CN114234170A - 一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置及方法，包括固定尾部烟气排放管道内的第一省煤器、催化剂和第二省煤器；所述第一省煤器位于所述催化剂的入烟侧，所述第二省煤器位于所述催化剂的出烟侧；所述第一省煤器和所述第二省煤器的给水管道上分别设置有第一流量调节阀和第二流量调节阀；所述第一省煤器和所述第二省煤器的出水管道串联后合并到一个总出水管道上；本发明通过在催化剂的进烟侧和出烟侧均设置省煤器，并且两个省煤器入口管道分别通过调节阀调节，出水管道并联后合并为一个总出水管道；在保证进烟侧烟气温度可控的基础上，可以通过两个阀门的控制配合，实现对总出水管道内水温的控制，实现了对尾部烟气余热利用率的控制。

Description

一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置及方法
技术领域
本发明属于尾部烟气温度调节技术领域，尤其涉及一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置及方法。
背景技术
选择性催化还原技术是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术，脱硝一般在300～420℃范围内进行，催化剂在此温度范围内才具有活性，所以催化剂布置在锅炉省煤器与空预器之间；在脱硝同时也有副反应发生，如SO2氧化生成SO3，氨的分解氧化(>450℃)和在低温条件下(<300℃)SO2与氨反应生成NH4HSO3。而NH4HSO3是一种类似于“鼻涕”的物质会粘附着在催化剂上，隔绝催化剂与烟气之间的接触，使得反应无法进行并造成下游设备(主要是空预器)堵塞；一般催化剂能够承受的温度不得高于430℃，超过该限值，会导致催化剂烧结；现有技术中，一般会采用在催化剂的进烟侧设置省煤器，通过省煤器实现进入催化剂的烟气温度。
发明人发现，现有的在催化剂的进烟侧设置省煤器的方式，虽然可以实现控制烟气温度的效果，但是机组启动阶段或深度调峰低负荷时无法满足催化剂活性温度；增设省煤器旁路，可以提高烟温，但是不能实现对省煤器输出水温的控制，也就是只在一定程度上实现了对尾部烟气余热的利用，而没有对余热利用率进行控制。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置及方法，本发明通过在催化剂的进烟侧和出烟侧均设置省煤器，并且两个省煤器入口管道分别通过调节阀调节，出水管道并联后合并为一个总出水管道；在保证进烟侧烟气温度可控的基础上，可以通过两个阀门的控制，实现对总出水管道内水温的控制，实现了对尾部烟气余热利用率的控制。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置，采用如下技术方案：
一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置，包括固定尾部烟气排放管道内的第一省煤器、催化剂和第二省煤器；
所述第一省煤器位于所述催化剂的入烟侧，所述第二省煤器位于所述催化剂的出烟侧；
所述第一省煤器和所述第二省煤器的给水管道上分别设置有第一流量调节阀和第二流量调节阀；所述第一省煤器和所述第二省煤器的出水管道串联后合并到一个总出水管道上。
进一步的，所述第一省煤器和所述第二省煤器均为蛇形换热管。
进一步的，所述蛇形换热管中包括相互平行的多个管道，多个管道的轴线与烟气流向垂直。
进一步的，所述催化剂为蜂窝式催化剂。
进一步的，所述第一省煤器的给水管道和所述第二省煤器的给水管道上还分别设置有流量计和压力计。
为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种火力发电厂尾部烟气温度调节方法，采用如下技术方案：
一种火力发电厂尾部烟气温度调节方法，采用了如第一方面所述的火力发电厂尾部烟气温度调节装置；包括：
机组启动初期及深度调峰运行期间，通过调第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度，分配进入第一省煤器和第二省煤器的给水流量，控制催化剂入口烟气温度和出口烟气温度；使得烟气温度在预设范围内。
进一步的，通过调节第二流量调节阀的开度，分配进入第二省煤器的给水流量，使得，是出水管道内的水温在预设值范围内。
进一步的，机组正常运行时，温度为Ty0的烟气流经第一省煤器，烟气温度降至Ty1，继续流经催化剂，烟气温度降至Ty2，随后流经第二省煤器温度降至Ty3；
机组启动初期，第一流量调节阀全关，第二流量调节阀全开，随着机组负荷升高，烟气温度逐步升高，当温度Ty1和温度Ty2均满足催化剂活性温度时，投入脱硝系统运行；
机组负荷继续升高，烟温Ty0、烟温Ty1和烟温Ty2随之升高，开大流量调节阀A开度，关小流量调节阀B开度，增加第一省煤器换热量，使温度Ty1和温度Ty2均满足催化剂活性温度；
机组深度调峰时，烟温Ty0、烟温Ty1和烟温Ty2随之降低，减小第一流量调节阀开度，增大第二流量调节阀开度，降低第一省煤器换热量，使烟温Ty1和烟温Ty2均满足催化剂活性温度。
进一步的，机组异常工况时，增大第一流量调节阀的开度，减小第二流量调节阀的开度，分配进入第一省煤器和第二省煤器的介质流量，增加第一省煤器的热量交换，降低第二省煤器出口烟气温度在催化剂安全温度范围。
进一步的，各工况下对于第一省煤器和第二省煤器，烟气温度由Ty0降至Ty3，给水温度由Tg1升至Tg2，给水温升△T＝Tg2-Tg1不变。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明通过在催化剂的进烟侧和出烟侧均设置省煤器，并且两个省煤器入口管道分别通过调节阀调节，出水管道并联后合并为一个总出水管道；在保证进烟侧烟气温度可控的基础上，可以通过两个阀门的控制配合，实现对总出水管道内水温的控制，实现了对尾部烟气余热利用率的控制；
2.本发明利用减小第一流量调节阀开度及增大第二流量调节阀的开度，分配进入第一省煤器和第二省煤器的介质流量，减小第一省煤器的热量交换，进而提高第一省煤器出口烟气温度在脱硝(selective catalytic reduction，SCR)催化剂活性温度范围，随后烟气流经第二省煤器继续进行热量交换，加热给水介质，保证了进入下级换热器时的温度；
3.本发明能够在机组启动阶段提前具备SCR投入条件，在机组深度调峰(更低的电负荷)时满足SCR投入条件，SCR系统脱硝能力增强，从而使火力发电厂在启停机和深度调峰时电负荷在更广范围内达到环保排放指标；同时，机组因结焦和积灰严重尾部烟气超温时，增大第一流量调节阀开度及减小第二流量调节阀的开度，分配进入第一省煤器和第二省煤器的介质流量，增加第一省煤器的热量交换，进而降低第一省煤器出口烟气温度在SCR催化剂活性温度范围内，保证SCR催化剂活性的同时保证了SCR催化剂的安全，第二流量调节阀的开度的减小，使得总出水管内的温度不至于过高。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本发明实施例1的结构示意图；
其中，1.第一省煤器，2.第二省煤器，3.第一流量调节阀，4.第二流量调节阀，5.催化剂。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置，包括固定尾部烟气排放管道内的第一省煤器1、催化剂5和第二省煤器2；
所述第一省煤器1位于所述催化剂5的入烟侧，所述第二省煤器2位于所述催化剂5的出烟侧；
所述第一省煤器1和所述第二省煤器2的给水管道上分别设置有第一流量调节阀3和第二流量调节阀4；所述第一省煤器1和所述第二省煤器2的出水管道串联后合并到一个总出水管道上；
具体的，通过在催化剂5的进烟侧和出烟侧均设置省煤器，并且两个省煤器入口管道分别通过调节阀调节，出水管道并联后合并为一个总出水管道；在保证进烟侧烟气温度可控的基础上，可以通过两个阀门的控制配合，实现对总出水管道内水温的控制，实现了对尾部烟气余热利用率的控制；可以理解的是，可以通过调节第二流量调节阀4的开度，改变所述第二省煤器2的换热性能，控制第二省煤器2对烟气余热的利用率；当总出水管道内水温过高时，降低对烟气余热的利用率，当总出水管道内水温过低时，提高对烟气余热的利用率。
在本实施例中，所述第一省煤器1和所述第二省煤器2均为蛇形换热管；所述蛇形换热管中包括相互平行的多个管道，多个管道的轴线与烟气流向垂直；所述催化剂为蜂窝式催化剂；
具体的，所述蛇形换热管在提高烟气与换热管接触面积、提高换热效果的基础上；多个管道的轴线与烟气流向垂直设置时，还可以将多个管道设置在立体空间内，多个管道平行且交错设置，烟气经过交错设置的管道时，烟气流向被改变，多股烟气不断交汇，然后进入蜂窝式催化剂内，保证了烟气与蜂窝式催化剂的充分接触，提高了反应效果。
在本实施例中，所述第一省煤器1的给水管道和所述第二省煤器2的给水管道上还分别设置有流量计和压力计，实现给水管道流量和压力的测试；还可以在管道的相应位置设置逆止阀和截止阀等；上述设置方式和功能均为现有技术和常规设置，在此不再详述。
还可以理解的，出水管道和烟气排放管道内均设置有温度传感器，实现对水温和烟气温度的检测，烟气排放管道内可以在第一省煤器入口处、催化剂入口处和催化剂出口处均设置温度传感器；还可以理解的，本实施例中的流量、压力和温度等检测部件等，以及流量调节阀等均与控制器连接，控制器可以设置为PLC，其内部设置有温度预设值、对检测数据的处理以及对流量调节阀的调节均通过现有技术或常规设置实现；流量调节阀的调节还可以通过手动调节实现。
实施例2：
本实施例提供了一种火力发电厂尾部烟气温度调节方法，采用了如实施例1中所述的火力发电厂尾部烟气温度调节装置；包括：
机组启动初期及深度调峰运行期间，通过调第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度，分配进入第一省煤器和第二省煤器的给水流量，控制催化剂入口烟气温度和出口烟气温度；使得烟气温度在预设范围内。
本实施例能够在机组启动阶段提前满足SCR投入条件，在机组深度调峰时更低负荷下满足SCR投入条件，同时机组尾部烟气超温时，保证SCR催化剂的安全；具体的：
如图1所示，温度为Tg1的介质由给水入口分两路，一路依次流经流量调节阀A、一级省煤器1(即一级省煤器组)，另一路依次流经流量调节阀B、一级省煤器2(即二级省煤器组)，然后汇合为温度为Tg2的介质。
机组正常运行时，温度为Ty0的烟气流经第一省煤器1，烟气温度降至Ty1，继续流经SCR催化剂，烟气温度降至Ty2，随后流经第二省煤器2温度降至Ty3；
机组启动初期，将第一流量调节阀全关，第二流量调节阀全开，随着机组负荷升高，烟气温度逐步升高，当温度Ty1、温度Ty2均满足SCR催化剂活性温度300～420℃时，即可投入脱硝系统运行；
机组负荷继续升高，烟温温度Ty0、温度Ty1和温度Ty2随之升高，此时逐渐开大第一流量调节阀3开度，关小第二流量调节阀4开度，增加第一省煤器1换热量，使温度Ty1和温度Ty2均满足SCR催化剂活性温度即可；
机组深度调峰(减负荷)时，烟温Ty0、烟温Ty1he烟温Ty2随之降低，此时逐渐减小第一流量调节阀3开度，增大第二流量调节阀4开度，降低第一省煤器1换热量，使烟温Ty1和烟温Ty2均满足SCR催化剂活性温度；
机组异常工况，如因结焦和积灰严重尾部烟气超温时，增大第一流量调节阀3开度，减小第二流量调节阀4的开度，分配进入第一省煤器1和第二省煤器2的介质流量，增加第一省煤器1的热量交换，进而降低第一省煤器1出口烟气温度(即SCR催化剂区域烟气温度)在SCR催化剂安全温度范围，保证SCR催化剂的安全。
在本实施例中，各工况下对于第一省煤器1和第二省煤器2换热而言，烟气温度由Ty0降至Ty3，给水温度由Tg1升至Tg2，给水温升△T＝Tg2-Tg1基本不变，保证了机组整体效率。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置，其特征在于，包括固定尾部烟气排放管道内的第一省煤器、催化剂和第二省煤器；
所述第一省煤器位于所述催化剂的入烟侧，所述第二省煤器位于所述催化剂的出烟侧；
所述第一省煤器和所述第二省煤器的给水管道上分别设置有第一流量调节阀和第二流量调节阀；所述第一省煤器和所述第二省煤器的出水管道串联后合并到一个总出水管道上。
2.如权利要求1所述的一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置，其特征在于，所述第一省煤器和所述第二省煤器均为蛇形换热管。
3.如权利要求2所述的一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置，其特征在于，所述蛇形换热管中包括相互平行的多个管道，多个管道的轴线与烟气流向垂直。
4.如权利要求1所述的一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置，其特征在于，所述催化剂为蜂窝式催化剂。
5.如权利要求1所述的一种火力发电厂尾部烟气温度调节装置，其特征在于，所述第一省煤器的给水管道和所述第二省煤器的给水管道上还分别设置有流量计和压力计。
6.一种火力发电厂尾部烟气温度调节方法，其特征在于，采用了如权利要求1-5任一项所述的火力发电厂尾部烟气温度调节装置；包括：
机组启动初期及深度调峰运行期间，通过调第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度，分配进入第一省煤器和第二省煤器的给水流量，控制催化剂入口烟气温度和出口烟气温度；使得烟气温度在预设范围内。
7.如权利要求6所述的一种火力发电厂尾部烟气温度调节方法，其特征在于，通过调节第二流量调节阀的开度，分配进入第二省煤器的给水流量，使得，是出水管道内的水温在预设值范围内。
8.如权利要求6所述的一种火力发电厂尾部烟气温度调节方法，其特征在于，机组正常运行时，温度为Ty0的烟气流经第一省煤器，烟气温度降至Ty1，继续流经催化剂，烟气温度降至Ty2，随后流经第二省煤器温度降至Ty3；
机组启动初期，第一流量调节阀全关，第二流量调节阀全开，随着机组负荷升高，烟气温度逐步升高，当温度Ty1和温度Ty2均满足催化剂活性温度时，投入脱硝系统运行；
机组负荷继续升高，烟温Ty0、烟温Ty1和烟温Ty2随之升高，开大流量调节阀A开度，关小流量调节阀B开度，增加第一省煤器换热量，使温度Ty1和温度Ty2均满足催化剂活性温度；
机组深度调峰时，烟温Ty0、烟温Ty1和烟温Ty2随之降低，减小第一流量调节阀开度，增大第二流量调节阀开度，降低第一省煤器换热量，使烟温Ty1和烟温Ty2均满足催化剂活性温度。
9.如权利要求8所述的一种火力发电厂尾部烟气温度调节方法，其特征在于，机组异常工况时，增大第一流量调节阀的开度，减小第二流量调节阀的开度，分配进入第一省煤器和第二省煤器的介质流量，增加第一省煤器的热量交换，降低第二省煤器出口烟气温度在催化剂安全温度范围。
10.如权利要求9所述的一种火力发电厂尾部烟气温度调节方法，其特征在于，各工况下对于第一省煤器和第二省煤器，烟气温度由Ty0降至Ty3，给水温度由Tg1升至Tg2，给水温升△T＝Tg2-Tg1不变。
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