CN115307168A - 烟气脱硝调温烟道及锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟气脱硝调温烟道以及对应的锅炉，所述烟气脱硝调温烟道包括就烟气流动方向而言位于出烟口上游的、用于控制烟气温度的换热烟道段，换热烟道段由多层水平隔烟板和烟门的组合限定，相邻各层水平隔烟板和烟门的组合在竖直方向上间隔开，从而限定水平换热烟道段，所述水平换热烟道段内设置有受热面；各烟门能够在打开位置和闭合位置之间移动，以允许烟气经过或者阻断烟气充气经过，以提供不同的烟气流动路径。在实际操作过程中，能够通过控制各隔烟板上的烟口的开闭来增减受热面，进而应对锅炉负荷变化及燃料优劣的变量因素，从而实现预期的脱硝窗口烟温，达到有效脱硝的目的。

Description

烟气脱硝调温烟道及锅炉

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硝调温烟道及对应的锅炉。

背景技术

目前，我国对锅炉烟气脱硝的排放标准要求越来越高。在能够满足超低排放要求的脱硝措施中，现在惯用的是钛基催化(SCR)法，即以TiO₂为催化剂载体，以V₂O₃-WO₃为催化剂的脱硝(V₂O₃-WO₃/TiO₂)方法。即将温度在290℃和420℃之间的烟气引进炉体外部的催化室，通过钛基催化层进行脱硝。脱硝后的烟气再返回锅炉的省煤器、空气预热器进行热交换。

进入脱硝催化室的窗口烟气温度要求很严格，窗口温度通常必须要控制在290℃和420℃之间，否则将无法进行有效脱硝或会损毁催化层。

催化窗口温度受锅炉运行负荷大小变化或燃料的优劣等因素影响而不易控制，现在惯用的手段是在催化窗口前加设混入冷源或热源的方法来调整烟温的高低。这种方法会降低锅炉热效率和脱硝效率，达不到排放要求，并且会增加附属设施的能耗，且不易实现自动化精准控制。

因此，本领域存在对改进的脱硝方案的需求。

发明内容

本发明即致力于提供一种改进的脱硝方案。根据该方案，通过在脱硝设备上游增设调温烟道段，能够通过增减受热面来应对锅炉负荷变化及燃料优劣的变量因素，从而实现预期的脱硝窗口烟温，达到有效脱硝的目的。

根据本发明的一个方案，提供了一种烟气脱硝调温烟道，其包括：

前、后、左、右墙，其限定烟道；

位于后墙上的出烟口和进烟口，所述出烟口和进烟口能够与后墙外侧的催化脱硝室选择性地联通，以将所述烟道中的烟气导向催化脱硝室或接收来自催化脱硝室的烟气；

就烟气流动方向而言位于出烟口上游的、用于控制烟气温度的换热烟道段，所述换热烟道段由多层水平隔烟板和烟门的组合限定，相邻各层水平隔烟板和烟门的组合在竖直方向上间隔开，从而限定水平换热烟道段，所述水平换热烟道段内设置有受热面；

每层水平隔烟板连接至左、右墙并且：

a)与前、后墙两者均保持间隔以在隔烟板与前、后墙之间形成烟气开口；或者

b)覆盖前、后墙之间的整个区域，其自身形成有多个烟气开口；或者

c)与前、后墙中之一保持间隔以在隔烟板与该墙之间形成烟气开口，且在靠近前、后墙中另一附近具有烟气开口；

各层烟门与各层烟气开口相关联地设置，各烟门能够在打开所述烟气开口的打开位置和闭合所述烟气开口的闭合位置之间移动，以允许或阻断烟气经过所述烟气开口的流动，从而提供不同的烟气流动路径。

根据本发明，对于a)和c)的情形，所述水平隔烟板上还可以设置有另外的烟气开口和烟门。

根据本发明，受热面可以仅布置于所述隔烟板区域，或者可以覆盖从前墙到后墙的整个区域。

根据本发明，所述不同的烟气流动路径可以包括蛇形流动路径、直通流动路径、或者蛇形流动路径与直通流动路径的组合。

根据本发明，所述烟门中的至少一些可独立驱动。

根据本发明，所述烟门是下述中任一：可枢转挡板，其连接至垂直于左、右墙延伸的驱动转轴，从而能够随着驱动转轴的转动而调整其开度，使得所述可枢转挡板能够在打开位置和闭合位置之间移动；在打开位置，所述可枢转挡板基本竖直朝向，允许烟气从烟气开口经过；在闭合位置，所述可枢转挡板基本水平朝向，与烟气开口周围的结构连为一体，从而阻断烟气从烟气开口经过；或者可滑动闸板，其配置作为驱动件的推拉杆，通过推拉所述推拉杆，可以实现滑动闸板式烟门在打开位置和关闭位置之间的切换。

根据本发明，所述烟气脱硝调温烟道可以包括用于确定催化脱硝室内烟气温度的烟气温度感测装置。

根据本发明，所述烟气温度感测装置可以设置于下述位置中任一：所述换热烟道段内部、出烟口处、出烟口通往催化脱硝室的途中、催化脱硝室入口处、催化脱硝室内部。

根据本发明，所述烟气脱硝调温烟道可以设置有控制器和驱动器，所述控制器接收所述烟气温度感测装置感测的烟气温度，并由此来控制驱动器来打开或关闭各烟门。

根据本发明，所述出烟口和所述进烟口可以分别经由出烟室和进烟室与催化脱硝室连通。

根据本发明，所述出烟室和所述进烟室可以彼此相邻且彼此之间由间隔壁隔开，所述间隔壁包括可转动隔板，所述可转动隔板连接至在间隔壁平面内的、垂直于左右墙延伸的转轴，从而能够随着转轴一起旋转，进而在竖直位置和水平位置之间切换；在竖直位置，所述可转动隔板基本竖直，阻断出烟口与催化脱硝室的联通、阻断进烟口与催化脱硝室的联通并将出烟室和进烟室连通；在水平位置，所述可转动隔板基本水平，与所述间隔壁的其余部分连为一体，从而允许出烟口与催化脱硝室的联通、允许进烟口与催化脱硝室的联通，阻断出烟室和进烟室的连通。

根据本发明，所述出烟室和/或所述进烟室内可以设置有止挡部，所述可转动隔板在转动到竖直位置时抵靠所述止挡部。

根据本发明，所述出烟口和进烟口可以各自设置有挡板，所述挡板可打开或关闭以允许或阻隔烟气经由所述出烟口和所述进烟口的流动。

根据本发明，所述受热面可以包括换热管束。

根据本发明，所述进烟口下游也可以设置有所述换热烟道段。

本发明还提供了一种锅炉，其包括如上所述的烟气脱硝调温烟道。

根据本发明，出烟口上游的换热段/换热烟道段可以称作是“催化温度控制段”。在实际操作过程中，能够通过控制各隔烟板上的烟口的开闭来增减受热面，进而应对锅炉负荷变化及燃料优劣的变量因素，从而实现预期的脱硝窗口烟温，达到有效脱硝的目的。同时还兼具反向冲刷清灰及调变负荷功能。另外，借助所述出烟口和进烟口的挡板的开闭；或者借助进、出烟室间的隔板转动等，可以实现在催化与非催化的状态之间转变，从而使得设备的操作更加灵活。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性烟气脱硝调温烟道的剖视示意图。

图2-图3示出了催化温度控制段的几种可行的烟气流动路径的示意图。

具体实施方式

本发明的脱硝方案的关键点在于脱硝室上游具有催化温度控制烟道段，由此可以通过催化温度控制烟道段来将待要进入脱硝室的烟气温度调整至合适温度。

具体而言，如图1非限制的示例所示，本发明涉及一种烟气脱硝调温烟道1，其包括限定烟道100的前墙2、后墙3、左墙4、右墙(因为剖视图的关系而未示出)，后墙3上设置有出烟口5和进烟口6，所述出烟口5和进烟口6能够与后墙外侧的催化脱硝室7选择性地联通，以将烟道100的烟气20导向催化脱硝室7和接收来自催化脱硝室7的烟气(参见附图中的箭头)。

所述烟气脱硝调温烟道1包括就烟气流动方向而言位于出烟口5上游的用于控制烟气温度的换热烟道段8。

根据本发明，用于控制烟气温度的换热烟道段8能够提供多种烟气路径。下面详细描述换热烟道段8。

如图1所示，在该示例性实施例中，所述换热烟道段8由多层水平隔烟板81和烟门88的组合限定。在图1的实施例中，隔烟板81连接至左、右墙，但与前、后墙间隔开以限定烟气开口84。在烟气开口区域设置有烟门88。在竖直方向上，各层隔烟板81大致对齐，且各侧烟门88大致对齐。

在图1的实施例中，烟门88是可绕轴转动的可枢转挡板，其连接至垂直于左、右墙延伸的驱动转轴89，从而能够随着驱动转轴89的转动而调整其开度。所述烟门能够处在竖直位置和水平位置两个极限位置。在竖直位置，所述烟门88基本竖直朝向，允许烟气从烟气开口84经过；在水平位置，所述烟门88基本水平朝向，与烟气开口84周围的结构连为一体，从而阻断烟气从其经过。

各隔烟板81在竖直方向上间隔布置从而在彼此之间限定水平换热烟道段82，所述水平换热烟道段82内设置有用于与烟气进行热交换的受热面83(例如省煤器的换热管束)。

受热面83可以布置于整个水平烟道段82内(即覆盖从前墙到后墙的整个范围，在烟气开口84/烟门88区域内也有布置)，或者仅布置于隔烟板81的区域内(即仅布置于隔烟板之间，在烟气开口84/烟门88区域没有布置)。对于前一种情形，当受热面83在烟门88区域内也有布置时，烟气无论如何都不可避免地要与受热面83进行热交换且流速会受到影响。对于后一种情形，即烟门88所在区域没有受热面的情形(图1所示即是这种情形)，这样布置的优点在于，可以提供经由同侧烟门的上下直通烟道，从而可以提供不与受热面83进行热交换的烟气路径且流速影响不大。后一种方案通常更为优选，但有些时候前一种情形也足以满足使用要求。

所述水平换热烟道段82的数量至少为一个，优选为多个(数量可以视情况而定，例如二至四个)。

在本发明中，通过开闭不同的烟门88，可以提供多种不同的烟气流动路径，例如图1示出了一种蛇形流动路径。图2和图3示出了另外两种可能的烟气流动路径示意图。更具体而言，图2示出了一种可能的直通路径，图3示出了直通路径和蛇形流动路径的可能的一种组合。在此需要说明的是，本文中所述的“直通路径”是指烟气“上下直接流通、非蛇形流动”的情形(正如图2所示出的那样)。

容易理解的是，根据本发明，可以通过改变出烟口5上方的烟气流动路径来增减受热面即增减热交换，进而可以调整烟气温度，由此可以轻松应对由于锅炉负荷变化或者燃料优劣不同等因素导致的烟气温度问题，从而实现预期的脱硝窗口烟温。

下面讨论替代性方案。

在图1的图示实施例中，烟门88为枢转开闭件。然而，也可以使用其他形式的开闭件，比如滑动闸板式烟门。滑动闸板式烟门可与作为驱动件的推拉杆相连。通过推拉所述推拉杆，可以实现滑动闸板式烟门在打开位置和关闭位置之间的移动切换。此时隔烟板81上可以设置或者不设置供烟气通过的烟气开口。当设置烟气开口时，也设置与之配合的滑动闸板式烟门。

在图1的实施例中，隔烟板81与前、后墙之间均保持间隔由此与前、后墙之间均有烟气开口84和烟门88。在替代性的实施例中，每层水平隔烟板可以：覆盖前、后墙之间的整个区域，其自身形成有多个烟气开口84；或者与前、后墙中之一保持间隔以在隔烟板与该墙之间形成烟气开口84，且在靠近前、后墙中另一附近具有烟气开口84。无论是哪种情况，都设置与所述烟气开口相关联的烟门，各烟门能够在打开所述烟气开口的打开位置和闭合所述烟气开口的闭合位置之间移动，以允许或阻断烟气经过所述烟气开口的流动，从而提供不同的烟气流动路径。烟门可以是与前述可枢转烟门88或者滑动闸板式烟门类似的烟门。

在图1的图示实施例中，隔烟板81上并未设置烟门。然而，在可行的实施例中，隔烟板81上可以设置与烟气开口84类似的烟气开口(未示出)，并设置有与烟门88类似的烟门以打开和关闭所述烟气开口。如此，则可以提供更多烟门开闭组合方式，从而提供更多温度调节可能性。

在图1及上述各替代实施例中，各烟门可以联动，也可以独立驱动(例如至少一些设置成可以独立驱动)。

在图1及上述各替代实施例中，烟门驱动件(例如可枢转烟门88的转轴89或者是滑动闸板式烟门的推拉杆)延伸至炉墙外侧，以由人工或者机器驱动。

下面讨论脱硝相关结构。

根据本发明的图1所示的示例性方案，所述出烟口5和所述进烟口6分别开设于两个相邻水平烟道(可以设置或者不设置受热面)的后墙上，两者分别经由出烟室9和进烟室10与催化脱硝室7连通。所述出烟口5接收来自前述用于控制烟气温度的换热烟道段8的烟气。

在图1所示的方案中，所述出烟室9和所述进烟室10彼此相邻且彼此之间由间隔壁11隔开，所述间隔壁11包括可转动隔板12，所述可转动隔板12是与烟门88类似的部件，其连接至在间隔壁平面内的、垂直于左右墙延伸的转轴13，从而能够随着转轴13一起旋转，进而在竖直位置和水平位置之间切换；在竖直位置，所述可转动隔板12基本竖直，阻断出烟口5与催化脱硝室7的联通、阻断进烟口6与催化脱硝室7的联通并将出烟室9和进烟室10连通；在水平位置，所述可转动隔板12基本水平，与所述间隔壁11的其余部分连为一体，从而允许出烟口5与催化脱硝室7的联通、允许进烟口6与催化脱硝室7的联通，阻断出烟室9和进烟室10的连通。

在图1所示方案中，可转动隔板优选沿着顺时针方向(即顺着烟气流动的方向)从水平位置转动到竖直位置。与此相对应地，出烟室9内可以设置止挡部(未示出)，当可转动隔板12转动到竖直位置时抵靠所述止挡部。由于止挡部的存在，可转动隔板可以更好地对抗来自烟气的推力。止挡部也可以由锁定部来替代。

在另一个未示出的方案中，不再设置所述可转动隔板12，取而代之地，所述出烟口5和进烟口6各自设置有挡板(未示出)，所述挡板可打开或关闭相应的出烟口5和进烟口6以允许或阻隔烟气经由所述出烟口5和所述进烟口6的流动。

根据本发明，烟气脱硝调温烟道还可以包括位于所述进烟口6下游的换热烟道段15。所述换热烟道段15可以是普通的省煤器构造，也可以是与上游的用于控制烟气温度的换热烟道段8类似的结构，如此可以提供更多种换热路径和换热温度的调整可能性。

本发明的烟气脱硝调温烟道可以包括用于感测催化脱硝室内烟气温度的烟气温度感测装置。所述烟气温度感测装置可以设置于任何合适的位置(比如换热烟道段8某处、出烟口5处、出烟口5通往催化脱硝室7的途中、催化脱硝室7入口处、催化脱硝室7内部等)，只要能够确保能够容易地确定脱硝窗口烟温即可。

本发明整个烟气脱硝调温烟道可以设置成人工操作，也可以设置成自动控制，后者是优选的。为此，可以设置控制器和驱动器，所述控制器接收所述烟气温度感测装置感测的烟气温度，并由此来控制驱动器来驱动烟门驱动件，进而实现对应烟门的开闭，以获得预期的烟气温度。驱动器可以是电动马达。

根据本发明，出烟口5上游的换热段/换热烟道段8可以称作是“催化温度控制段”。在实际操作过程中，能够通过控制各隔烟板上的烟口的开闭来增减受热面，进而应对锅炉负荷变化及燃料优劣的变量因素，从而实现预期的脱硝窗口烟温，达到有效脱硝的目的。同时还兼具反向冲刷清灰及调变负荷功能。另外，借助所述出烟口和进烟口的挡板的开闭、或者借助进、出烟室间的隔板12的转动等，可以实现在催化与非催化的状态之间转变，从而使得设备的操作更加灵活。

本发明还提供了一种锅炉，其包括如前所述的烟气脱硝调温烟道。

Claims (16)

1.一种烟气脱硝调温烟道，其包括：

前、后、左、右墙，其限定烟道；

位于后墙上的出烟口和进烟口，所述出烟口和进烟口能够与后墙外侧的催化脱硝室选择性地联通，以将所述烟道中的烟气导向催化脱硝室或接收来自催化脱硝室的烟气；

就烟气流动方向而言位于出烟口上游的、用于控制烟气温度的换热烟道段，所述换热烟道段由多层水平隔烟板和烟门的组合限定，相邻各层水平隔烟板和烟门的组合在竖直方向上间隔开，从而限定水平换热烟道段，所述水平换热烟道段内设置有受热面；

每层水平隔烟板连接至左、右墙并且：

a)与前、后墙两者均保持间隔以在隔烟板与前、后墙之间形成烟气开口；或者

b)覆盖前、后墙之间的整个区域，其自身形成有多个烟气开口；或者

c)与前、后墙中之一保持间隔以在隔烟板与该墙之间形成烟气开口，且在靠近前、后墙中另一附近具有烟气开口；

各层烟门与各层烟气开口相关联地设置，各烟门能够在打开所述烟气开口的打开位置和闭合所述烟气开口的闭合位置之间移动，以允许或阻断烟气经过所述烟气开口的流动，从而提供不同的烟气流动路径。

2.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，对于a)和c)的情形，所述水平隔烟板上还设置有另外的烟气开口和烟门。

3.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，受热面仅布置于所述隔烟板区域，或者覆盖从前墙到后墙的整个区域。

4.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述不同的烟气流动路径包括蛇形流动路径、直通流动路径、或者蛇形流动路径与直通流动路径的组合。

5.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述烟门中的至少一些可独立驱动。

6.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述烟门是下述中任一：

可枢转挡板，其连接至垂直于左、右墙延伸的驱动转轴，从而能够随着驱动转轴的转动而调整其开度，使得所述可枢转挡板能够在打开位置和闭合位置之间移动；在打开位置，所述可枢转挡板基本竖直朝向，允许烟气从烟气开口经过；在闭合位置，所述可枢转挡板基本水平朝向，与烟气开口周围的结构连为一体，从而阻断烟气从烟气开口经过；或者

可滑动闸板，其配置作为驱动件的推拉杆，通过推拉所述推拉杆，可以实现滑动闸板式烟门在打开位置和关闭位置之间的切换。

7.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述烟气脱硝调温烟道包括用于确定催化脱硝室内烟气温度的烟气温度感测装置。

8.如权利要求7所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述烟气温度感测装置设置于下述位置中任一：所述换热烟道段内部、出烟口处、出烟口通往催化脱硝室的途中、催化脱硝室入口处、催化脱硝室内部。

9.如权利要求7所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述烟气脱硝调温烟道设置有控制器和驱动器，所述控制器接收所述烟气温度感测装置感测的烟气温度，并由此来控制驱动器来打开或关闭各烟门。

10.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述出烟口和所述进烟口分别经由出烟室和进烟室与催化脱硝室连通。

11.如权利要求10所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述出烟室和所述进烟室彼此相邻且彼此之间由间隔壁隔开，所述间隔壁包括可转动隔板，所述可转动隔板连接至在间隔壁平面内的、垂直于左右墙延伸的转轴，从而能够随着转轴一起旋转，进而在竖直位置和水平位置之间切换；在竖直位置，所述可转动隔板基本竖直，阻断出烟口与催化脱硝室的联通、阻断进烟口与催化脱硝室的联通并将出烟室和进烟室连通；在水平位置，所述可转动隔板基本水平，与所述间隔壁的其余部分连为一体，从而允许出烟口与催化脱硝室的联通、允许进烟口与催化脱硝室的联通，阻断出烟室和进烟室的连通。

12.如权利要求11所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述出烟室和/或所述进烟室内设置有止挡部，所述可转动隔板在转动到竖直位置时抵靠所述止挡部。

13.如权利要求10所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述出烟口和进烟口各自设置有挡板，所述挡板可打开或关闭以允许或阻隔烟气经由所述出烟口和所述进烟口的流动。

14.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述受热面包括换热管束。

15.如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道，其中，所述进烟口下游也设置有所述换热烟道段。

16.一种锅炉，其包括如权利要求1所述的烟气脱硝调温烟道。

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