CN205717147U - 一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统，包括炉膛、余热回收设备以及分别与炉膛连接的空预器入口风道和出口烟道；出口烟道上分别依次连接有省煤器的烟道、空预器的烟道、脱硝系统、一级换热器的烟道、二级换热器的烟道和电除尘装置；余热回收装置包括单向阀、第二高压换热器以及依次连接成闭环的汽轮机、第一低压加热器、第二低压加热器、第一高压换热器的介质管道、省煤器的介质管道、炉底水冷壁下联箱。该耦合系统结构简单、应用方便，不仅可大大提高脱硝系统的运行效率，降低氨逃逸率，避免或减轻空预器的低温腐蚀和堵塞情况的发生，而且能够降低汽轮机侧的热耗，提高锅炉热效率，提升机组整体的经济性。

Description

一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统

技术领域

本实用新型属于电力设备领域，特别涉及一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统。

背景技术

随着国家发改委、国家环保部、国家能源局发布《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》和《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，火电机组面临节能和减排的双重压力：在氮氧化物减排方面，氮氧化物排放指标需达到燃机标准；在节能方面，到2020年现役燃煤发电机组改造后，300MW机组平均供电煤耗低于310克/千瓦时，600MW机组平均供电煤耗低于300克/千瓦时。

在节能和减排双重压力下，当前全国火电机组还面临设备利用小时全面大幅下降的问题，机组负荷率降低，导致：一方面机组平均煤耗指标上升；另一方面机组在低负荷时，由于脱硝系统入口烟温偏低，影响脱硝系统的正常投运，一般情况下，脱硝系统正常的投运烟温区间为315-420℃，当机组负荷率较低时(如低于50％额定负荷)，脱硝系统入口烟温将低于脱硝系统最低投运温度，如果将脱硝系统强制投入，将导致氨逃逸率大幅升高，使空预器受热面积灰堵塞的可能性大大提高，在入炉煤硫分较高的情况下，空预器将会因硫酸氢铵在受热面的粘附，阻力在短期内大幅提高，有机组在短短一个月左右的时间，空预器烟气侧阻力从1.2kPa上升至3.0kPa，严重影响机组带负荷，同时影响风机耗电率升高，机组运行经济性降低；此外，空预器冷端还会发生较严重的低温腐蚀。

在火电机组整体负荷率大幅降低的情况下，为提高机组运行经济性，同时保证氮氧化物达标排放，响应国家节能减排的号召，需对火电机组的改造进行系统性考虑。当前对于解决机组全负荷脱硝系统投运的技术，和提高火电机组低负荷运行经济性的技术，均缺乏全面性的考虑，相关技术往往只关注其中某一方面，没有兼顾。

实用新型内容

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统。

技术方案：本实用新型提供的一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统，包括炉膛、余热回收设备以及分别与炉膛连接的空预器进出口风道和出口烟道；所述出口烟道上分别依次连接有省煤器的烟道、空预器的烟道、脱硝系统、一级换热器的烟道、二级换热器的烟道和电除尘装置；所述余热回收装置包括单向阀、第二高压换热器以及依次连接成闭环的汽轮机、第一低压加热器、第二低压加热器、第一高压换热器的介质管道、省煤器的介质管道、炉底水冷壁下联箱；所述单向阀、第二高压换热器的介质管道串联设置；所述第一高压换热器的介质管道和省煤器的介质管道之间的一段管路与单向阀、第二高压换热器的介质管道并联设置；所述第二高压换热器的蒸汽管道的一端与汽轮机连接，另一端与第一高压换热器的介质管道的入口连接；所述一级换热器的介质管道连接于第一低压加热器和第二低压加热器之间；二级换热器的二次风道、空预器的二次风道、炉膛依次连接。

作为改进，还包括控制阀，所述控制阀设于汽轮机和第二高压换热器的蒸汽管道之间。

作为另一种改进，还包括烟温检测装置、受热面壁温检测装置和水侧自动控制装置，所述烟温检测装置设置于一级换热器的烟道的入口处，所述受热面壁温检测装置设置于一级换热器的烟道的入口内壁上；水侧自动控制装置设于一级换热器的介质管道上，且与烟温检测装置、受热面壁温检测装置连接，烟温检测装置、受热面壁温检测装置输出检测信号至水侧自动控制装置。

作为另一种改进，还包括第二烟温检测装置、第二受热面壁温检测装置和第二水侧自动控制装置；所述第二烟温检测装置设置于二级换热器的烟道的入口处，所述第二受热面壁温检测装置设置于二级换热器的烟道的入口内壁上；所述第二水侧自动控制装置设于二级换热器的介质管道上，且与第二烟温检测装置、第二受热面壁温检测装置连接。

有益效果：本实用新型提供的耦合系统结构简单、应用方便，不仅可大大提高脱硝系统的运行效率，降低氨逃逸率，避免或减轻空预器的低温腐蚀和堵塞情况的发生，而且能够降低汽轮机侧的热耗，提高锅炉热效率，提升机组整体的经济性，具有节能减排、增强设备可靠性的综合效益。

该耦合系统是针对火力发电机组长期低负荷运行，机组经济性较差，脱硝系统低负荷时不能正常投运，同时空预器因硫酸氢铵发生堵塞和低温腐蚀而设计的。该系统通过在现有汽轮机出口给水管路上，增加一列高压加热器，与现有给水管路并联，从汽轮机一抽之前引一股蒸汽作为高温汽源，在机组给水温度低于额定负荷设计值时，通过投运此高压加热器，使给水温度部分负荷时能达到额定负荷下设计值，通过提高省煤器入口水温，减少省煤器吸热量，抬升脱硝系统入口烟温，使脱硝系统在低负荷下也能正常投运，这样一方面提高了脱硝系统的运行效率，降低氨逃逸率，另一方面能够降低汽轮机侧的热耗，提高汽轮机的经济性；但由于烟气温度的抬升，将导致排烟温度的提升，影响锅炉热效率降低，因此，通过在空预器出口的尾部烟道中增加两级烟气换热装置，其中一级换热器用于加热凝结水，二级换热器用于加热空预器入口冷风，在保证烟气换热面壁面温度高于烟气酸露点的情况下，充分回收烟气余热，提高机组整体经济性，同时通过提高空预器入口温度和排烟温度，有利于降低低温腐蚀和受热面积灰堵塞发生的可能性，因此，此节能减排耦合系统对火电机组具有节能减排、增强设备可靠性的综合性效益。

附图说明

图1为本实用新型全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统作出进一步说明。

全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统，见图1，包括炉膛1、余热回收设备2以及分别与炉膛1连接的空预器进出口风道3和出口烟道4；出口烟道4上分别依次连接有省煤器5的烟道、空预器6的烟道、脱硝系统10、一级换热器7的烟道、二级换热器8的烟道和电除尘装置9；余热回收装置2包括单向阀17、第二高压换热器16以及依次连接成闭环的汽轮机11、第一低压加热器12、第二低压加热器13、第一高压换热器14的介质管道、省煤器5的介质管道、炉底水冷壁下联箱15，以及相关设备和部件；单向阀17、第二高压换热器16的介质管道串联设置；第一高压换热器14的介质管道和省煤器5的介质管道之间的一段管路与单向阀17、第二高压换热器16的介质管道并联设置；第二高压换热器16的蒸汽管道的一端与汽轮机11连接，另一端与第一高压换热器14的介质管道的入口连接；一级换热器7的介质管道连接于第一低压加热器12和第二低压加热器13之间；二级换热器8的二次风道、空预器6的二次风道、炉膛1依次连接。汽轮机11和第二高压换热器16的蒸汽管道之间设有控制阀18。

还包括烟温检测装置19、受热面壁温检测装置20和水侧自动控制装置21，烟温检测装置19设置于一级换热器7的烟道的入口处，受热面壁温检测装置19设置于一级换热器7的烟道的入口内壁上；水侧自动控制装置21设于一级换热器7的介质管道上，且与烟温检测装置19、受热面壁温检测装置20连接。

还包括第二烟温检测装置22、第二受热面壁温检测装置23和第二水侧自动控制装置24；第二烟温检测装置22设置于二级换热器8的烟道的入口处，第二受热面壁温检测装置23设置于二级换热器8的烟道的入口内壁上；第二水侧自动控制装置24设于二级换热器8的介质管道上，且与第二烟温检测装置23、第二受热面壁温检测装置24连接。

汽轮机11和第一低压加热器12之间、第二低压加热器13和第一高压换热器14之间、炉底水冷壁下联箱15和汽轮机11之间可分别独立的串联其他设备，以实现本实用新型的目的。

该系统的运行原理：

(1)从炉膛1出来的烟气经省煤器5加热后，进入脱硝系统10中脱硝；脱硝后的烟气在空预器6的烟道中降温后进入一级换热器7继续降温，再进入二级换热器8中降温，最后经电除尘装置9处理后排放；冷空气经入二级换热器8升温，再进入空预器6升温后进入炉膛1内。

(2)由于脱硝系统10入口烟温的抬升，导致整个尾部烟温的抬升，同时由于空预器6入口风温的抬升，也将进一步抬升空预器6出口烟温。通过在空预器6出口布置一级换热器7，回收部分较高品质的烟温余热，用于加热第一低压加热器12与第二低压加热器13之间的部分凝结水，管路采取并联布置，在水侧管路上布置有自动调节装置，一级换热器7烟气侧布置有烟温检测装置19和受热面壁温检测装置20，水侧自动控制装置21依据水温升和烟温降的实际情况，合理控制水侧工质流量；同时，此系统可以在必要时解列。

(3)在一级换热器7后电除尘9之前布置二级换热器8，此二级换热器8用于回收温度相对较低的烟气余热，此余热用于加热空预器入口冷二次风，回收烟气余热，抬升空预器冷端温度，为保证换热烟气温度高于烟气酸露点温度，需布置相应的壁温和烟温测点，换热器水侧布置有自动调节装置，合理控制进入换热器的工质流量，保证受热面的长期安全稳定运行。

(4)第一高压换热器14和省煤器5之间的管路上上并联设置第二高压换热器15，通过从汽轮机一抽之前引出一路高温蒸汽，作为加热器高温热源，当机组实际给水温度低于额定负荷设计值时，通过调节给水管路上的调节阀门，同时调节高温蒸汽的调节阀门，使给水温度达到额定负荷下的设计值，提高部分负荷下省煤器入口水温，减少省煤器吸热量，提高脱硝系统入口烟温，保证脱硝系统的正常高效投运，降低氨逃逸率。

现以国电建投布连电厂660MW机组为例，机组年平均负荷率约60％，且一年中除第三季度外，其他时间均以低负荷运行为主，影响机组平均供电煤耗上升；同时，机组在低负荷下，脱硝系统入口烟温低于300℃，需强制投入脱硝系统，导致氨逃逸率偏高，影响空预器积灰堵塞可能性增大。

针对上述情况，通过采用本实用新型全负荷脱硝与烟气余热利用节能减排耦合系统，改造现有机组；此系统实施后，可实现机组全负荷脱硝系统的正常投运，同时能够降低机组供电煤耗，具有很好的节能减排综合效益。

通过增加第二高压换热器，提高部分负荷下给水温度达到额定负荷下的设计值，降低汽轮机侧热耗，可使平均供电煤耗下降约1g/kWh。

通过增设一级换热器，回收部分较高品质的烟气余热，用于加热第一低压加热器和第二低压加热器之间的部分凝结水，减少汽轮机抽气量，可使平均供电煤耗下降约2.0g/kWh。

通过增设二级换热器，回收部分较低品质的烟气余热，用于加热空预器入口冷二次风，提高锅炉热效率，使机组平均供电煤耗下降约0.5g/kWh。

通过抬升部分负荷下脱硝系统入口烟温，保证机组脱硝系统在全负荷工况下正常高效投运，为氮氧化物达标排放提供了保障。

通过提高空预器冷端综合温度，有利于避免冷端低温腐蚀，以及因硫酸氢铵粘附而导致的空预器积灰堵塞，提高了机组运行的安全性和稳定性。

此系统需要增加相应的泵，在烟道中布置受热面，增加了引风机的耗电率，因此综合考虑，此系统能够降低平均供电煤耗约3.0g/kWh，同时，此系统的投运能够保障脱硝系统全负荷正常高效投运，因此具有显著的节能环保效益。

Claims (4)

1.一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统，其特征在于：包括炉膛(1)、余热回收设备(2)以及分别与炉膛(1)连接的空预器进出口风道(3)和出口烟道(4)；所述出口烟道(4)上分别依次连接有省煤器(5)的烟道、空预器(6)的烟道、脱硝系统(10)、一级换热器(7)的烟道、二级换热器(8)的烟道和电除尘装置(9)；所述余热回收装置(2)包括单向阀(17)、第二高压换热器(16)以及依次连接成环的汽轮机(11)、第一低压加热器(12)、第二低压加热器(13)、第一高压换热器(14)的介质管道、省煤器(5)的介质管道、炉底水冷壁下联箱(15)；所述单向阀(17)、第二高压换热器(16)的介质管道串联设置；所述第一高压换热器(14)的介质管道和省煤器(5)的介质管道之间的一段管路与单向阀(17)、第二高压换热器(16)的介质管道并联设置；所述第二高压换热器(16)的蒸汽管道的一端与汽轮机(11)连接，另一端与第一高压换热器(14)的介质管道的入口连接；所述一级换热器(7)的介质管道连接于第一低压加热器(12)和第二低压加热器(13)之间；二级换热器(8)的二次风道、空预器(6)的二次风道、炉膛(1)依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统，其特征在于：还包括控制阀(18)，所述控制阀(18)设于汽轮机(11)和第二高压换热器(16)的蒸汽管道之间。

3.根据权利要求1所述的一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统，其特征在于：还包括烟温检测装置(19)、受热面壁温检测装置(20)和水侧自动控制装置(21)，所述烟温检测装置(19)设置于一级换热器(7)的烟道的入口处，所述受热面壁温检测装置(19)设置于一级换热器(7)的烟道的入口内壁上；水侧自动控制装置(21)设于一级换热器(7)的介质管道上，且与烟温检测装置(19)、受热面壁温检测装置(20)连接。

4.根据权利要求1所述的一种全负荷脱硝与烟气余热利用及空预器防腐防堵耦合系统，其特征在于：还包括第二烟温检测装置(22)、第二受热面壁温检测装置(23)和第二水侧自动控制装置(24)；所述第二烟温检测装置(22)设置于二级换热器(8)的烟道的入口处，所述第二受热面壁温检测装置(23)设置于二级换热器(8)的烟道的入口内壁上；所述第二水侧自动控制装置(24)设于二级换热器(8)的介质管道上，且与第二烟温检测装置(23)、第二受热面壁温检测装置(24)连接。