方向依次设置有零号高压加热器、一号高压加热器、二号高压加热器、三号高压加热器、给水泵和除氧器；所述零号高压加热器连通有零号高加抽气管道，所述零号高加抽气管道设置有零号高加抽气管道调节阀。
本发明的进一步改进在于，所述烟气旁路内设置有膨胀节、旁路烟道调节门和旁路烟道关断门。
本发明的进一步改进在于，还包括：温度检测器和DCS；
所述温度检测器设置于所述SCR反应器的入口处，用于检测SCR反应器入口处的烟气温度；
所述温度检测器的信号输出端与所述DCS的信号输入端相连接；所述DCS的信号输出端与所述调节挡板及所述旁路烟道调节门的信号接收端相连接，用于实现开度自动调节。
本发明的进一步改进在于，还包括：零号高加疏水管道，用于及时可靠地将零号高压加热器的疏水排出，以维持加热器内水位稳定和汽侧压力的稳定；
所述零号高加疏水管道设置于零号高压加热器和二号高压加热器之间；
所述零号高加疏水管道与零号高压加热器和二号高压加热器之间的给水管道并联。
本发明的进一步改进在于，所述烟气旁路为两根，分别从尾部烟井转向室的后墙左右侧对称位置引出，对称插入SCR反应器入口水平烟道。
本发明的进一步改进在于，一号高压加热器、二号高压加热器、三号高压加热器分别设置有一号高加抽气管道、二号高加抽气管道和三号高加抽气管道。
本发明的进一步改进在于，还包括：锅炉。
本发明的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统的操作方法，包括以下步骤：
机组启动时，锅炉点火后，在升温升压过程中，随着主再热蒸汽压力的升高，调节零号高加抽气管道调节阀的开度，根据省煤器入口压力情况提高给水温度至大于等于200℃；当SCR反应器入口烟温大于等于200℃时，投入烟气旁路，提高SCR反应器入口烟温大于等于300℃且小于等于420℃；
机组低负荷运行时，当SCR反应器入口烟温小于310℃时，投入烟气旁路，打开零号高加抽气管道调节阀，投运零号高压加热器，提高省煤器给水温度，减小省煤器吸热量，使SCR反应器入口烟温大于等于300℃；
机组滑停时，在机组滑参数停机过程中，降负荷时，当SCR反应器入口烟温小于310℃，投入烟气旁路运行，提高SCR反应器入口烟温，使SCR反应器入口烟温大于等于300℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的装置，提出了“全负荷脱硝烟气旁路+增设零号高压加热器”的全负荷脱硝运行技术，通过控制烟气旁路烟气通流量，并耦合投运零号高压加热器，实现机组全负荷脱硝以及运行烟温的调控。具体的，本发明烟气旁路接入位置明显区别于常见的烟气旁路技术(插入点是SCR入口水平烟道，而常见的烟气旁路技术的插入点是脱硝入口烟道)，具有压差大、管路短、系统阻力小、抽取烟气量大等特点；本发明烟气旁路的抽烟口选取在尾部烟井转向室，而常见的烟气旁路技术抽烟口选取在省煤器入口，转向室处抽取的中温烟气焓值较高，对SCR反应器入口烟气温度的提升幅度大，便于实现机组调峰时对催化剂入口烟温的运行要求。本发明还在省煤器给水管道上增设一台零号高压加热器，提高省煤器入口水温，减少省煤器吸热量，提高SCR反应器入口烟温。当机组启停或低负荷运行时，通过调节调节挡板开度和旁路烟道调节门开度，增加全负荷脱硝烟气旁路烟气通流量，并通过调节零号高加抽气管道调节阀，耦合投运零号高压加热器，提高省煤器入口水温，根据锅炉运行成本控制二者投入比例，将SCR反应器的入口烟温控制在脱硝催化剂最低连续运行温度以上，实现了全负荷脱硝，并且保障了电厂的整体效益。本发明提出的适用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，尤其适用于机组深度调峰的火电厂。
本发明的烟气旁路中，设置膨胀节的效果在于，当旁路烟道由于温度变化而引起管长变化时，膨胀节沿管子轴向方向发生位移，保证旁路烟道形变时仍能保证密封；旁路烟道调节门和旁路烟道关断门的效果在于，不仅可以调节挡板开度来改变旁路烟气通流量，还可以根据机组运行需要进行投停切换，同时也便于系统检修。
本发明在SCR反应器的入口位置设置有温度器，温度检测器的信号输出端与DCS的信号输入端连接，主烟气挡板开度和旁路调节门开度也同时由DSC控制，并在DSC中将挡板开度信号与脱硝入口的烟温测量装置反馈的温度信号相关联，从而实现挡板开度自动调节，来灵活控制进入SCR反应器的烟气温度。
本发明中，设置的零号高加疏水管道用于及时可靠地将零号高压加热器(20)的疏水排出，以维持加热器内水位稳定和汽侧压力的稳定。
本发明中，采用两根从尾部烟井转向室的后墙左右侧对称位置引出的旁路烟道，其优点在于对尾部烟井转向室内流场的扰动较小，且每根管子的截面积可以设计的比较小，便于电站机组的改造与安装。
本发明的的操作方法中，当机组启停或低负荷运行时，通过调节调节挡板开度和旁路烟道调节门开度，增加全负荷脱硝烟气旁路烟气通流量，并通过调节零号高加抽气管道调节阀，耦合投运零号高压加热器，提高省煤器入口水温，根据锅炉运行成本控制二者投入比例，将SCR反应器的入口烟温控制在脱硝催化剂最低连续运行温度以上，实现了全负荷脱硝，并且保障了电厂的整体效益。本发明的方法适用于机组深度调峰的火电厂。
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，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本发明实施例中，烟气旁路布置示意图；
图2是本发明实施例中，零号高压加热器回热系统布置示意图；
图1和图2中，1、锅炉；2、尾部烟井转向室；3、加热器；4、省煤器；5、氨气喷射枪；6、SCR反应器；7、烟气旁路；8、膨胀节；9、旁路烟道调节门；10、旁路烟道关断门；11、调节挡板；12、温度检测器；13、一号高加疏水管道；14、零号高加疏水管道；15、除氧器；16、给水泵；17、三号高压加热器；18、二号高压加热器；19、一号高压加热器；20、零号高压加热器；21、给水管道；22、给水大旁路；23、零号高加抽气管道；24、零号高加抽气管道调节阀；25、一号高加抽气管道；26、二号高加抽气管道；27、三号高加抽气管道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明实施例的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，包括：通过主烟道依次连通的锅炉1、尾部烟井转向室2、加热器3、省煤器4、氨气喷射枪5和SCR反应器6；
其中，所述省煤器4连接给水管道21；所述给水管道21上增设一台零号高压加热器20，所述主烟道在尾部烟井转向室2与SCR反应器6入口水平烟道之间设置有烟气旁路7，且烟气旁路7内设置有膨胀节8、旁路烟道调节门9和旁路烟道关断门10，脱硝入口烟道内设置有调节挡板11；所述零号高压加热器20依次连接着一号高压加热器19、二号高压加热器18、三号高压加热器17、给水泵16和除氧器15；且零号高压加热器20还连接零号高加抽气管道23，所述零号高加抽气管道23设置有零号高加抽气管道调节阀24。
本发明实施例中，SCR反应器6入口位置设置有温度检测器12，温度检测器12的信号输出端与DCS的信号输入端连接。调节挡板开度和旁路烟道调节门开度也同时由DSC控制，并在DSC中将挡板开度信号与SCR反应器入口的烟温检测器反馈的温度信号相关联，从而实现挡板开度自动调节。
本发明实施例中，所述烟气旁路7的入口连接在尾部烟井转向室2，所述烟气旁路7的出口连接在SCR反应器入口水平烟道。
本发明实施例中，2根烟气旁路7从尾部烟井转向室2后墙左右侧对称位置引出，分别对称插入SCR反应器入口水平烟道的过渡段。
本发明实施例中，所述零号高压加热器20和二号高压加热器18之间设置有与二者之间给水管道并联的零号高加疏水管道14。
本发明实施例中，还包括：一号高加疏水管道13。
如图1和图2所示，本发明实施例提出一种适用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，包括：通过主烟道依次连接的锅炉1、尾部烟井转向室2、加热器3、省煤器4、氨气喷射枪5、SCR反应器6；其中，省煤器4连接给水管道21，给水管道21上增设一台零号高压加热器20，主烟道在尾部烟井转向室2与SCR反应器6入口水平烟道之间设置有烟气旁路7，且烟气旁路7内设置有膨胀节8、旁路烟道调节门9和旁路烟道关断门10；脱硝入口烟道内设置有调节挡板11；零号高压加热器20依次连接着一号高压加热器19、二号高压加热器18、三号高压加热器17、给水泵16和除氧器15，并且零号高压加热器20还连接零号高加抽气管道23，零号高加抽气管道23设置有零号高加抽气管道调节阀24；SCR反应器6入口位置设置有温度检测器12，温度检测器12的信号输出端与DCS的信号输入端连接。烟气旁路7的入口连接在尾部烟井转向室2，烟气旁路7的出口连接在SCR反应器6入口水平烟道；2根烟气旁路7从尾部烟井转向室2后墙左右侧对称位置引出，分别对称插入SCR反应器6入口水平烟道的过渡段。零号高压加热器20和二号高压加热器19之间设置有与二者之间给水管道并联的零号高加疏水管道14。SCR反应器6入口位置设置有温度检测器12，温度检测器12的信号输出端与DCS的信号输入端连接，调节挡板11开度和旁路烟道调节门9开度也同时由DSC控制，并在DSC中将挡板开度信号与SCR反应器6入口的烟温检测器12反馈的温度信号相关联，从而实现挡板开度自动调节。
综上，现有技术中，如CN 206556047 U、名称为《一种脱硝烟气旁路系统》，是通过在省煤器进出口设置烟气旁路，并调节旁路烟气量，从而实现低负荷SCR脱硝入口烟温的调控。针对当前大容量燃煤机组，烟气旁路截面过大容易导致挡板变形、积灰、磨损等问题，因此旁路烟气量及烟温调节范围有限。现有技术中，如CN 102937296 A、名称为《一种适用脱硝设备全负荷投运的锅炉》，是通过将省煤器分段布置，以满足低负荷脱硝运行要求，但需要采用省煤器分级布置，对于现役机组其改造工程量较大，且需要考虑满负荷运行烟温问题，无法保持SCR脱硝装置运行在高脱硝性能状态。
本发明烟气旁路接入位置明显区别于常见的烟气旁路技术(插入点是SCR入口水平烟道，而常见的烟气旁路技术的插入点是脱硝入口烟道)，具有压差大、管路短、系统阻力小、抽取烟气量大等特点；并且本发明烟气旁路的抽烟口选取在尾部烟井转向室，而常见的烟气旁路技术抽烟口选取在省煤器入口，转向室处抽取的中温烟气焓值较高，对SCR反应器入口烟气温度的提升幅度大，便于实现机组调峰时对催化剂入口烟温的运行要求。本发明在SCR反应器的入口位置设置有温度器，温度检测器的信号输出端与DCS的信号输入端连接，主烟气挡板开度和旁路调节门开度也同时由DSC控制，并在DSC中将挡板开度信号与脱硝入口的烟温测量装置反馈的温度信号相关联，从而实现挡板开度自动调节，来灵活控制进入SCR反应器的烟气温度。本发明还在省煤器给水管道上增设一台零号高压加热器，提高省煤器入口水温，减少省煤器吸热量，提高SCR反应器入口烟温。当机组启停或低负荷运行时，通过调节调节挡板开度和旁路烟道调节门开度，增加全负荷脱硝烟气旁路烟气通流量，并通过调节零号高加抽气管道调节阀，耦合投运零号高压加热器，提高省煤器入口水温，根据锅炉运行成本控制二者投入比例，将SCR反应器的入口烟温控制在脱硝催化剂最低连续运行温度以上，实现了全负荷脱硝，并且保障了电厂的整体效益。
本发明实施例的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统的操作方法，包括以下步骤：
机组启动时，当锅炉1点火后，在升温升压过程中，随着主再热蒸汽压力的升高，调节零号高加抽气管道调节阀24的开度，根据省煤器4入口压力情况逐渐提高给水温度至大于等于200℃，当SCR反应器6入口烟温大于等于200℃时，开始逐渐投入烟气旁路7，逐步提高SCR反应器6入口烟温大于等于300℃且小于等于420℃；
机组低负荷运行时，当SCR反应器6入口烟温低于310℃时，投入烟气旁路7，同时可以适当打开零号高加抽气管道调节阀24，投运零号高压加热器20，提高省煤器4给水温度，减小省煤器4吸热量，保证SCR反应器6入口烟温不低于300℃；机组滑停时，在机组滑参数停机过程中，降负荷时，当SCR反应器6入口烟温小于310℃，提前投入烟气旁路7运行，提高SCR反应器6入口烟温，保证SCR反应器6入口烟温高于300℃。
综上所述，本发明实施例公开了一种适用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统及其操作方法，采用烟气旁路耦合增设零号高加关键技术，由尾部烟井转向室、烟气旁路、旁路烟道调节门、省煤器、主烟道调节门、温度检测器、SCR反应器和零号高加等设备构成。不同于常见的烟气旁路技术，烟气旁路的入口连接在尾部烟井转向室，出口连接在SCR反应器入口水平烟道，具有压差大、管路短、系统阻力小、抽取烟气量大等特点。当机组启停或低负荷运行时，通过调节旁路烟道调节门开度，增加烟气旁路烟气通流量，并耦合投运零号高压加热器，提高省煤器入口水温，根据锅炉运行成本控制二者投入比例，将SCR反应器的入口烟温控制在最低运行温度以上，实现机组全负荷脱硝。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，包括：主烟道和SCR反应器(6)；所述主烟道的进口用于与锅炉相连通；其特征在于，还包括：脱硝入口烟道、SCR反应器入口水平烟道、旁路烟道(7)和零号高压加热器(20)；
所述主烟道的出口通过脱硝入口烟道、SCR反应器入口水平烟道与所述SCR反应器(6)相连通；所述主烟道上沿烟气流动方向依次设置有尾部烟井转向室(2)、加热器(3)和省煤器(4)；
所述脱硝入口烟道沿烟气流动方向依次设置有调节挡板(11)和氨气喷射枪(5)；
所述旁路烟道(7)的入口与所述尾部烟井转向室(2)相连通，所述旁路烟道(7)的出口设置于SCR反应器入口水平烟道上；
所述省煤器(4)连接有给水管道(21)；所述给水管道(21)上沿着给水的反方向依次设置有零号高压加热器(20)、一号高压加热器(19)、二号高压加热器(18)、三号高压加热器(17)、给水泵(16)和除氧器(15)；所述零号高压加热器(20)连通有零号高加抽气管道(23)，所述零号高加抽气管道(23)设置有零号高加抽气管道调节阀(24)。
2.根据权利要求1所述的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，其特征在于，所述烟气旁路(7)内设置有膨胀节(8)、旁路烟道调节门(9)和旁路烟道关断门(10)。
3.根据权利要求2所述的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，其特征在于，还包括：温度检测器(12)和DCS；
所述温度检测器(12)设置于所述SCR反应器(6)的入口处，用于检测SCR反应器入口处的烟气温度；
所述温度检测器(12)的信号输出端与所述DCS的信号输入端相连接；所述DCS的信号输出端与所述调节挡板(11)及所述旁路烟道调节门(9)的信号接收端相连接，用于实现开度自动调节。
4.根据权利要求1所述的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，其特征在于，还包括：零号高加疏水管道(14)，用于将零号高压加热器(20)的疏水排出；
所述零号高加疏水管道(14)设置于零号高压加热器(20)和二号高压加热器(18)之间；
所述零号高加疏水管道(14)与零号高压加热器(20)和二号高压加热器(18)之间的给水管道并联。
5.根据权利要求1所述的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，其特征在于，所述烟气旁路(7)为两根，分别从尾部烟井转向室(2)的后墙左右侧对称位置引出，对称插入SCR反应器入口水平烟道。
6.根据权利要求1所述的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，其特征在于，一号高压加热器(19)、二号高压加热器(18)、三号高压加热器(17)分别设置有一号高加抽气管道(25)、二号高加抽气管道(26)和三号高加抽气管道(27)。
7.根据权利要求1所述的一种用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统，其特征在于，还包括：锅炉(1)。
8.一种权利要求1所述的用于锅炉深度调峰的全负荷脱硝系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
机组启动时，锅炉点火后，在升温升压过程中，随着主再热蒸汽压力的升高，调节零号高加抽气管道调节阀的开度，根据省煤器入口压力情况提高给水温度至大于等于200℃；当SCR反应器入口烟温大于等于200℃时，投入烟气旁路，提高SCR反应器入口烟温大于等于300℃且小于等于420℃；
机组低负荷运行时，当SCR反应器入口烟温小于310℃时，投入烟气旁路，打开零号高加抽气管道调节阀，投运零号高压加热器，提高省煤器给水温度，减小省煤器吸热量，使SCR反应器入口烟温大于等于300℃；
机组滑停时，在机组滑参数停机过程中，降负荷时，当SCR反应器入口烟温小于310℃，投入烟气旁路运行，提高SCR反应器入口烟温，使SCR反应器入口烟温大于等于300℃。
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