CN113398729B - 一种烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法及煤燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法及煤燃烧系统。该方法包括：当发电机组的负荷小于或等于预设阈值时，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，以使得CFB‑FGD吸收塔烟气出口的烟气温度以预设步长逐步升高；同时增大燃煤锅炉的炉内脱硫剂用量，以使得所述燃煤锅炉烟气出口的烟气中硫氧化物浓度低于预设浓度。这样使得，炉后脱硫离子型反应由于喷水量的减少以及出口烟温的升高逐步减弱、直至炉后脱硫全部退出，炉后吸收塔退床运行，此时即使烟气再循环挡板门关闭，也能够使炉内满足硫氧化物超低排放标准，同时由于烟气再循环挡板门的关闭，净烟气不再重新导入，大幅度降低了引风机的电能损耗。

Description

一种烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法及煤燃烧系统
技术领域
本申请涉及煤燃烧技术领域，尤其涉及一种烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法及煤燃烧系统。
背景技术
燃煤锅炉在进行煤的燃烧时，通常可以将所产生的烟气通入至半干法循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD)吸收塔中进行脱硫。
CFB-FGD吸收塔的烟气出口连接除尘器的烟气入口，除尘器的烟气出口一方面连接烟囱，另一方面还通过烟气再循环挡板连接至该CFB-FGD吸收塔的烟气入口。这样当锅炉负荷降低，从燃煤锅炉进入CFB-FGD吸收塔的烟气流量过低时，可以将除尘器烟气出口的净烟气部分导入至CFB-FGD吸收塔，以满足炉后脱硫投入吸收塔建床所需的最小烟气流量需求。
然而，这种方式由于将净烟气部分导入至CFB-FGD吸收塔，通常会导致引风机耗电量大幅增加。
发明内容
本申请实施例提供一种烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法及煤燃烧系统，用于解决现有技术中的问题。
本申请实施例提供了一种烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法，包括：
当发电机组的负荷小于或等于预设阈值时，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，以使得CFB-FGD吸收塔烟气出口的烟气温度以预设步长逐步升高；
增大燃煤锅炉的炉内脱硫剂用量，以使得所述燃煤锅炉烟气出口的烟气中硫氧化物浓度低于预设浓度。
优选的，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，具体包括：
通过增大工艺水回水调门的方式，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量。
优选的，所述预设步长的取值具体为3～10摄氏度每分钟。
优选的，所述方法还包括：
当在预设时间段内继续检测到，所述燃煤锅炉烟气出口的烟气中硫氧化物浓度低于所述预设浓度时，对所述CFB-FGD吸收塔进行退床运行。
优选的，对所述CFB-FGD吸收塔进行退床运行，具体包括：
关闭工艺水；
分多次将物料循环阀的开度减小至0％，以执行退床操作，其中，每次对所述物料循环阀开度减小的幅度均小于或等于所述物料循环阀总开度的5％。
优选的，在退床操作完成之后，所述方法还包括：
通过所述CFB-FGD吸收塔的塔底进行排灰；以及，
关闭烟气再循环挡板门。
优选的，所述预设阈值具体为额定容量的50％；以及，
所述预设浓度具体为35毫克每标准立方米。
本申请实施例还提供了一种应用本申请实施例所提供的烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法的煤燃烧系统，包括：燃煤锅炉、CFB-FGD吸收塔、除尘器和烟囱，其中：
所述燃煤锅炉的烟气出口与所述CFB-FGD吸收塔的烟气入口连接；
所述CFB-FGD吸收塔的烟气出口与所述除尘器的烟气入口连接；
所述除尘器的烟气出口与所述烟囱的烟气入口连接。
优选的，所述CFB-FGD吸收塔的内部设置有文丘里管；
所述文丘里管与所述CFB-FGD吸收塔的烟气入口连接；以及，
在所述文丘里管的出口扩管段设有喷水装置。
优选的，所述除尘器的烟气出口与所述烟囱的烟气入口之间的连接管道中设置有引风机。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
采用本申请实施例所提供的，烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法，当发电机组的负荷小于或等于预设阈值时时，一方面增大燃煤锅炉的炉内脱硫剂用量，使燃煤锅炉烟气出口的烟气中硫氧化物浓度低于预设浓度，从而通过炉内脱硫来脱除烟气中更多的硫氧化物，避免由于后续的不稳定调控导致硫氧化物的排放超标；另一方面，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，使CFB-FGD吸收塔烟气出口的烟气温度以预设步长逐步升高，这样使得在CFB-FGD吸收塔内，炉后脱硫离子型反应由于喷水量的减少以及出口烟温的升高逐步减弱、直至炉后脱硫全部退出，炉后吸收塔退床运行，此时即使烟气再循环挡板门关闭，也能够使炉内满足硫氧化物超低排放标准，同时由于烟气再循环挡板门的关闭，净烟气不再重新导入，大幅度降低了引风机的电能损耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的，煤燃烧系统的具体结构示意图；
图2为本申请实施例提供的，烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法的具体流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
如前所示，现有技术中，当从燃煤锅炉进入CFB-FGD吸收塔的烟气流量过低时，为了确保进入CFB-FGD吸收塔的烟气流量与其运行参数之间的匹配，需要通过开启烟气再循环挡板门，将净烟气重新部分或全部导入至CFB-FGD吸收塔，以满足炉后脱硫投入吸收塔建床所需最小烟气流量要求，从而导致了引风机电能损耗大幅增加。
基于此，本申请提供了一种烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法以及能够应用该控制方法的煤燃烧系统，能够用于解决该技术问题。为了便于说明，可以结合图1对该煤燃烧系统进行说明。
如图1所示，煤燃烧系统包括燃煤锅炉10、CFB-FGD吸收塔20、除尘器30和烟囱40，其中：
燃煤锅炉10用于进行煤的燃烧，该燃烧过程所产生的烟气中会含有二氧化硫、三氧化硫等硫氧化物，需要通过CFB-FGD吸收塔20进行脱硫。另外，通常还可以向燃煤锅炉10中添加炉内脱硫剂，比如石灰石等，进行炉内脱硫，从而结合该炉内脱硫以及炉外的CFB-FGD吸收塔20进行脱硫，进一步提高脱硫的效果。
燃煤锅炉中设置有烟气出口，用于导出燃烧过程中所产生的烟气，并且该燃煤锅炉中的烟气出口与CFB-FGD吸收塔20中的烟气入口连接，从而将该烟气导入至CFB-FGD吸收塔20中进行脱硫。
CFB-FGD吸收塔20中的烟气入口通常设置于CFB-FGD吸收塔20的底部，并且通常在CFB-FGD吸收塔20的内部设置文丘里管，该文丘里管与CFB-FGD吸收塔20的烟气入口连接，并且在文丘里管的出口扩管段设有喷水装置。这样烟气从CFB-FGD吸收塔20的烟气入口进入之后，与所加入的炉外脱硫剂(如生石灰等)、循环脱硫灰充分预混合，该混合物然后进入文丘里管，并通过该文丘里管的加速后进入CFB-FGD吸收塔20的床体，在文丘里管的出口扩管段所设置的喷水装置，喷入的雾化水用以降低该混合物的温度，使其温度降至75摄氏度左右，从而使得硫氧化物(如二氧化硫)与脱硫剂(如生石灰，也包括与水反应后得到的熟石灰)进行离子型反应，实现脱硫。
CFB-FGD吸收塔20的烟气出口与除尘器30的烟气入口连接，从而将脱硫之后的烟气导入至除尘器30中进行除尘，其中，该除尘器30可以是电除尘器、布袋除尘器等。
该除尘器30的烟气出口与烟囱40的烟气入口连接，从而将除尘之后的烟气导入至烟囱40，并通过该烟囱40排出。
另外，为了便于将该除尘之后的烟气导入至烟囱40，还可以在除尘器30的烟气出口，与烟囱40的烟气入口之间的连接管道中设置引风机50，通过该引风机50将除尘之后的烟气吹扫至烟囱40中。另外，在引风机50至烟囱40的连接管道中，还可以设置烟气再循挡板A，当该烟气再循挡板A的挡板门(也称之为烟气再循挡板门)打开时，净烟气重新流入CFB-FGD吸收塔的烟气入口内。
另外，在实际应用中，该除尘器30中还设置有排灰口，该排灰口可以设置于除尘器30的底部，在需要时可以通过该排灰口将除尘器30除尘过程中所收集的飞灰排出。
在CFB-FGD吸收塔20的底部也可以设置排灰口，从而将CFB-FGD吸收塔20中沉积的飞灰排出。并且为了便于向CFB-FGD吸收塔20中加入炉外脱硫剂，还可以在CFB-FGD吸收塔20中设置脱硫剂入口，该脱硫剂入口可以设置于CFB-FGD吸收塔20的中间位置，并且将该脱硫剂入口连接脱硫剂储存装置A，从而通过该脱硫剂储存装置A向CFB-FGD吸收塔20中添加炉外脱硫剂。
需要说明的是，该煤燃烧系统中还可以包括工艺水箱60，该工艺水箱60通过管道连接文丘里管的出口扩管段的喷水装置，从而向该喷水装置进行供水。另外，该管道中还设置有工艺水回水调门61，可以通过调节该工艺水回水调门61的开度，从而增大、减小或截止该喷水装置的喷水流量。
基于上述的该煤燃烧系统，结合图2所示为本申请实施例所提供的烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法，该控制方法包括如下步骤：
步骤S71：当发电机组的负荷小于或等于预设阈值时，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，以使得CFB-FGD吸收塔烟气出口的烟气温度以预设步长逐步升高。
步骤S72：增大燃煤锅炉的炉内脱硫剂用量，以使得所述燃煤锅炉烟气出口的烟气中硫氧化物浓度低于预设浓度。
这里可以对上述的步骤S71和步骤S72进行总体说明。
其中，通常可以对发电机组的负荷进行实时地监控，当监控到发电机组的负荷降小于或等于预设阈值时，通常会导致CFB-FGD吸收塔烟气入口处的烟气流量过小，反映出CFB-FGD吸收塔的运行参数与该烟气流量可能会出现不匹配，需要进行调控。通常该预设阈值可以为额定容量的50％。
此时，可以进行如下两方面的调控，一方面增大燃煤锅炉的炉内脱硫剂用量，使燃煤锅炉烟气出口的烟气中硫氧化物浓度低于预设浓度，从而通过炉内脱硫来脱除烟气中更多的硫氧化物，避免由于后续的不稳定调控导致硫氧化物的排放超标；另一方面，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，使CFB-FGD吸收塔烟气出口的烟气温度以预设步长逐步升高，这样在CFB-FGD吸收塔内，炉后脱硫离子型反应由于喷水量的减少以及出口烟温的升高逐步减弱、直至炉后脱硫全部退出，炉后吸收塔退床运行，即使烟气再循环挡板门关闭(即，不将净烟气重新导入)，也能够使炉内满足硫氧化物超低排放标准，同时由于烟气再循环挡板门的关闭，净烟气不再重新导入，大幅度降低了引风机的电能损耗。
另外，该预设浓度通常需要根据国家排放标准中，对硫氧化物相关的规定来确定，比如国家排放标准中通常规定二氧化硫的排放浓度低于35毫克每标准立方米，因此该预设浓度可以略低于该35毫克每标准立方米，比如为30毫克每标准立方米，也可以小于或等于35毫克每标准立方米。
在实际应用中，通常可以通过增大工艺水回水调门的方式，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，从而使CFB-FGD吸收塔烟气出口的烟气温度以预设步长逐步升高，并且该预设步长的取值范围可以为3～10摄氏度每分钟。比如为3摄氏度每分钟、5摄氏度每分钟、8摄氏度每分钟、10摄氏度每分钟等。
当大工艺水回水调门的开度为100％之后，可以进一步观察CFB-FGD吸收塔烟气出口处硫氧化物(如二氧化硫)的瞬时浓度值，当该瞬时浓度值升高至35毫克每标准立方米或以上时，进一步增大燃煤锅炉的炉内脱硫剂用量，直至该瞬时浓度值降至25毫克每标准立方米或以下。
进一步地，当大工艺水回水调门的开度为100％之后，如果检测到CFB-FGD吸收塔烟气出口处硫氧化物的瞬时浓度值较为稳定，并且低于25毫克每标准立方米，可以直接停止(或某个时间段内停止，比如在该时间段内逐步减少直至停止)向燃煤锅炉中添加炉内脱硫剂，比如在1个小时之内不向燃煤锅炉中添加炉内脱硫剂，并对CFB-FGD吸收塔进行退床运行，该退床运行具体可以包括关闭工艺水，然后分多次将物料循环阀的开度减小至0％，其中，每次对物料循环阀开度减小的幅度均小于或等于所述物料循环阀总开度的5％。另外，退床完成后，还可以全部关闭烟气再循环挡板门。
比如，先关闭工艺水，然后解除物料循环阀的自动控制，通过手动控制的方式分多次缓慢关闭物料循环阀，以执行退床操作，退床完毕后检查物料循环阀是否关闭严密，物料循环阀开度反馈是否到0％。退床操作完成后，全部关闭烟再循环挡板门，关闭过程中注意锅炉负压波动不超过+300帕斯卡，还可以通过CFB-FGD吸收塔的塔底进行排灰10～20分钟。
退床运行之后，还可以继续监控CFB-FGD吸收塔烟气出口处硫氧化物的瞬时浓度值，比如该瞬时浓度值高于预设阈值时，还可以增大燃煤锅炉的炉内脱硫剂用量，甚至在必要时，可以启动备用石灰石系统并提高氧量运行。比如，该瞬时浓度值高于35毫克每标准立方米时，可以重新对CFB-FGD吸收塔进行建床喷水投料，从而进行脱硫。
可以通过如下方式重新对CFB-FGD吸收塔进行建床喷水投料，首先缓慢开启烟再循环挡板门，每次开启物料循环阀操作指令速率不超过5％开度，调整烟气流量达1600千标准立方米每小时以上，注意开启烟再循环挡板门时注意锅炉负压波动不超过±300帕斯卡，然后投入各物料循环阀自动，同操开启物料循环阀吸收塔开始建床，当床层压降达800帕斯卡以上时启动工艺水泵喷水给料，控制出口二氧化硫瞬时值以及时均值不超35毫克每标准立方米。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法，其特征在于，包括：
当发电机组的负荷小于或等于预设阈值时，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，以使得CFB-FGD吸收塔烟气出口的烟气温度以预设步长逐步升高；
增大燃煤锅炉的炉内脱硫剂用量，以使得所述燃煤锅炉烟气出口的烟气中硫氧化物浓度低于预设浓度；
当在预设时间段内继续检测到，所述燃煤锅炉烟气出口的烟气中硫氧化物浓度低于所述预设浓度时，对所述CFB-FGD吸收塔进行退床运行；
在退床操作完成之后，所述方法还包括：
通过所述CFB-FGD吸收塔的塔底进行排灰；以及，
关闭烟气再循环挡板门。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量，具体包括：
通过增大工艺水回水调门的方式，减小文丘里出口扩管段中喷水装置的喷水流量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设步长的取值具体为3~10摄氏度每分钟。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述预设阈值具体为额定容量的50%；以及，
所述预设浓度具体为35毫克每标准立方米。
5.一种应用权利要求1~4任意一项所述的烟气脱硫吸收塔低负荷控制方法的煤燃烧系统，其特征在于，包括：燃煤锅炉、CFB-FGD吸收塔、除尘器和烟囱，其中：
所述燃煤锅炉的烟气出口与所述CFB-FGD吸收塔的烟气入口连接；
所述CFB-FGD吸收塔的烟气出口与所述除尘器的烟气入口连接；
所述除尘器的烟气出口与所述烟囱的烟气入口连接。
6.如权利要求5所述的煤燃烧系统，其特征在于，所述CFB-FGD吸收塔的内部设置有文丘里管；
所述文丘里管与所述CFB-FGD吸收塔的烟气入口连接；以及，
在所述文丘里管的出口扩管段设有喷水装置。
7.如权利要求5所述的煤燃烧系统，其特征在于，所述除尘器的烟气出口与所述烟囱的烟气入口之间的连接管道中设置有引风机。
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