CN116025919A - 脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种脱硝系统，包括炉膛和与炉膛连通的烟道，烟道内设置有沿烟气流通方向延伸的分隔墙，分隔墙的一侧沿烟气流通的方向依次设有低温再热器和第一省煤器，另一侧沿烟气流动的方向依次设有低温过热器和第二省煤器；第一省煤器、第二省煤器以及炉膛通过水管依次连通，以形成给水旁路；烟道上旁接有两端均与烟道连接的烟道支路，以用于调节第一省煤器和第二省煤器的下游的烟气的温度。采用给水旁路和烟道支路的方式，使得燃煤机组在低负荷时运行时，通过协同调控烟道支路和给水旁路来提升SCR入口烟温，实现全负荷、全时段的稳定脱硝，保证SCR脱硝系统的高效运行，从而解决SCR脱硝系统在低负荷时不能安全高效运行的问题。

Description

脱硝系统

技术领域

本公开涉及燃煤发电技术领域，具体地，涉及一种脱硝系统。

背景技术

随着太阳能、风能等可再生能源的装机容量急剧增加，燃煤电厂将作为基础能源承担更多的调峰调频任务，从而长期处于频繁变负荷和低负荷运行状态，这势必影响机组脱硝系统的运行。当前SCR(Selective Catalytic Reduction，即选择性催化还原法)脱硝技术是燃煤电站应用最广泛的脱硝技术，该技术的原理为应用氨气和烟气中的NOx(氮氧化合物的总称)混合，在催化剂的作用下发生氧化还原反应，生成N₂(氮气)和H₂O(水)，其要求的反应温度一般为320-400℃。而当燃煤机组长期处于低负荷运行状态时，SCR装置的入口烟气温度将低于其要求的最低反应温度，不能满足催化剂的工作温度要求，从而造成脱硝效果效率下降，NOx排放超标，SCR脱硝系统不能安全高效的运行。

发明内容

本公开的目的是提供一种脱硝系统，以解决SCR脱硝系统在低负荷时不能安全高效运行的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种脱硝系统，用于燃煤机组炉后的烟气脱硝，所述脱硝系统包括炉膛和与所述炉膛连通的烟道，其中，

所述烟道内设置有沿烟气流通方向延伸的分隔墙，所述分隔墙的一侧沿烟气流通的方向依次设有低温再热器和第一省煤器，所述分隔墙的另一侧沿烟气流动的方向依次设有低温过热器和第二省煤器；所述第一省煤器、所述第二省煤器以及所述炉膛通过水管依次连通，以形成给水旁路；

所述烟道上旁接有烟道支路，所述烟道支路的两端分别与所述烟道连接，以用于调节所述第一省煤器和所述第二省煤器的下游的烟气的温度。

可选地，所述给水旁路上设置有阀门，所述阀门设置在所述第一省煤器和所述第二省煤器之间，以用于控制所述第二省煤器的出水流量。

可选地，所述阀门为电控阀。

可选地，所述烟道支路包括分别可开启或闭合的第一烟道支路和第二烟道支路，所述第一烟道支路的第一端位于所述低温再热器和所述第一省煤器之间，所述第一烟道支路的第二端位于所述第一省煤器的下游；所述第二烟道支路的第一端位于所述低温过热器和所述第二省煤器之间，所述第二烟道支路的第二端位于所述第二省煤器的下游。

可选地，所述第一烟道支路上设有第一烟气挡板，以用于调节所述第一烟道支路的烟气流量；所述第二烟道支路上设有第二烟气挡板，以用于调节所述第二烟道支路的烟气流量。

可选地，所述第一烟气挡板和所述第二烟气挡板均为电动挡板。

可选地，当燃煤机组负荷在30％THA-50％THA时，所述第一烟道支路开启；当燃煤机组负荷在50％THA-100％THA时，所述第二烟道支路开启。

可选地，所述给水旁路上设置有阀门，所述阀门配置为当燃煤机组负荷在75％THA-30％THA降负荷时开启。

可选地，所述烟道内还设有SCR脱硝装置，所述SCR脱硝装置位于所述烟道支路的第二端的下游。

可选地，所述烟道内还设有温度传感器，所述温度传感器位于所述SCR脱硝装置和所述烟道支路的第二端之间。

通过上述技术方案，采用给水旁路和烟道支路的方式，使得燃煤机组在低负荷时运行时，通过协同调控烟道支路和给水旁路来提升SCR入口烟温，实现全负荷、全时段的稳定脱硝，保证SCR脱硝系统的高效运行，从而解决SCR脱硝系统在低负荷时不能安全高效运行的问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开示例性实施方式提供的脱硝系统的示意图。

附图标记说明

1、炉膛；2、烟道；3、分隔墙；31、低温再热器；32、第一省煤器；33、低温过热器；34、第二省煤器；4、给水旁路；41、阀门；5、烟道支路；51、第一烟道支路；52、第二烟道支路；53、第一烟气挡板；54、第二烟气挡板；6、SCR脱硝装置。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指本公开提供的脱硝系统正常使用的情况下的方向。“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。本公开使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。

本公开提供一种脱硝系统，常用于燃煤机组炉后的烟气脱硝，如图1所示，该脱硝系统包括炉膛1和与炉膛1连通的烟道2，烟道2设置在炉膛1的顶部，便于烟气的排出。其中，烟道2内设置有沿烟气流通方向延伸的分隔墙3，以将烟道2中的部分区段分隔成双通道，同时也能将高温烟气分流。分隔墙3的一侧沿烟气流通的方向依次设有低温再热器31和第一省煤器32，分隔墙3的另一侧沿烟气流动的方向依次设有低温过热器33和第二省煤器34。其中，低温再热器31、低温过热器33以及省煤器均为本领域常用设备，这里不做赘述。

此外，参照图1，第一省煤器32、第二省煤器34以及炉膛1通过水管依次连通，以形成给水旁路4，即，外部水源依次通过第一省煤器32和第二省煤器34最终进入到炉膛1中。这样设置，能够保证省煤器的层级加热，保证换热的高效性。在本实施例中，给水旁路4内流通有水，烟气经低温再热器31和低温过热器33的加热，然后分别通过第一省煤器32和第二省煤器34进行换热，高温烟气的热量被水吸收一部分后，温度降低，烟温降低到SCR脱硝反应的适宜温度区间，然后烟气通过双通道出口汇合并进入下面即将提到的SCR脱硝装置6内进行脱硝。

烟道2上还旁接有烟道支路5，烟道支路5的两端均与烟道2连接，以用于调节第一省煤器32和第二省煤器34的下游的烟气的温度。当烟气温度低于SCR脱硝反应最低温度值时，通过烟道支路5将未经过省煤器的高温烟气直接通入第一省煤器32和第二省煤器34的下游，提高混合烟气的温度。

实际使用时，自炉膛1出来的高温烟气经过烟道2后分别进入低温过热器33侧和低温再热器31侧，高温烟气经低温再热器31和低温过热器33加热后，分别流向第一省煤器32和第二省煤器34。给水旁路4内的水持续流动，加热后的高温烟气流经第一省煤器32和第二省煤器34时进行换热，高温烟气通过第一省煤器32和第二省煤器34进行热传递，省煤器内流动的水将热量吸收并带走。换热后的高温烟气的热量被吸收一部分后温度降低，降低后的烟气通过第一省煤器32和第二省煤器34的出口流出并汇聚在烟道2中。由于烟气通过第一省煤器32和第二省煤器34后，有一定的能量损失，致使在换热后的烟气的烟温有可能降低到SCR脱硝反应的最低温度以下，因此，通过烟道支路5将高温烟气直接通入第一省煤器32和第二省煤器34的下游，提高混合烟气的温度，即SCR入口处的烟温。

通过上述技术方案，采用给水旁路4和烟道支路5的方式，使得燃煤机组在低负荷时运行时，通过协同调控烟道支路5和给水旁路4来提升SCR入口烟温，实现全负荷、全时段的稳定脱硝，保证SCR脱硝系统的高效运行，从而解决SCR脱硝系统在低负荷时不能安全高效运行的问题。

需要说明的是，本公开对省煤器的具体形式不做限定，在本实施例中，省煤器可以设置有进水端和回水端，省煤器的内部设置有连通进水端和回水端的通道。进水端和回水端可以设置在省煤器的相对的两侧，通道可以呈蛇形管道设置，蛇形管道的一端与进水端连通，蛇形管到的另一端与回水端连通，形成通路。这样设置，给水管路中的水可以通过进水端，进入省煤器内，经过蛇形管道与高温烟气进行热交换，再通过回水端排出。而且蛇形管道的设置使得面积较大，热交换的效果较好。需要理解的是，在其他实施例中，进水端和回水端也可设在同侧，通道也可呈任一种形式设置，可根据实际需求选择，在此不做任何限定。

在一些实施例中，给水旁路4上设置有阀门41，阀门41设置在第一省煤器32和第二省煤器34之间，以用于控制第二省煤器34的出水流量。这样设置，通过控制阀门41的开度，调节第二省煤器34的出水流量，以用来辅助提高燃煤机组的变负荷速率，例如，在75％-50％降负荷的过程中，一般情况下通过降低给水流量来控制，但此时在降低给水流量的同时将阀门41开大，可以使得功率下降速度更快，负荷跟随更好。同时将阀门41的开度变小，第二省煤器34的水流量变小，高温烟气与第二省煤器34的热交换的能力降低，从而辅助提高SCR入口烟气的温度。

在一些实施例中，阀门41为电控阀。通过电控阀控制第二省煤器34的出水流量，操作简单，能够提高工作效率的同时还能保证装置的可靠性。

在一些实施例中，烟道支路5可以包括可开启或闭合的第一烟道支路51和第二烟道支路52，第一烟道支路51的第一端位于低温再热器31和第一省煤器32之间，第一烟道支路51的第二端位于第一省煤器32的下游；第二烟道支路52的第一端位于低温过热器33和第二省煤器34之间，第二烟道支路52的第二端位于第二省煤器34的下游。由于省煤器的入口烟道2处的烟气温度较高，可以通过开启烟道支路5将高温烟气直接引向SCR入口处并与此处烟道2内的较低温烟气混合，提高烟气温度。在实际使用时，高温烟气经过与省煤器的换热后，从省煤器的出口排出温度较低的烟气在SCR入口处的烟道2汇合，为了提高烟气温度，满足催化剂的工作温度要求，将省煤器的入口烟道2处的烟气通过第一烟道支路51和第二烟道支路52直接引向SCR入口处并与此处烟道2内的较低温烟气混合，从而快速提高烟气温度，满足催化剂的工作温度要求，进一步提高SCR脱硝系统的工作效率以及安全高效的运行。需要说明的是，第一烟道支路51和第二烟道支路52也可以分别控制，可根据实际需求设置，在此不做任何限定。

在一些实施例中，第一烟道支路51上设有第一烟气挡板53，以用于调节第一烟道支路51的烟气流量；第二烟道支路52上设有第二烟气挡板54，以用于调节第二烟道支路52的烟气流量。烟气挡板的设置，能够实现对SCR入口烟温的控制。实际使用时，可通过增大或减小第一烟气挡板53和第二烟气挡板54的开合程度，实现调节第一烟道支路51和第二烟道支路52通往SCR入口处的高温烟气流量，从而保证SCR脱硝装置6能够一直正常运行。

在一些实施例中，第一烟气挡板53和第二烟气挡板54均为电动挡板。通过电动挡板能够实现精准的控制第一烟道支路51和第二烟道支路52内的烟气流量，确保SCR入口处烟气温度满足催化剂的工作温度要求，进一步保障SCR脱硝系统安全高效的运行以及装置的可靠性。需要说明的是，第一烟气挡板53和第二烟气挡板54可以分别控制，也可以同时控制，可根据实际需求设置，在此不做任何限定。

在一些实施例中，当燃煤机组负荷在30％THA-50％THA工况(THA工况，即燃煤机组热耗率验收工况。THA，turbine heat acceptance，代表燃煤机组在补水率为0、给水温度额定，且背压达到设计值的情况下，达到额定出力的工况)时，第一烟道支路51开启，此时的第二烟道支路52处于关闭状态。当燃煤机组负荷在50％THA-100％THA工况时，第二烟道支路52开启，此时的第一烟道支路51与第二烟道支路52同为开启状态。需要说明的是，在30％THA-50％THA工况下，50％为该区间的工况极值，当燃煤机组负荷达到50％THA工况时，第一烟道支路51保持开启，但不再增大其高温烟气的输出量，同时第二烟道支路52开启，在本实施例中，可以将燃煤机组最低稳定运行为30％THA工况，在30％-50％THA工况的负荷时，采用第一烟道支路51调节SCR入口处烟气温度，通过燃煤机组的动态仿真模型模拟燃煤机组变负荷的过程，可得到SCR入口烟气温度每提高10℃所带来的机组标准煤耗率的提高为0.25g/(kWh)，相比于采用第二烟道支路52少了0.014g/(kWh)。而在50％THA-100％THA工况的负荷时，采用第二烟道支路52调节，SCR入口烟气温度每提高10℃所带来的机组标准煤耗率的提高为0.23g/(kWh)，相比于采用第一烟道支路51少了0.22g/(kWh)。在燃煤机组不同的负荷范围内，通过采用不同烟道支路5对SCR入口烟气温度调节，降低燃煤量，节约成本，提高经济效益。需要说明的是，在一些实施例中，如果是低于30％THA工况的负荷，也可以按照30％THA-50％THA工况的负荷运行。

在本实施例中，通过燃煤机组的动态仿真模型模拟燃煤机组变负荷的过程可知，第一烟道支路51时SCR入口烟气温度的平均变化速率为13.65℃/min，第二烟道支路52时SCR入口温度平均变化速率为34.65℃/min。因此，在30％THA-50％THA工况的负荷时，相比于第二烟道支路52，采用第一烟道支路51调节SCR入口温度，可保证燃煤机组在低负荷时的安全运行。

在100％THA-50％THA工况的负荷时采用第二烟道支路52调节，当SCR入口烟气温度低于反应最低温度时，即通过开启第二烟气挡板54调节SCR入口烟气温度达到最低反应温度。在负荷继续降低至50％THA-30％THA时采用第一烟道支路51调节，第二烟气挡板54的开度不再继续开大，此时通过开启第一烟气挡板53调节SCR入口烟气温度达到最低反应温度。这样第一烟道支路51和第二烟道支路52内都有烟气流量，因此烟气流量偏差不会太大，保证装置的可靠性。

在一些实施例中，给水旁路4上设置有阀门41，阀门41配置为当燃煤机组负荷在75％THA-30％THA工况降负荷时开启，上面已经提到30％THA工况为燃煤机组最低稳定运行状态，因此当降负荷到30％THA工况时便不再持续下降。实际使用过程中，通过控制阀门41的开度，调节第二省煤器34的出水流量，以用来辅助提高燃煤机组的变负荷速率，在75％THA-30％THA降负荷时将阀门41开大，可以使得功率下降速度更快，负荷跟随更好，而且还能提高SCR入口烟气温度。

在一些实施例中，烟道2内还设有SCR脱硝装置6，SCR脱硝装置6位于烟道支路5的第二端的下游。SCR脱硝装置6沿烟气的流通方向布设在烟道支路5的第二端的下游，高温烟气经过省煤器换热后排出，换热后烟气的烟温降低到SCR脱硝反应的适宜温度区间，然后降温后的烟气进入SCR脱硝装置6进行脱硝处理，使得SCR脱硝装置6不会因烟气温度过高或过低导致催化剂的失效，影响SCR脱硝系统的安全运行。若当换热后烟气的烟温低于SCR入口烟气的最低反应温度，则通过开启烟道支路5将高温烟气直接引向SCR入口处并与此处烟道2内的较低温烟气混合，以提高烟气温度。

在一些实施例中，烟道2内还设有温度传感器，温度传感器位于SCR脱硝装置6和烟道支路5的第二端之间。这样设置，通过温度传感器可以精确的测量SCR入口烟气的温度是否能够达到SCR脱硝装置6的最低反应温度，保障SCR脱硝系统的正常安全运行。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种脱硝系统，用于燃煤机组炉后的烟气脱硝，其特征在于，所述脱硝系统包括：炉膛和与所述炉膛连通的烟道，其中，

所述烟道内设置有沿烟气流通方向延伸的分隔墙，所述分隔墙的一侧沿烟气流通的方向依次设有低温再热器和第一省煤器，所述分隔墙的另一侧沿烟气流动的方向依次设有低温过热器和第二省煤器；所述第一省煤器、所述第二省煤器以及所述炉膛通过水管依次连通，以形成给水旁路；

所述烟道上旁接有烟道支路，所述烟道支路的两端分别与所述烟道连接，以用于调节所述第一省煤器和所述第二省煤器的下游的烟气的温度。

2.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，所述给水旁路上设置有阀门，所述阀门设置在所述第一省煤器和所述第二省煤器之间，以用于控制所述第二省煤器的出水流量。

3.根据权利要求2所述的脱硝系统，其特征在于，所述阀门为电控阀。

4.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，所述烟道支路包括分别可开启或闭合的第一烟道支路和第二烟道支路，所述第一烟道支路的第一端位于所述低温再热器和所述第一省煤器之间，所述第一烟道支路的第二端位于所述第一省煤器的下游；所述第二烟道支路的第一端位于所述低温过热器和所述第二省煤器之间，所述第二烟道支路的第二端位于所述第二省煤器的下游。

5.根据权利要求4所述的脱硝系统，其特征在于，所述第一烟道支路上设有第一烟气挡板，以用于调节所述第一烟道支路的烟气流量；所述第二烟道支路上设有第二烟气挡板，以用于调节所述第二烟道支路的烟气流量。

6.根据权利要求5所述的脱硝系统，其特征在于，所述第一烟气挡板和所述第二烟气挡板均为电动挡板。

7.根据权利要求4所述的脱硝系统，其特征在于，当燃煤机组负荷在30％THA-50％THA时，所述第一烟道支路开启；当燃煤机组负荷在50％THA-100％THA时，所述第二烟道支路开启。

8.根据权利要求7所述的脱硝系统，其特征在于，所述给水旁路上设置有阀门，所述阀门配置为当燃煤机组负荷在75％THA-30％THA降负荷时开启。

9.根据权利要求4所述的脱硝系统，其特征在于，所述烟道内还设有SCR脱硝装置，所述SCR脱硝装置位于所述烟道支路的第二端的下游。

10.根据权利要求9所述的脱硝系统，其特征在于，所述烟道内还设有温度传感器，所述温度传感器位于所述SCR脱硝装置和所述烟道支路的第二端之间。

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