CN209138350U - 一种实现并网即投入的烟气脱硝系统 - Google Patents

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张建忠
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Abstract

本公开提供了一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,包括烟道,所述烟道上按烟气流动方向依次设有一级省煤器、SCR反应器和二级省煤器,所述一级省煤器和二级省煤器按60%:40%的比例进行布置,所述烟道设有烟气旁路,所述烟气旁路用于将一级省煤器前的部分烟气通过管路直接引至SCR反应器入口处,所述烟气旁路与烟道的连通接口处设有烟道挡板。本公开通过设置烟气旁路及对省煤器进行优化设计,提高了SCR反应器的进口烟温,保证了SCR反应器的脱硝效率。

Description

一种实现并网即投入的烟气脱硝系统
技术领域
本公开涉及燃煤电厂锅炉烟道脱硝技术领域,尤其涉及一种实现并网即投入的烟气脱硝系统。
背景技术
随着国家及地方标准对燃煤电厂锅炉NOx排放的严格要求,机组从开机带负荷开始和低负荷时无法投运脱硝装置将与相关规定产生无法避免的矛盾,因此,必须对锅炉排烟系统进行相应改造,以解决这一问题,保障脱硝投入率。
燃煤电厂锅炉的烟气脱硝工程,采用选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺,即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间,脱硝装置处理100%烟气量,超低排放要求反应器出口NOx浓度不高于50mg/Nm3。脱硝投入要求 SCR入口烟气最佳温度为320~400℃,机组负荷低于500MW时脱硝温度低于 320℃运行;由于电力负荷下滑,特别是冬季低负荷和深度调峰负荷低至350MW 以下时,脱硝装置SCR入口烟气温度已低于290℃,导致NOx排放、波动大,空预器腐蚀、堵塞、差压增大,机组面临被迫停运和被环保部门通报、考核风险。目前部分省份已经要求从开机带负荷开始,要求机组脱硝必须全时段投入,从长远看将成发展趋势。
实用新型内容
为了解决现有技术的不足,本公开提供了一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,该系统通过设置烟气旁路及对省煤器进行优化设计,提高了SCR反应器的进口烟温,保证了SCR反应器的脱硝效率。
为了实现上述目的,本公开的技术方案如下:
一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,包括烟道,所述烟道上按烟气流动方向依次设有一级省煤器、SCR反应器和二级省煤器,所述一级省煤器和二级省煤器按60%:40%的比例进行布置,所述烟道设有烟气旁路,所述烟气旁路用于将一级省煤器前的部分烟气通过管路直接引至SCR反应器入口处,所述烟气旁路与烟道的连通接口处设有烟道挡板。
进一步的,所述二级省煤器通过管路直接与锅炉给水相连,所述锅炉给水经过二级省煤器加热后,通过连接管道再引至一级省煤器进行加热。
进一步的,所述一级省煤器和二级省煤器均为H型翅片省煤器。
进一步的,所述二级省煤器两侧对称布置有若干吹灰器。
进一步的,所述吹灰器为蒸汽吹灰器。
与现有技术相比,本公开的有益效果是:
1)本公开采用一、二级省煤器按60%:40%的比例布置,并将给水引至二级省煤器先加热,一级省煤器后加热,减少了SCR反应器前省煤器的吸热量,达到了提高SCR入口烟气温度的目的;
2)本公开的二级省煤器可以继续降低从脱硝装置SCR排出的烟气温度,从而保证空预器出口烟温不提高,保证锅炉效率,同时避免NOx排放超标被迫停机损失;
3)本公开采用的烟气旁路加优化后的一、二级省煤器可提高进入脱硝装置 SCR的烟气温度,做到低负荷和并网时脱硝系统的正常投运,实现全负荷脱硝的目标,满足未来越来越严格的环保政策,避免NOx排放超标被迫停机损失;
4)本公开的烟气脱硝系统优化了脱硝投入温度,减少氨逃逸,大大减缓对空预器的腐蚀和堵塞,可有效预防空预器差压增大,延长空预器寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本公开的系统结构示意图;
图中:1、一级省煤器;2、SCR反应器;3、二级省煤器;4、烟道旁路。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。
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。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中,术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词,并非特指本公开中任一部件或元件,不能理解为对本公开的限制。
本公开中,术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解,表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员,可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义,不能理解为对本公开的限制。
正如背景技术所介绍的,发明人认为现有的机组存在从开机带负荷开始和低负荷时无法投运脱硝装置的问题,为了解决如上的技术问题,本申请提出了一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,该系统通过设置烟气旁路及对省煤器进行优化设计,提高了SCR反应器的进口烟温,保证了SCR反应器的脱硝效率。
如图1所示,一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,包括烟道,所述烟道上按烟气流动方向依次设有一级省煤器1、SCR反应器2和二级省煤器3,所述一级省煤器1和二级省煤器3按60%:40%的比例进行布置,所述烟道设有烟气旁路4,所述烟气旁路4用于将一级省煤器1前的部分烟气通过管路直接引至 SCR反应器2入口处,所述烟气旁路4与烟道的连通接口处设有烟道挡板,通过烟气挡板调节进入烟气旁路的烟气份额。
具体实施中,本公开的省煤器可在原有的省煤器基础上进行改造,具体包括:
省煤器分级改造将原有的省煤器部分(靠近烟气下游的部分)40%受热面拆除,在SCR反应器2后增设一定的省煤器受热面,该部分省煤器称为二级省煤器3,剩下的原有部分省煤器称为一级省煤器1,一级省煤器1和二级省煤器2 按60%:40%的比例进行布置。
在某一实施中,按照光管计算,原省煤器面积减少7200m2,为了改造后不降低锅炉效率,在脱硝装置SCR出口增加H型省煤器面积为21000m2(管子及鳍片总有效换热面积,基管面积)。在脱硝装置SCR后布置的H型翅片管省煤器,设计值最大烟速为9.8m/s,符合H型翅片管省煤器的烟速要求。布置面积为21000m2,增加的H型省煤器约300吨(其中本体重量约270吨)。因安装位置对省煤器安装体积有一定的限制,因此分级后的省煤器全部更换为H型省煤器。 H型翅片省煤器较光管式省煤器具有翅化比高、比面积体积小的特点,同时更具有耐磨性。
在某一实施例中,还同时增加SCR出口省煤器,即二级省煤器的吹灰器单侧3只,共6只,并采用吹灰效果更好的蒸汽吹灰器进行吹灰。
所述二级省煤器3通过管路直接与锅炉给水相连,所述锅炉给水经过二级省煤器3加热后,通过连接管道再引至一级省煤器1进行加热。通过该设置,可减少SCR反应器2前省煤器的吸热量,提高SCR入口烟气温度。且二级省煤器3可以继续降低从SCR反应器中排出的烟气温度,从而保证空预器出口烟温不提高,保证锅炉效率,同时避免NOx排放超标被迫停机损失。
本公开可将空预器烟气侧阻力下降0.8KPa,一次风侧阻力下降0.3KPa,二次风侧阻力下降0.5KPa,带来的风机电耗节约收益214万/年,实现年降煤耗约 1.0g/kwh;原省煤器蛇形管由于布置原因,防磨防爆检查只能检查省煤器组上下表面区域,内部管排段无法检查,目前省煤器管排也存在磨损减薄的问题,改造后分级段的省煤器管排全部更换为新管排,机组泄漏非停几率至少降低80%。
与改造前相比,改造前后对过热汽汽温、再热汽温、喷水量等锅炉总体性能没有明显的影响,基本维持原状,锅炉各方面性能基本不变,锅炉运行控制方式基本不变。
本公开的省煤器分级改造后,满足50%THA负荷下脱硝入口烟温不低于 318℃,30%THA负荷以上脱硝入口烟温大于290℃脱硝装置正常投入,且在 75%THA-50%THA负荷区间不影响锅炉效率降低,其中THA意为热效率验收工况。具体改造前后的省煤器的面积及SCR入口烟温变化如表1所示。
表1
在具体实施中,烟气旁路4的入口可开在转向室处或一级省煤器1进口位置的烟道上,设置烟气挡板时,可增加部分钢结构,以固定烟气挡板。
烟气旁路4的增加,使得机组在低负荷运行时,可以通过抽取烟气加热从一级省煤器1出口过来的烟气,使低负荷时SCR2入口处烟气温度达到脱硝最低连续运行烟温以上。
具体实施中,在30%THA工况下,旁路烟气份额为20%、30%和40%时对应的脱硝入口烟气温度升高幅度分别为22.4℃、38.0℃和57℃;40%烟气旁路后的烟气温度接近脱混合后的脱硝入口烟温为316℃,接近脱硝装置投入最低限制温度。同时考虑较低的旁路烟气速度,以满足更低负荷时的流量(烟气流速和阻力)需求。
而在省煤器分级的基础上,30%THA工况时,40%旁路份额时脱硝入烟气温度可超过316℃;
当烟气旁路4份额40%时(无分级省煤器),并网时的脱硝入口烟气温度为 271.8℃,因烟气旁路尺寸选择充分考虑了烟气流速的影响,此时烟气旁路内的烟气流速设计仅为18.4m/s,完全可进一步通过打开烟道挡板增加主烟道阻力的方法进一步提高烟道旁路4的烟气份额来提高脱硝装置入口烟温度,使SCR2 入口处烟气温度达到脱硝装置正常运行温度。借鉴其它并网时即投脱硝装置的电厂经验,此温度下可投入脱硝装置。表2为改造后30%THA工况下,旁路烟气份额为20%、30%和40%以及未改造前的锅炉工况数据表。
表2在分级省煤器的基础上烟气旁路不同改造份额前后数据对比
计算参数 单位 改造前 方案1 方案2 方案3
给水流量 t 735 735 735 735
发电负荷 MW 200 200 200 200
旁路份额 —— 20% 30% 40%
主烟道烟气量 Nm<sup>3</sup>/h 1065701.8 852561.44 745991.26 639421.08
旁路烟气量 Nm<sup>3</sup>/h 0 213140.36 319710.54 426280.72
低再入口烟温 454 454.0 454.0 454.0
低再出口烟温 375 350.5 334 314
省煤器出口烟温 255 233.3 224.0 217.4
混合后烟温 —— 277.4 293.0 316.0
排烟温度 76.60 81.70 85.00 89.20
温升效果 —— 22.4 38.0 57.0
排烟热损失 4.50% 4.80% 4.99% 5.24%
影响锅炉效率△η 基点 0.30% 0.49% 0.74%
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述,但并非对本公开保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本公开的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,其特征在于:包括烟道,所述烟道上按烟气流动方向依次设有一级省煤器、SCR反应器和二级省煤器,所述一级省煤器和二级省煤器按60%:40%的比例进行布置,所述烟道设有烟气旁路,所述烟气旁路用于将一级省煤器前的部分烟气通过管路直接引至SCR反应器入口处,所述烟气旁路与烟道的连通接口处设有烟道挡板。
2.如权利要求1所述的一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,其特征在于,所述二级省煤器通过管路直接与锅炉给水相连,所述锅炉给水经过二级省煤器加热后,通过连接管道再引至一级省煤器进行加热。
3.如权利要求1所述的一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,其特征在于,所述一级省煤器和二级省煤器均为H型翅片省煤器。
4.如权利要求1所述的一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,其特征在于,所述二级省煤器两侧对称布置有若干吹灰器。
5.如权利要求4所述的一种实现并网即投入的烟气脱硝系统,其特征在于,所述吹灰器为蒸汽吹灰器。
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