CN111878843A - 一种宽负荷脱硝烟气温度提升系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽负荷脱硝烟气温度提升系统，设置在高压缸抽汽系统中，高压缸一级抽气接至一号高压加热器，二级抽气接至二号高压加热器，一号高压加热器出水接至省煤器的给水系统，与省煤器换热的烟气进入脱硝装置；一号高压加热器疏水接至二号高压加热器，包括蒸汽喷射器、监控保护系统、管路及阀门；一级抽气分两路接至一号高压加热器，其中第一路经止回阀直接接至一号高压加热器；第二路经止回阀、蒸汽喷射器第一接入口连接至一号高压加热器，该蒸汽喷射器还设有第二接入口与引射汽源连接，引射汽源与蒸汽喷射器之间的连接管路上设有疏水扩容器。还包括一种宽负荷脱硝烟气温度提升系统方法。本发明可满足深度调峰时脱硝系统的正常使用。

Description

一种宽负荷脱硝烟气温度提升系统

技术领域：

本发明涉及一种SCR脱硝工艺的优化系统，具体涉及一种提高锅炉低负荷SCR脱硝系统进口烟气温度的工艺系统。

背景技术：

大型电站锅炉脱硝普遍采用烟气脱硝装置，其中煤粉炉普遍采用选择性催化还原（SCR）脱硝工艺，SCR脱硝工艺对烟气温度窗口有一个要求，一般要求烟气烟气温度在310~420℃之间，当烟气温度高于烟气温度窗口时会造成脱硝催化剂烧结失效，而烟气温度低于反应温度窗口时，除影响脱硝效率降低外，更重要的是硫酸氢铵还会造成脱硝催化剂堵塞毛细孔，造成脱硝催化剂失活。

近年随着新能源发电占比越来越大，火电机组负荷率越来越低，火电机组参与电力市场深度调峰势在必行。对大部分火电机组而言，正常调峰范围大约在45~100%额定负荷，当机组负荷进一步降低时，脱硝装置进口烟气温度降低到310℃以下，脱硝系统将不能正常投运。近年为了解决深度调峰期间，脱硝系统不能正常投运的问题，主要有低温催化剂的研发和提高脱硝装置进口烟气温度两大类技术路线，低温催化剂应用相对较少，其工程实践价值还需进一步考验。

提高脱硝装置进口烟气温度的改造主要有烟气旁路、省煤器分级改造、给水省煤器旁路、热水再循环、复合热水再循和0号高压加热器等改造方案，上述改造往往具有改造成本高、改造具有一定的不可逆性，系统应用可靠性低等问题，因此开发改造范围小、改造难度小、对系统影响小的宽负荷脱硝工艺至关重要。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供一种宽负荷脱硝烟气温度提升系统。

本发明的具体技术方案如下：

一种宽负荷脱硝烟气温度提升系统，设置在高压缸抽汽系统中，高压缸一级抽气接至一号高压加热器，二级抽气接至二号高压加热器，一号高压加热器出水接至省煤器的给水系统，与省煤器换热后的烟气进入脱硝装置；一号高压加热器疏水接至二号高压加热器，其特征在于：包括蒸汽喷射器、监控保护系统、管路及阀门；一级抽气分两路接至一号高压加热器，其中第一路经止回阀直接接至一号高压加热器；第二路经止回阀、蒸汽喷射器第一接入口连接至一号高压加热器，该蒸汽喷射器还设有第二接入口与引射汽源连接，引射汽源与蒸汽喷射器之间的连接管路上设有疏水扩容器。

进一步的，在引射汽源与蒸汽喷射器的连接管路上先后设置一级疏水扩容器和二级疏水扩容器，一级疏水扩容器和二级疏水扩容器之间设有调节阀。

进一步的，一级疏水扩容器与引射汽源的连接管路间设有关断阀，二级疏水扩容器与蒸汽喷射器的连接管路间设有电动阀和气动阀。

进一步的，第一路上设有电动阀，第二路上设有电动阀和气动阀。

进一步的，蒸汽喷射器连接一号高压加热器的管路上设有电动阀。

进一步的，监控保护系统包括控制器和分别设置在引射汽源出口、蒸汽喷射器两个入口、蒸汽喷射器一个出口四个位置的温度传感器与压力传感器。

进一步的，引射汽源采用低温过热器出口联络管或吹灰器汽源。

还包括一种宽负荷脱硝烟气温度提升方法，该方法中，高压缸抽汽系统的高压缸一级抽气接至一号高压加热器，高压缸二级抽气接至二号高压加热器，一号高压加热器出水接至省煤器的给水系统，与省煤器换热后的烟气进入脱硝装置；一号高压加热器疏水接至二号高压加热器，所述高压缸一级抽气分两路接至一号高压加热器，其中第一路经止回阀直接接至一号高压加热器；第二路经止回阀、蒸汽喷射器第一接入口连接至一号高压加热器，该蒸汽喷射器还设有第二接入口与引射汽源连接，引射汽源与蒸汽喷射器之间的连接管路上设有疏水扩容器；

当脱硝装置进口烟气温度大于或等于设定温度时，一级抽气的第一路管路关闭，同时引射汽源管路关闭，第二路开启，一级抽气经第二路管路至蒸汽喷射器后进入一号高压加热器；

当脱硝装置进口烟气温度小于设定温度时，一级抽气的第一路管路关闭，第二路开启，引射汽源管路开启，引射汽源与一级抽气按引射比（质量比）为1.1~1.2进入蒸汽喷射器混合，使混合蒸汽压力达到3.2~4.3MPa，温度达到330~370℃，然后进入一高压加热器，提升省煤器给水系统水温；其中，一级抽气蒸汽压力为2.1~2.9MPa，温度为310~345℃；引射汽源压力为9~10MPa，温度为360~400℃。

进一步的，监控保护系统包括控制器和分别设置在引射汽源出口、蒸汽喷射器两个入口三个位置的温度传感器与压力传感器，当该三个位置的任一温度或压力高于预设值时，或者宽负荷脱硝烟气温度提升系统故障时，引射汽源关闭，一级抽气的第二路关闭，一级抽气经第一路直接进入一号高压加热器。

进一步的，所述设定温度为302℃~310℃。

本发明具有如下技术效果：

1）本发明与烟道旁路和0号高压加热器等改造方案相比，本发明仅需增设蒸汽喷射器及引入引射汽源，通过引射汽源与原一号高压加热器抽汽混合后，提高混合后高压加热器加热蒸汽的品质。

2）本发明与热水再循环、省煤器再循环和省煤器旁路等改造方案相比，无需在高压管道上切割和焊接，无高压阀门等。本发明引射汽源可选择低温过热器出口联络管引出，压力相对较低，对材质和阀门的要求相对较低，和上述方案相比改造难度小，所需停机改造时间也少。

3）和烟道旁路、省煤器分级改造等方案相比，本发明不涉及主机部分的改造，对锅炉和汽机部分基本无任何影响。特别是中、高负荷时，对主机系统无任何影响。

4）本发明无转动机械，不增加厂用电，系统简单可靠，基本不增加运行、检修维护工作。

5）本发明通过在低负荷工况下，提高给水温度，可在一定程度上提高超临界机组中间点温度，有利于降低机组由干态下向湿态转化的负荷，有利于提高机组深调期间汽水系统运行的可靠性。

6）本发明的可在机组启动过程中投运，通过提高给水温度，有利于提高机组启动过程的产汽量，有利于机组启动过程锅炉与汽机之间的参数匹配和协调，减少机组启动时间，减少启动过程对助燃用油、汽水消耗、燃煤的消耗量，减低机组启动过程的能耗水平。

7）本发明机组在高负荷和低负荷工作时，一级抽气都是经第二路至蒸汽喷射器，不必进行第二路相关阀门的启停，减少开关次数，相当于增加设备的使用寿命，同时使系统运行较为可靠。

8）本发明在引射汽源管路和第二路管路温度或压力超标时，可切换至第一路，防止系统故障发生事故等。

附图说明:

图1为本发明实施例二示意图；

图中：1、一号高压加热器；2、二号高压加热器；3、高压缸抽汽系统；4、蒸汽喷射器；5、关断阀；6、调节阀；7、气动阀；8、气动阀；9、电动阀；10、电动阀；11、电动阀；12、电动阀；13、止回阀；16、温度传感器；17、压力传感器；18、省煤器；19、脱硝装置。

具体实施方式：

实施例一：

如图1所示，本实施例的宽负荷脱硝烟气温度提升系统，设置在高压缸抽汽系统3中，现有的高压缸抽汽系统3一级抽气接至一号高压加热器1，二级抽气接至二号高压加热器2，一号高压加热器1出水接至省煤器18的给水系统，与省煤器18换热的烟气进入脱硝装置19，一号高压加热器1疏水接至二号高压加热器2，用于对系统工作过程进行疏水。本实施例在现有的基础上还包括蒸汽喷射器4、监控保护系统、管路及阀门，高压缸一级抽气分两路接至一号高压加热器1，第一路一级抽气经止回阀13直接连接一号高压加热器1，第二路经止回阀13、蒸汽喷射器4第一接入口连接至一号高压加热器1，该蒸汽喷射器4还设有第二接入口与引射汽源连接，通过蒸汽喷射器4提升一级抽汽蒸汽的压力和温度，对一号高压加热器1进行加热。引射汽源与蒸汽喷射器4之间的连接管路上设有疏水扩容器，用于对系统事故过程进行疏水。

当机组负荷大于50%额定负荷时，此时脱硝装置19进口烟气温度大于或等于设定温度（设定温度为302℃~310℃，本实施例以310℃为例），脱硝系统烟气温度能够满足正常投运条件。此时，一级抽气的第一路管路关闭，同时引射汽源管路关闭，第二路开启，一级抽气经第二路管路至蒸汽喷射器4后进入一号高压加热器1，对省煤器18给水进行加热。

当机组负荷小于50%额定负荷时，此时脱硝装置19进口烟气温度小于310℃，脱硝系统烟气温度不能够满足脱硝连续运行条件时，此时一级抽气的第一路管路关闭，第二路开启，引射汽源管路开启，引射汽源与一级抽气经第二路按质量比为1.1~1.2进入蒸汽喷射器4混合，使混合蒸汽压力达到3.2~4.3MPa，温度达到330~370℃，通过蒸汽喷射器4完成对蒸汽的加热提质，提质混合后的蒸汽，进入一号高压加热器1，完成对给水的加热。

通过引入引射蒸汽，借助蒸汽喷射器将原来的一抽蒸汽提温、提压，充分利用一号高压加热器1在低负荷时的富裕加热能力，将给水温度提高，省煤器18进口给水温度提高后，省煤器18在烟气侧的吸热相降低，省煤器18出口烟气温度升高（也就是进入脱硝装置19的烟气温度升高），脱硝满足正常运行条件，脱硝能够正常运行。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上，引射汽源与蒸汽喷射器的连接管路先后连接一级疏水扩容器和二级疏水扩容器，一级疏水扩容器和二级疏水扩容器之间设有调节阀6。一级疏水扩容器与引射汽源的连接管路间设有关断阀5。二级疏水扩容器与蒸汽喷射器4的连接管路间设有电动阀12和气动阀7。

本实施例可选的，第一路管路上设有电动阀10，第二路管路上设有电动阀9和气动阀8，蒸汽喷射器4连接一号高压加热器1的管路上设有电动阀11。

本实施例可选的，监控保护系统包括控制器和分别设置在引射汽源出口、蒸汽喷射器4两个入口及一个出口的温度传感器16和压力传感器17。温度传感器16和压力传感器17用于监测系统运行状况。

本实施例可选的，引射汽源采用低温过热器出口联络管或吹灰器汽源。

本实施例采用高压缸一级抽气蒸汽压力为2.1~2.9MPa，温度为310~345℃，引射汽源压力为9~10MPa，温度为360~400℃。

当机组负荷大于50%额定负荷时，此时脱硝装置19进口烟气温度大于或等于310℃，脱硝系统烟气温度能够满足正常投运条件。此时，关断阀5、电动阀10和电动阀12均处于关闭状态。电动阀9、电动阀11和气动阀8打开。一级抽气通过第二路经止回阀13、电动阀9、气动阀8、蒸汽喷射器4和电动阀11进入一号高压加热器1，对省煤器18给水进行加热。

当机组负荷小于50%额定负荷时，此时脱硝装置19进口烟气温度小于310℃，脱硝系统烟气温度不能够满足脱硝连续运行条件时，此时打开关断阀5、电动阀12、气动阀7，引射汽源与一级抽气经第二路按质量比为1.1~1.2进入蒸汽喷射器4混合，使混合蒸汽压力达到3.2~4.3MPa，温度达到330~370℃，通过蒸汽喷射器4完成对蒸汽的加热提质，提质混合后的蒸汽，进入一号高压加热器1，完成对给水的加热。通过引入引射蒸汽，借助蒸汽喷射器将原来的一抽蒸汽提温、提压，充分利用一号高压加热器1在低负荷时的富裕加热能力，将给水温度提高，省煤器18进口给水温度提高后，省煤器18在烟气侧的吸热相对降低，省煤器18出口烟气温度升高（也就是进入脱硝装置19的烟气温度升高），脱硝满足正常运行条件，脱硝能够正常运行。

本发明的机组在高负荷和低负荷工作时，一级抽气都是经第二路至蒸汽喷射器4，不必进行第二路相关阀门的启停，减少开关次数，相当于增加设备的使用寿命，同时使系统运行较为可靠。

当引射汽源出口、蒸汽喷射器4两个入口的温度传感器16或压力传感器17数值高于预设值时，或者本系统故障时，电动阀10打开，电动阀9、电动阀11关闭，气动阀8关闭，一级抽气通过第一路经止回阀13、电动阀10进入一号高压加热器1，完成对给水的加热，防止发生事故或者发生高压加热器停运。

Claims (10)

1.一种宽负荷脱硝烟气温度提升系统，设置在高压缸抽汽系统（3）中，高压缸一级抽气接至一号高压加热器（1），二级抽气接至二号高压加热器（2），一号高压加热器（1）出水接至省煤器（18）的给水系统，与省煤器（18）换热的烟气进入脱硝装置（19）；一号高压加热器（1）疏水接至二号高压加热器（2），其特征在于：包括蒸汽喷射器（4）、监控保护系统、管路及阀门；一级抽气分两路接至一号高压加热器（1），其中第一路经止回阀（13）直接接至一号高压加热器（1）；第二路经止回阀（13）、蒸汽喷射器（4）第一接入口连接至一号高压加热器（1），该蒸汽喷射器（4）还设有第二接入口与引射汽源连接，引射汽源与蒸汽喷射器（4）之间的连接管路上设有疏水扩容器。

2.根据权利要求1所述的宽负荷脱硝烟气温度提升系统，其特征在于：在引射汽源与蒸汽喷射器的连接管路上先后设置一级疏水扩容器和二级疏水扩容器；一级疏水扩容器和二级疏水扩容器之间设有调节阀（6）。

3.根据权利要求2所述的宽负荷脱硝烟气温度提升系统，其特征在于：一级疏水扩容器与引射汽源的连接管路间设有关断阀（5）；二级疏水扩容器与蒸汽喷射器（4）的连接管路间设有电动阀（12）和气动阀（7）。

4.根据权利要求3所述的宽负荷脱硝烟气温度提升系统，其特征在于：第一路上设有电动阀（10）；第二路上设有电动阀（9）和气动阀（8）。

5.根据权利要求4所述的宽负荷脱硝烟气温度提升系统，其特征在于：蒸汽喷射器（4）连接一号高压加热器（1）的管路上设有电动阀（11）。

6.根据权利要求1-5任一所述的宽负荷脱硝烟气温度提升系统，其特征在于：监控保护系统包括控制器和分别设置在引射汽源出口、蒸汽喷射器（4）两个入口、蒸汽喷射器（4）一个出口四个位置的温度传感器（16）与压力传感器（17）。

7.根据权利要求6所述的宽负荷脱硝烟气温度提升系统，其特征在于：引射汽源采用低温过热器出口联络管或吹灰器汽源。

8.一种宽负荷脱硝烟气温度提升方法，该方法中，高压缸抽汽系统（3）的高压缸一级抽气接至一号高压加热器（1），高压缸二级抽气接至二号高压加热器（2），一号高压加热器（1）出水接至省煤器（18）的给水系统，与省煤器（18）换热后的烟气进入脱硝装置（19）；一号高压加热器（1）疏水接至二号高压加热器（2），所述高压缸一级抽气分两路接至一号高压加热器（1），其中第一路经止回阀（13）直接接至一号高压加热器（1）；第二路经止回阀（13）、蒸汽喷射器（4）第一接入口连接至一号高压加热器（1），该蒸汽喷射器（4）还设有第二接入口与引射汽源连接，引射汽源与蒸汽喷射器（4）之间的连接管路上设有疏水扩容器；

当脱硝装置（19）进口烟气温度大于或等于设定温度时，一级抽气的第一路管路关闭，同时引射汽源管路关闭，第二路开启，一级抽气经第二路管路至蒸汽喷射器（4）后进入一号高压加热器（1）；

当脱硝装置（19）进口烟气温度小于设定温度时，一级抽气的第一路管路关闭，第二路开启，引射汽源管路开启，引射汽源与一级抽气按引射比（质量比）为1.1~1.2进入蒸汽喷射器（4）混合，使混合蒸汽压力达到3.2~4.3MPa，温度达到330~370℃，然后进入一高压加热器（1），提升省煤器给水系统水温；其中，一级抽气蒸汽压力为2.1~2.9MPa，温度为310~345℃；引射汽源压力为9~10MPa，温度为360~400℃。

9.根据权利要求8所述的宽负荷脱硝烟气温度提升方法，其中，监控保护系统包括控制器和分别设置在引射汽源出口、蒸汽喷射器（4）两个入口三个位置的温度传感器（16）与压力传感器（17），当该三个位置的任一温度或压力高于预设值时，或者宽负荷脱硝烟气温度提升系统故障时，引射汽源关闭，一级抽气的第二路关闭，一级抽气经第一路直接进入一号高压加热器（1）。

10.根据权利要求9所述的宽负荷脱硝烟气温度提升方法，其中，所述设定温度为302℃~310℃。

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