CN207962700U - 一种基于热管技术的锅炉scr入口烟温调节装置 - Google Patents
一种基于热管技术的锅炉scr入口烟温调节装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，包括锅炉、热管传热装置、SCR反应器和空气预热器；所述锅炉和所述SCR反应器通过一烟道连通；所述SCR反应器与所述空气预热器连通；所述热管传热装置包括热管和调节旁路；所述热管两端封闭且分别与所述锅炉和所述SCR反应器连接；所述热管内部工作液可在管内进行循环传热；所述热管的蒸发端设置在所述锅炉尾部的烟道内；所述热管的冷凝端设置在所述SCR反应器入口处的烟道内；所述调节旁路包括储液罐、进液调节旁路和出液调节旁路；所述储液罐通过所述进液调节旁路、出液调节旁路与所述热管的绝热端连通。
Description
技术领域
本实用新型属于燃煤发电机组技术领域，具体涉及一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置。
背景技术
我国火电机组脱硝装置大多采用SCR工艺，SCR脱硝系统的核心是V2O5催化剂。SCR反应器的设计烟气温度一般为320-420℃，主要是由于烟气温度在340-380℃时催化剂活性最高，催化还原效率较高；如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，脱硝反应逃逸的氨与烟气中的SO3反应会生成硫酸氢氨或硫酸氨，一方面会沉积在催化剂表面，阻碍NH3与NO扩散到催化剂表面进行反应，以致催化剂中毒；另一方面，易造成空气预热器低温段的强烈腐蚀及堵塞，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏；如果反应温度过高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化。在目前国内电力市场环境下，燃煤机组负荷率逐年降低，而且随着国家对核电和新能源的大力投入，以及一批新建燃煤机组的投运，燃煤机组今后的负荷率会继续降低。且随着太阳能、风能等新能源装机容量的大量增加，需要更多火电机组参与调峰，目前部分省份深度调峰至30%负荷。
如果未改造，有的电厂的燃煤机组在50%负荷左右，SCR反应器的入口烟温就可能达不到运行要求。在30%负荷甚至未来的20%负荷下，SCR反应器的入口烟温要降低更多，在低负荷下提升烟温及脱硝温度是当前火电灵活性改造的重要课题。
传统的灵活性改造装置主要有三种，分别为加装省煤器旁路，加装烟气旁路，加装省煤器再循环系统。不过，由于脱硝装置往往为原烟道增加部分，空间相对局促，进一步的改造工作往往受制于现场条件，难以进行。
热管的工作原理就是利用蒸发制冷，使热管两端形成大温差，从而使热量快速传导。热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。热管一段为蒸发端，另一段为冷凝端，当热管一端受热时，吸液芯的毛细管中的液体迅速蒸发，蒸汽在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细管力的作用流回蒸发端，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。热管的正常工作过程是由液体的蒸发、蒸汽的流动、蒸汽的凝结和凝结液的回流组成的闭合循环。热管采用了液－气－液的相变传热，具有极高的传热效率，导热系数极高，比银、铜、铝等金属热导体高出几个数量级。有关资料表明一根直径为20mm的铜－水热管，其导热能力是同直径紫铜棒的1500倍。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，能够满足火电机组低负荷脱硝温度的要求，使机组低负荷下SCR反应器的入口烟气温度能保持在最佳温度范围内。
本实用新型的技术方案如下：
一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，包括锅炉、热管传热装置、SCR反应器和空气预热器；所述锅炉和所述SCR反应器通过一烟道连通；所述SCR反应器与所述空气预热器连通；所述热管传热装置包括热管和调节旁路；所述热管两端封闭且分别与所述锅炉和所述SCR反应器连接；所述热管内部工作液可在管内进行循环传热；所述热管的侧壁与所述调节旁路连通；所述热管的蒸发端设置在所述锅炉尾部的烟道内；所述热管的冷凝端设置在所述SCR反应器入口处的烟道内；所述调节旁路包括储液罐、进液调节旁路和出液调节旁路；所述储液罐两端通过所述进液调节旁路、出液调节旁路与所述热管的绝热端连通。
其中，所述热管沿所述锅炉尾部的烟道向上倾斜至所述SCR反应器入口的烟道；所述热管的蒸发端高度低于所述冷凝端高度。
其中，所述热管的蒸发端、冷凝端与烟道接触部位均设置防磨装置。
其中，所述调节旁路的进液调节旁路上依次设置有进液阀和截止阀，出液调节旁路上依次设置截止阀和出液阀；所述进液阀、出液阀和截止阀均为单向电磁阀。
其中，所述储液罐设有液位计和温度计，且内部设有电加热器。
其中，该装置还设置有一温度控制系统；所述温度控制系统包括温度传感器、进液控制器和出液控制器；所述温度传感器设置在SCR反应器入口处且与所述热管平行设置；所述温度传感器分别与所述进液控制器和出液控制器电连接；所述进液控制器分别与进液调节旁路上的进液阀、截止阀和电加热器电连接；所述出液控制器分别与所述出液调节旁路上的出液阀和截止阀电连接。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型基于热管技术，利用热管的超导性能，将锅炉尾部烟道烟气热量快速、及时传递至SCR反应器的入口烟气，以保证锅炉负荷较低时，SCR反应器的入口烟温能满足催化剂的允许运行温度。
2、本实用新型可根据负荷大小、烟温等参数，通过调节热管工作液流量，动态调整换热量，确保SCR反应器的入口烟温处于合理范围内。基于超导性能，动态调整时能迅速响应，且调整便捷。
3、本实用新型相对较独立，对锅炉热力系统影响很小。基于热管超强导热能力，所需热管管径较小，结构简单，利于现场安装、布置；管径小，导热面减少，热损失较低。
附图说明
图1为本实用新型的系统示意图；
图2为本实用新型热管及调节旁路的结构示意图；
图3为本实用新型温度控制系统的组成示意图。
附图标记：
1、锅炉；2、热管传热装置；21、热管；211、蒸发端；212、冷凝端；213、绝热端；22、调节旁路；221、储液罐；222、进液调节旁路；223、出液调节旁路；224、进液阀；225、出液阀；226、截止阀；23、吸液芯；24、管壁；3、SCR反应器；4、空气预热器；5、烟道；6、液位计；7、温度计；8、电加热器；91、温度传感器；92、进液控制器；93、出液控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。
如图1至2所示，一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，包括锅炉1、热管传热装置2、SCR反应器3和空气预热器4；所述锅炉1和所述SCR反应器3通过一烟道5连通；所述SCR反应器3与所述空气预热器4连通；所述热管传热装置2包括热管21和调节旁路22；所述热管21两端封闭且分别与所述锅炉1和所述SCR反应器3连接；所述热管21内部工作液可在管内进行循环传热；所述热管21的蒸发端211设置在所述锅炉1尾部的烟道5内，用于吸收锅炉1尾部热气；所述热管21的冷凝端212设置在所述SCR反应器3入口处的烟道5内，用于冷凝后在烟道5内释放热量；所述热管21通过自身的蒸发-冷凝-蒸发的循环过程，将锅炉1尾部的烟道5内的余热传递至所述SCR反应器3入口的烟道5内，从而保证SCR反应器3入口处的温度能够满足脱硝反应中催化剂的允许运行温度；所述调节旁路22包括储液罐221、进液调节旁路222和出液调节旁路223；所述储液罐221两端通过所述进液调节旁路222、出液调节旁路223与所述热管21的绝热端213连通；所述储液罐221能够调节通过热管21传递到SCR反应器3入口的烟道5内的烟温。
其中，所述热管21沿所述锅炉1尾部的烟道5向上倾斜至所述SCR反应器3入口的烟道5；所述热管21的蒸发端211高度低于所述冷凝端212高度，有助于热管21工作液冷凝后回流至蒸发端211。
其中，所述热管21的蒸发端211、冷凝端212与烟道5接触部位均设置防磨装置。
如图2所示，所述调节旁路22的进液调节旁路222上依次设置有进液阀224和截止阀226，出液调节旁路223上依次设置截止阀226和出液阀225；所述进液阀224、出液阀225和截止阀226均为单向电磁阀；所述储液罐221设有液位计6和温度计7，且内部设有电加热器8。
如图3所示，该装置还设置温度控制系统对SCR反应器3入口烟温进行调节，确保SCR反应器3入口烟温能始终处于催化剂合理温度范围内；所述温度控制系统包括温度传感器91、进液控制器92和出液控制器93；所述温度传感器91设置在SCR反应器3入口处且与所述热管21平行设置；所述温度传感器91分别与所述进液控制器92和出液控制器93电连接；所述温度传感器91能够感受SCR反应器3入口的烟温并传递温度控制信号给进液控制器92和出液控制器93；所述进液控制器92分别与进液调节旁路222上的进液阀224、截止阀226和电加热器8电连接；所述出液控制器223分别与所述出液调节旁路223上的出液阀225和截止阀226电连接；当在燃煤机组负荷相对较高时，当温度传感器91感受到SCR反应器3入口烟温较高时，通过进液控制器92控制打开进液调节旁路222上的进液阀224和截止阀226，通过出液控制器93控制关闭出液调节旁路223上的截止阀226和出液阀225，让热管21中部分工作液通过进液调节旁路222进入储液罐221，根据液位计6判断工作液流量合适后，再控制关闭进液调节旁路222上的进液阀224和截止阀226以储存部分工作液，对热管21的工作液流量进行调节从而降低热管21在冷凝端212处释放热量；当负荷较低时，SCR反应器3入口的烟温需要更大的提升幅度时，利用进液控制器92控制打开进液调节旁路222上的进液阀224和截止阀226以及电加热器8，当储液罐221内温度高于SCR反应器3入口烟温时，打开出液调节旁路223上的截止阀226和出液阀225，确保更多温度较高的工作液进入热管21中工作，从而提高热管21在冷凝端212释放的热量。
本实用新型的工作原理：
将所述热管21的蒸发端211嵌入在锅炉1尾部烟道5的高温区域，蒸发端211受高温烟气加热，内部工作液温度升高继而蒸发，此时蒸发端211的气压会迅速升高，当气压升高到饱和蒸汽压时热量将会通过潜热的形式传递给蒸汽，在这个工作过程中，由于蒸发端211的饱和蒸汽压不断的升高，导致冷凝端212的气压远低于蒸发端211的气压，这时蒸汽就会从蒸发端211流向冷凝端212，继而在冷凝端212发生冷凝放出潜热，放出的潜热会通过热管21的吸液芯23与管壁24将热量传递至管外，加热SCR反应器3入口烟道5的烟气。工作液释放完热量后将会沿吸液芯23回流，最终返回到蒸发端211，再继续进行下一次的热传递。在这个过程不断反复下热量将不断的从蒸发端211传递至冷凝端212，实现SCR反应器3入口烟温的加热。
当温度传感器91感受到SCR反应器3入口的烟温温度较高时，将温度控制信号传递给进液控制器92和出液控制器93，控制打开进液调节旁路222上的进液阀224和截止阀226，同时控制关闭出液调节旁路上的截止阀226和出液阀225，让部分工作液通过进液调节旁路222进入储液罐221，根据液位计6来判断热管21中工作液流量，根据液位计6来判断热管21中工作液流量，关闭进液调节旁路222上进液阀224和截止阀226存储部分工作液，对热管21的工作液流量进行调节从而调节传递的热量；
当温度传感器91感受到SCR反应器3入口的烟温较低时，将温度控制信号传递给进液控制器92和出液控制器93，利用进液控制器92控制打开进液调节旁路222上的进液阀224和截止阀226以及电加热器8，控制关闭出液调节旁路上的截止阀226和出液阀225，同时打开电加热器8，对储液罐221中的工作液进行加热，当储液罐221内温度高于SCR反应器3入口烟温时，打开出液调节旁路223上的截止阀226和出液阀225，确保更多温度较高的工作液进入热管21中工作，从而提高热管21在冷凝端212释放的热量。
以上对本实用新型的实施例所提供的一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置进行了详细介绍，对本领域技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (6)
1.一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，其特征在于：包括锅炉（1）、热管传热装置（2）、SCR反应器（3）和空气预热器（4）；所述锅炉（1）和所述SCR反应器（3）通过一烟道（5）连通；所述SCR反应器（3）与所述空气预热器（4）连通；所述热管传热装置（2）包括热管（21）和调节旁路（22）；所述热管（21）两端封闭且分别与所述锅炉（1）和所述SCR反应器（3）连接；所述热管（21）内部工作液可在管内进行循环传热；所述热管（21）的侧壁与所述调节旁路（22）连通；所述热管（21）的蒸发端（211）设置在所述锅炉（1）尾部的烟道（5）内；所述热管（21）的冷凝端（212）设置在所述SCR反应器（3）入口处的烟道（5）内；所述调节旁路（22）包括储液罐（221）、进液调节旁路（222）和出液调节旁路（223）；所述储液罐（221）两端通过所述进液调节旁路（222）、出液调节旁路（223）与所述热管（21）的绝热端（213）连通。
2.如权利要求1所述一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，其特征在于：所述热管（21）从所述锅炉（1）尾部的烟道（5）向上倾斜至所述SCR反应器（3）入口的烟道（5）；所述热管（21）的蒸发端（211）高度低于所述冷凝端（212）高度。
3.如权利要求2所述一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，其特征在于：所述热管（21）的蒸发端（211）、冷凝端（212）与烟道（5）接触部位均设置防磨装置。
4.如权利要求3所述一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，其特征在于：所述调节旁路（22）的进液调节旁路（222）上依次设置有进液阀（224）和截止阀（226），出液调节旁路（223）上依次设置截止阀（226）和出液阀（225）；所述进液阀（224）、出液阀（225）和截止阀（226）均为单向电磁阀。
5.如权利要求4所述一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，其特征在于：所述储液罐（221）设有液位计（6）和温度计（7），且内部设有电加热器（8）。
6.如权利要求5所述一种基于热管技术的锅炉SCR入口烟温调节装置，其特征在于：该装置还设置有一温度控制系统；所述温度控制系统（9）包括温度传感器（91）、进液控制器（92）和出液控制器（93）；所述温度传感器（91）设置在SCR反应器（3）入口处且与所述热管（21）平行设置；所述温度传感器（91）分别与所述进液控制器（92）和出液控制器（93）电连接；所述进液控制器（92）分别与进液调节旁路（222）上的进液阀（224）、截止阀（226）和电加热器（8）电连接；所述出液控制器（93）分别与所述出液调节旁路（223）上的出液阀（225）和截止阀（226）电连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109611819A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-12 | 上海电力学院 | 一种提高scr系统低负荷运行脱硝能力的省煤器 |
| CN113137621A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-07-20 | 山东大学 | 一种利用热管均温的烟道分配器 |
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2018
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |