CN112569784A - 一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，省煤器依次通过省煤器出口烟道、SCR脱硝装置入口水平烟道、SCR脱硝装置上升烟道、大尺度烟气混合器、SCR顶部水平烟道与SCR脱硝反应器连通，SCR脱硝装置上升烟道与省煤器旁路烟道连通再连通至锅炉。本发明提供的省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，通过大尺度烟气混合器实现省煤器出口低温烟气与锅炉低温过热器进口高温烟气的混合，再经过SCR顶部水平烟道进入SCR脱硝反应器，可实现烟道整个深度方向上两侧高、低温烟气的大范围混合，SCR催化剂层入口烟气温度分布均匀性达到较优的水平，解决低负荷投运省煤器旁路后烟温混合难题，应用前景广阔。

Description

一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置。
背景技术
SCR：Selective Catalytic Reduction，简称SCR。SCR脱硝技术是指在310～420℃范围内，还原剂(如液氨、尿素和氨水等)在催化剂作用下，“有选择性”地与烟气中的NOx反应，生成无污染的N2和H2O的NOx减排技术。
当前，火力发电厂参与灵活性调峰成为必然趋势，其首要目标是降低机组最小技术出力，使热电机组增加20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到40-50％额定容量，而纯凝机组最小技术出力要达到30-35％额定容量。但现有应用广泛的烟气脱硝技术(SCR技术)，因催化剂活性等原因，其工作温度一般在310-420℃，而在低负荷下(一般50％额定负荷以下)，烟气温度无法满足，导致催化剂效率低、氨逃逸量大、催化剂中毒等问题。
为了提高低负荷下烟气脱硝系统入口烟温，实现全负荷投运SCR烟气脱硝装置，大部分燃煤电厂均采用省煤器旁路改造方案。早期的省煤器旁路改造只采用热力计算进行设计，普遍未进行旁路烟道与SCR入口烟道连接处的流场优化，导致脱硝入口烟气温度场和流场均匀性变差，进而引发低负荷下低温区域的催化剂活性下降、脱硝效率降低、氨逃逸率增大以及ABS问题。
中国专利，公开号：CN208457995U，公开了一种用于保证省煤器烟气旁路高、低温流体均匀混合的装置，通过在省煤器烟气旁路和主路之间设置管板和与主烟道等深的多根管道，并在管道上沿主路烟气流向开设多个小圆孔，克服了由于主烟气刚性较强导致旁路高温烟气偏流的问题，实现了旁路烟气与主路烟气短距离混合。但是，该套装置喷孔较小，导致旁路系统阻力较大。由于旁路烟道高温烟气流动主要依靠省煤器压差产生的，省煤器压差有限，若旁路系统阻力偏大可能造成旁路烟气流量较小，不足以提高烟气脱硝系统的平均温度。
中国专利，公开号：CN210035552U，公开了一种燃煤锅炉烟道旁路系统烟气混合装置，通过在省煤器烟气旁路出口设置多个导流支架和阻流圆盘，使省煤器出口烟道高、低温烟气强制混合，提出了在旁路烟道出口安装混合器加强高、低温烟气的想法。但由于混合器尺度较小，只能扰动局部烟气，无法实现整个深度方向上两侧烟气的大范围混合，致使催化剂入口截面烟气温度偏差仍然达不到催化剂使用的理想温度条件。
发明内容
为解决现有技术中低负荷投运省煤器旁路烟道之后，燃煤电厂催化剂入口烟气温度场变差，进而引发低温区域的催化剂活性下降、脱硝效率降低、氨逃逸率增大以及ABS的问题，本发明的目的在于提供一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，包括相连通的省煤器旁路烟道和SCR脱硝装置，所述SCR脱硝装置包括沿烟气进入方向依次连通的省煤器出口烟道、SCR脱硝装置入口水平烟道、SCR脱硝装置上升烟道、大尺度烟气混合器、SCR顶部水平烟道、SCR脱硝反应器和SCR脱硝装置出口烟道，SCR脱硝装置上升烟道通过省煤器旁路烟道连通至锅炉，来自省煤器出口的低温烟气与来自锅炉低温过热器进口的高温烟气在SCR脱硝装置上升烟道内汇合再通过大尺度烟气混合器混合后进入SCR脱硝反应器。
进一步的，所述大尺度烟气混合器设置于SCR脱硝装置上升烟道竖直段内，大尺度烟气混合器底部进口处沿垂直于烟气进入方向等间隔对称布置若干块弧形导流板，弧形导流板上方设置若干块分隔板，用于将SCR脱硝装置上升烟道沿烟道宽度方向分隔成若干层烟气通道，分隔板上、大尺度烟气混合器顶部出口处布置若干块梯形扰流板。
进一步的，所述大尺度烟气混合器底部进口处沿垂直于烟气进入方向等间隔对称布置六块弧形导流板，左侧的三块弧形导流板之间的烟气通道与分隔板分隔出的奇数层烟气通道连通，右侧的三块弧形导流板之间的烟气通道与分隔板分隔出的偶数层烟气通道连通。
进一步的，所述省煤器旁路烟道包括沿烟气进入方向顺序连通的旁路竖直烟道、锥形联箱入口导流板组和旁路烟道出口锥形联箱，所述旁路竖直烟道与锅炉连通的烟气进口处设置旁路烟道调节门，锅炉通过旁路烟道调节门与旁路竖直烟道连通，再通过旁路烟道出口锥形联箱连通至SCR脱硝装置上升烟道。
进一步的，所述旁路烟道出口锥形联箱出口与SCR脱硝装置上升烟道等宽。
进一步的，所述SCR脱硝装置入口水平烟道与SCR脱硝装置上升烟道垂直布置且二者之间的烟道拐角处设置SCR上升烟道入口导流板组，SCR脱硝装置入口水平烟道水平放置。
进一步的，所述SCR脱硝装置上升烟道与SCR顶部水平烟道垂直布置且二者之间沿烟气进入方向顺序设置大尺度烟气混合器和SCR上升烟道出口导流板组，SCR顶部水平烟道水平放置。
进一步的，所述SCR脱硝装置入口水平烟道内沿烟气进入方向由左至右排布主挡板门和SCR氨喷射系统。
进一步的，所述SCR顶部水平烟道与SCR脱硝反应器之间设置整流格栅，SCR顶部水平烟道与整流格栅之间设置SCR反应器入口导流板组。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，共有两组，对称布置且均与锅炉连通，包括相连通的省煤器旁路烟道和SCR脱硝装置，SCR脱硝装置包括沿烟气进入方向依次连通的省煤器出口烟道、SCR脱硝装置入口水平烟道、SCR脱硝装置上升烟道、大尺度烟气混合器、SCR顶部水平烟道、SCR脱硝反应器和SCR脱硝装置出口烟道，SCR脱硝装置上升烟道通过省煤器旁路烟道连通至锅炉，来自省煤器出口的低温烟气与来自锅炉低温过热器进口的高温烟气在SCR脱硝装置上升烟道内汇合再通过大尺度烟气混合器混合后进入SCR脱硝反应器。本发明提供的省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，通过设置大尺度烟气混合器实现省煤器出口低温烟气与锅炉低温过热器进口高温烟气的混合，再经过SCR顶部水平烟道、SCR反应器入口导流板组、整流格栅进入SCR脱硝反应器内，脱硝反应后的净烟气经过SCR脱硝装置出口烟道排出，可实现烟道整个深度方向上两侧高、低温烟气的大范围混合，SCR催化剂层入口烟气温度分布均匀性达到较优的水平，处于催化剂高活性温度区间，避免了低温区域的催化剂活性下降、脱硝效率降低、氨逃逸率增大以及ABS的问题，解决了低负荷投运省煤器旁路后烟温混合的难点。
附图说明
图1为本发明的侧视结构示意图；
图2为本发明的主视结构示意图；
图3为本发明的俯视结构示意图；
图4为本发明的大尺度烟气混合器的侧视结构示意图；
图5为本发明的大尺度烟气混合器的俯视结构示意图；
图6为本发明的整体立体结构示意图；
图7为现有省煤器旁路装置的纵剖面温度分布图；
图8为本发明的纵剖面温度分布图；
其中，1、省煤器出口烟道；2、主挡板门；3、SCR氨喷射系统；4、SCR脱硝装置入口水平烟道；5、SCR上升烟道入口导流板组；6、旁路烟道调节门；7、旁路竖直烟道；8、锥形联箱入口导流板组；9、旁路烟道出口锥形联箱；10、SCR脱硝装置上升烟道；11、大尺度烟气混合器；12、SCR上升烟道出口导流板组；13、SCR顶部水平烟道；14、SCR反应器入口导流板组；15、整流格栅；16、SCR脱硝反应器；17、SCR催化剂层；18、SCR脱硝装置出口烟道；1101、弧形导流板；1102、梯形扰流板；1103、分隔板。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
如图1-6和图8所示，一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，共有两组，为省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置A和省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置B，二者均与前面的锅炉连通且以锅炉为中心对称布置，以其中一组省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置为例进行结构描述如下：
每一组省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置均包括相连通的省煤器旁路烟道和SCR脱硝装置，具体包括：省煤器出口烟道1、主挡板门2、SCR氨喷射系统3、SCR脱硝装置入口水平烟道4、SCR上升烟道入口导流板组5、旁路烟道调节门6、旁路竖直烟道7、锥形联箱入口导流板组8、旁路烟道出口锥形联箱9、SCR脱硝装置上升烟道10、大尺度烟气混合器11、SCR上升烟道出口导流板组12、SCR顶部水平烟道13、SCR反应器入口导流板组14、整流格栅15、SCR脱硝反应器16、SCR催化剂层17和SCR脱硝装置出口烟道18，SCR脱硝装置包括沿烟气进入方向依次连通的省煤器出口烟道1、SCR脱硝装置入口水平烟道4、SCR脱硝装置上升烟道10、大尺度烟气混合器11、SCR顶部水平烟道13、SCR脱硝反应器16和SCR脱硝装置出口烟道18，SCR脱硝装置上升烟道10通过省煤器旁路烟道连通至锅炉，来自省煤器出口的低温烟气与来自锅炉低温过热器进口的高温烟气在SCR脱硝装置上升烟道10内汇合再通过大尺度烟气混合器11混合后进入SCR脱硝反应器16。
省煤器出口依次通过省煤器出口烟道1、SCR脱硝装置入口水平烟道4、SCR脱硝装置上升烟道10、大尺度烟气混合器11、SCR顶部水平烟道13和整流格栅15与SCR脱硝反应器16连通再连通SCR脱硝装置出口烟道18，SCR脱硝反应器16内设置若干层SCR催化剂层17，SCR脱硝装置入口水平烟道4设有沿烟气流入方向由左至右排布的主挡板门2和SCR氨喷射系统3，SCR氨喷射系统3可向SCR脱硝装置入口水平烟道4进行喷氨作业，采用现有产品即可，SCR氨喷射系统3远离SCR脱硝反应器16设置，烟气与SCR氨喷射系统3喷出的氨气实现更好地混匀，SCR脱硝装置入口水平烟道4水平放置，SCR脱硝装置入口水平烟道4与SCR脱硝装置上升烟道10垂直布置且二者之间的烟道拐角处设置SCR上升烟道入口导流板组5，SCR脱硝装置上升烟道10与SCR顶部水平烟道13垂直布置且二者之间沿烟气流入方向顺序设置大尺度烟气混合器11和SCR上升烟道出口导流板组12，SCR上升烟道出口导流板组12设置于SCR脱硝装置上升烟道10的烟道拐角处，SCR顶部水平烟道13水平放置，SCR顶部水平烟道13和整流格栅15之间的烟道拐角处设置SCR反应器入口导流板组14；省煤器旁路烟道包括旁路烟道调节门6、旁路竖直烟道7、锥形联箱入口导流板组8和旁路烟道出口锥形联箱9，旁路竖直烟道7与锅炉连通的烟气进口处设置旁路烟道调节门6，旁路竖直烟道7与旁路烟道出口锥形联箱9之间的烟道拐角处设置锥形联箱入口导流板组8，锅炉通过旁路烟道调节门6与旁路竖直烟道7连通，再通过旁路烟道出口锥形联箱9连通至SCR脱硝装置上升烟道10。
大尺度烟气混合器11设置于SCR脱硝装置上升烟道10竖直段内，大尺度烟气混合器11底部进口处沿垂直于烟气进入方向(即深度方向)等间隔对称布置若干块弧形导流板1101，每相邻两块弧形导流板1101之间形成供烟气流动的烟道，分隔板1103设有若干块并设置于弧形导流板1101上部，分隔板1103上、大尺度烟气混合器11顶部出口处布置若干块梯形扰流板1102，若干块分隔板1103将SCR脱硝装置上升烟道10沿烟道宽度方向分隔成多层烟气通道。
优选的，大尺度烟气混合器11底部进口处沿垂直于烟气进入方向等间隔对称布置六块弧形导流板1101，左右两侧的弧形导流板1101向中心弯曲，左侧的三块弧形导流板1101之间的烟气通道与分隔板1103分隔出的奇数层烟气通道连通，右侧的三块弧形导流板1101之间的烟气通道与分隔板1103分隔出的偶数层烟气通道连通。靠锅炉前侧的三块弧形导流板1101可将炉前的高温烟气导向炉后，靠炉后的三块弧形导流板1101可将低温烟气导向炉前，形成高低温烟气的大范围相互掺混，每块分隔板1103上安装了多块梯形扰流板1102，奇数块梯形扰流板1102向锅炉中心侧倾斜45°，偶数块梯形扰流板1102向烟道外侧倾斜45°，该种设置可进一步加强烟道宽度方向上高低温烟气的混合。
本发明的工作原理为：
省煤器出口低温烟气离开省煤器出口烟道1后，沿烟道向右顺序经过主挡板门2和SCR氨喷射系统3后进入SCR脱硝装置入口水平烟道4，然后经SCR上升烟道入口导流板组5导流后向上流动并进入SCR脱硝装置上升烟道10，锅炉低温过热器进口高温烟气经由旁路烟道调节门6进入旁路竖直烟道7再经过锥形联箱入口导流板组8导流后进入旁路烟道出口锥形联箱9，流出后与来自省煤器出口烟道1的低温烟气在SCR脱硝装置上升烟道10内汇合，汇合后高低温烟气经过大尺度烟气混合器11混合后向上流动，经由SCR上升烟道出口导流板组12导流进入SCR顶部水平烟道13，再依次通过SCR反应器入口导流板组14导流和整流格栅15整流后向下流动进入SCR脱硝反应器16，流经SCR催化剂层17，发生脱硝反应，最终烟气从SCR脱硝装置出口烟道18流出。
使用某燃煤机组电厂的现有省煤器旁路装置与本申请中的省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置分别进行SCR烟气脱硝数值模拟试验，观察整个模型深度方向纵剖面的温度分布图，结果如图7-8所示。其中，某燃煤机组电厂的现有省煤器旁路装置与本申请中的省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置的区别在于：某燃煤机组电厂的现有省煤器旁路装置未采用大尺度烟气混合器11。
从图7-8可以看出，某燃煤机组电厂的现有省煤器旁路装置中未采用大尺度烟气混合器11，来自锅炉低温过热器进口的高温烟气由旁路烟道出口锥形联箱9流出后，趋向于贴近SCR脱硝装置上升烟道10炉前流动，最后到达SCR脱硝反应器16炉后区域，经统计，催化剂入口截面烟气平均温度为325℃，最高温度为384℃，最低温度为277℃；采用本申请的省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置后，到达SCR催化剂层17上游截面的烟气温度分布已经很均匀了，经统计，SCR催化剂层17入口截面烟气平均温度为325℃，最高温度为347℃，最低温度为308℃，处于催化剂高活性的温度区间，避免了低温区域的催化剂活性下降、脱硝效率降低、氨逃逸率增大以及ABS的问题。
本发明未具体描述的部分采用现有技术即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，包括相连通的省煤器旁路烟道和SCR脱硝装置，所述SCR脱硝装置包括沿烟气进入方向依次连通的省煤器出口烟道、SCR脱硝装置入口水平烟道、SCR脱硝装置上升烟道、大尺度烟气混合器、SCR顶部水平烟道、SCR脱硝反应器和SCR脱硝装置出口烟道，SCR脱硝装置上升烟道通过省煤器旁路烟道连通至锅炉，来自省煤器出口的低温烟气与来自锅炉低温过热器进口的高温烟气在SCR脱硝装置上升烟道内汇合再通过大尺度烟气混合器混合后进入SCR脱硝反应器。
2.根据权利要求1所述的一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，所述大尺度烟气混合器设置于SCR脱硝装置上升烟道竖直段内，大尺度烟气混合器底部进口处沿垂直于烟气进入方向等间隔对称布置若干块弧形导流板，弧形导流板上方设置若干块分隔板，用于将SCR脱硝装置上升烟道沿烟道宽度方向分隔成若干层烟气通道，分隔板上、大尺度烟气混合器顶部出口处布置若干块梯形扰流板。
3.根据权利要求2所述的一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，所述大尺度烟气混合器底部进口处沿垂直于烟气进入方向等间隔对称布置六块弧形导流板，左侧的三块弧形导流板之间的烟气通道与分隔板分隔出的奇数层烟气通道连通，右侧的三块弧形导流板之间的烟气通道与分隔板分隔出的偶数层烟气通道连通。
4.根据权利要求1所述的一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，所述省煤器旁路烟道包括沿烟气进入方向顺序连通的旁路竖直烟道、锥形联箱入口导流板组和旁路烟道出口锥形联箱，所述旁路竖直烟道与锅炉连通的烟气进口处设置旁路烟道调节门，锅炉通过旁路烟道调节门与旁路竖直烟道连通，再通过旁路烟道出口锥形联箱连通至SCR脱硝装置上升烟道。
5.根据权利要求4所述的一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，所述旁路烟道出口锥形联箱出口与SCR脱硝装置上升烟道等宽。
6.根据权利要求1所述的一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，所述SCR脱硝装置入口水平烟道与SCR脱硝装置上升烟道垂直布置且二者之间的烟道拐角处设置SCR上升烟道入口导流板组，SCR脱硝装置入口水平烟道水平放置。
7.根据权利要求1所述的一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，所述SCR脱硝装置上升烟道与SCR顶部水平烟道垂直布置且二者之间沿烟气进入方向顺序设置大尺度烟气混合器和SCR上升烟道出口导流板组，SCR顶部水平烟道水平放置。
8.根据权利要求1所述的一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，所述SCR脱硝装置入口水平烟道内沿烟气进入方向由左至右排布主挡板门和SCR氨喷射系统。
9.根据权利要求1所述的一种省煤器旁路烟道出口高低温烟气混流装置，其特征在于，所述SCR顶部水平烟道与SCR脱硝反应器之间设置整流格栅，SCR顶部水平烟道与整流格栅之间设置SCR反应器入口导流板组。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114984752A (zh) * 2022-06-23 2022-09-02 西安西热锅炉环保工程有限公司 一种全负荷脱硝系统及其工作方法

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