一種提高scr系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器，在連接省煤器進(jìn)口聯(lián)箱的給水管路上設(shè)置一條旁路，該旁路分成兩股支路，一條支路引出與省煤器中間聯(lián)箱相連，另一條與省煤器出口聯(lián)箱引出管相連，在兩條支管內(nèi)沿著流體流動的方向分別依次設(shè)置有單通閥、截止閥和流量調(diào)節(jié)閥。采用本發(fā)明是利用調(diào)節(jié)兩支路閥門的開度來調(diào)節(jié)旁路分流介質(zhì)的流量，從而通過減少省煤器系統(tǒng)的換熱量來控制省煤器出口煙氣溫度，使原本達(dá)不到SCR投運(yùn)條件的低負(fù)荷工況能夠滿足SCR投運(yùn)的溫度要求，有效地提高了電廠SCR脫硝系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時間，低負(fù)荷工況下SCR系統(tǒng)中煙氣溫度的提升導(dǎo)致SCR催化劑的活性升高，SCR系統(tǒng)脫硝能力增強(qiáng)，幫助電廠在更長時間范圍內(nèi)更好地達(dá)到環(huán)保指標(biāo)。
【專利說明】 —種提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電站鍋爐煙氣脫硝領(lǐng)域，具體指一種提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器。
【背景技術(shù)】
[0002]選擇性催化還原法(SCR)主要應(yīng)用于火力發(fā)電廠、機(jī)動車、船舶等領(lǐng)域，它的主要作用是脫除鍋爐或發(fā)動機(jī)燃燒所產(chǎn)生的氮氧化物。氮氧化物中NO占到約為95%，NO2占到約為5%，另外還含有少量的N2O,這些氣體排放到大氣中，會產(chǎn)生酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層耗損等危害，是環(huán)境大氣污染的重要來源之一。SCR技術(shù)是在催化劑的作用下，反應(yīng)物吸附在催化劑上發(fā)生反應(yīng)，生成對人類無害的N2和H2O,由于催化劑的存在，脫硝效率能夠達(dá)到很高的水平，選擇性催化還原法(SCR)已經(jīng)成為目前工業(yè)上最重要的脫硝技術(shù)。
[0003]我國的主要能源來自煤炭燃燒，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國67%的氮氧化物排放量來自于煤炭的燃燒，而火電廠氮氧化物產(chǎn)生量占全國總量的50%，因此控制火電廠氮氧化物排放是控制我國氮氧化物排放總量的重中之重。近年來在火力發(fā)電廠方面，國內(nèi)要求對未安裝脫硝設(shè)備的現(xiàn)役機(jī)組進(jìn)行加裝SCR系統(tǒng)的改造工作。SCR工藝系統(tǒng)的布置方式主要包括高溫高塵布置、高溫低塵布置以及低溫低塵布置，其中高溫高塵布置采用得最為普遍，即把SCR反應(yīng)器布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間，這種布置方式使進(jìn)入SCR脫硝系統(tǒng)的煙氣溫度保持在280°C?420°C，滿足多數(shù)催化劑的活性溫度區(qū)間，在活性溫度區(qū)間內(nèi)，SCR系統(tǒng)能獲得較好的效果，且脫硝性能隨著煙氣溫度的升高而升高。但當(dāng)煙氣溫度低于催化劑活性溫度區(qū)間下限時，催化劑活性較低，使得一方面脫硝效率較低，另一方面氨逃逸率較高，逃逸的氨會和煙氣中的硫氧化物反應(yīng)生成硫酸銨和硫酸氫銨，嚴(yán)重時會造成催化劑反應(yīng)通道和下游空氣預(yù)熱器的堵塞。但當(dāng)煙氣溫度高于催化劑活性溫度區(qū)間上限時，會使催化劑燒結(jié)或再結(jié)晶，減少催化劑的使用壽命。
[0004]考慮到溫度對SCR脫硝系統(tǒng)以及下游設(shè)備的影響，SCR系統(tǒng)的運(yùn)行溫度一般設(shè)計(jì)在300°C?400°C，在該溫度區(qū)間內(nèi)，催化劑能保證在較高的活性下運(yùn)行。由于電站的發(fā)電負(fù)荷受電網(wǎng)調(diào)度指揮，在用電高峰期，電站鍋爐保持在BMCR或高負(fù)荷工況下運(yùn)行，脫硝裝置的入口溫度能保證在SCR的投運(yùn)溫度區(qū)間內(nèi)，脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行。然而電站鍋爐無法長期高負(fù)荷運(yùn)行，在用電低峰期，電網(wǎng)對電站發(fā)電負(fù)荷的需求量較低，電站鍋爐在低負(fù)荷下運(yùn)行，此時SCR系統(tǒng)中煙氣的反應(yīng)溫度較低，由于催化劑的活性隨溫度降低而降低，因此脫硝效率也較低。此外，當(dāng)脫硝裝置入口煙氣溫度達(dá)不到脫硝系統(tǒng)投運(yùn)溫度下限時，脫硝系統(tǒng)停止運(yùn)行，氮氧化物的排放量增加，電站難以達(dá)到國家規(guī)定的環(huán)保指標(biāo)。另一方面雖然催化劑停止工作，但仍然處于煙氣的沖刷中，飛灰對催化劑的磨損沒有減少，導(dǎo)致催化劑的使用壽命降低。因此，在電站鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行工況下，保證SCR脫硝系統(tǒng)效率和提高SCR脫硝系統(tǒng)投運(yùn)時間是國內(nèi)脫硝領(lǐng)域技術(shù)上需要解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器，包括爐膛煙道外殼、設(shè)在爐膛煙道外殼內(nèi)的省煤器出口聯(lián)箱、與省煤器出口聯(lián)箱相連的一組省煤器懸吊管、與每個省煤器懸吊管連接的省煤器中間聯(lián)箱、與省煤器中間聯(lián)箱相連的一組省煤器蛇形管、與省煤器蛇形管相連的省煤器進(jìn)口聯(lián)箱以及與爐膛煙道外殼底部相連的SCR反應(yīng)器；所述省煤器進(jìn)口聯(lián)箱與省煤器出口聯(lián)箱之間設(shè)有一第一支路管，所述第一支路管沿著流體流動方向上分別依次設(shè)有第一單通閥、第一截止閥和第一流量調(diào)節(jié)閥，所述每個省煤器中間聯(lián)箱分別與第一支路管或者省煤器進(jìn)口聯(lián)箱之間設(shè)有一第二支路管，所述第二支路管沿著流體流動方向上分別依次設(shè)有第二單通閥、第二截止閥和第二流量調(diào)節(jié)閥。
[0007]進(jìn)一步地，所述SCR反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體、依次設(shè)在反應(yīng)器殼體內(nèi)的催化劑預(yù)留層、催化劑首層和催化劑第二層。
[0008]進(jìn)一步地，所述第二支管的一端通過三通管連接器與第一支管相連，第二支管的另一端與若干個省煤器中間聯(lián)箱通過焊接方式連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述爐膛煙道外殼底部設(shè)有一省煤器灰斗。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一支路管的兩端分別設(shè)有一三通管連接器。
[0011]有益效果:本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而方具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]本發(fā)明是采用利用調(diào)節(jié)兩支路閥門的開度來調(diào)節(jié)旁路分流介質(zhì)的流量，從而通過減少省煤器系統(tǒng)的換熱量來控制省煤器出口煙氣溫度，使原本達(dá)不到SCR投運(yùn)條件的低負(fù)荷工況能夠滿足SCR投運(yùn)的溫度要求，有效地提高了電廠中省煤器SCR脫硝系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時間，另一方面，低負(fù)荷工況下省煤器中SCR系統(tǒng)中煙氣溫度的提升導(dǎo)致SCR催化劑的活性升高，SCR系統(tǒng)脫硝能力增強(qiáng)，幫助電廠在更長時間范圍內(nèi)更好地達(dá)到環(huán)保指標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的第一支路管和第二支路管連接裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1和圖2所示，一種提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器，包括爐膛煙道外殼30、設(shè)在爐膛煙道外殼30內(nèi)的省煤器出口聯(lián)箱2、與省煤器出口聯(lián)箱2相連的一組省煤器懸吊管5、與每個省煤器懸吊管5連接的省煤器中間聯(lián)箱6、與省煤器中間聯(lián)箱6相連的一組省煤器蛇形管7、與省煤器蛇形管7相連的省煤器進(jìn)口聯(lián)箱14以及與爐膛煙道外殼30底部相連的SCR反應(yīng)器；所述省煤器進(jìn)口聯(lián)箱14與省煤器出口聯(lián)箱2之間設(shè)有一第一支路管3，所述第一支路管3沿著流體流動方向上分別依次設(shè)有第一單通閥9、第一截止閥8和第一流量調(diào)節(jié)閥4，所述每個省煤器中間聯(lián)箱6分別與第一支路管3或者省煤器進(jìn)口聯(lián)箱14之間設(shè)有一第二支路管10，所述第二支路管10沿著流體流動方向上分別依次設(shè)有第二單通閥13、第二截止閥12和第二流量調(diào)節(jié)閥11 ;所述爐膛煙道外殼30底部設(shè)有一省煤器灰斗16 ;所述SCR反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體31、依次設(shè)在反應(yīng)器殼體31內(nèi)的催化劑預(yù)留層18、催化劑首層19和催化劑第二層20 ;所述第二支路管3的一端通過三通管24與第一支路管3相連，第二支路管3的另一端與若干個省煤器中間聯(lián)箱6通過焊接方式連接；所述第一支路管的兩端分別設(shè)有一三通管連接器22、23。
[0017]電站中省煤器中的SCR脫硝系統(tǒng)的投運(yùn)條件根據(jù)SCR催化劑的活性溫度區(qū)間確定，一般設(shè)計(jì)在300°C?400°C。在低負(fù)荷運(yùn)行工況下，氣體從省煤器進(jìn)口煙氣I進(jìn)入，鍋爐省煤器出口煙氣15溫度低于300°C，而省煤器出口和SCR反應(yīng)器入口之間沒有換熱設(shè)備，故SCR反應(yīng)器入口煙氣17溫度和省煤器出口溫度近似相等，低于SCR系統(tǒng)投運(yùn)溫度區(qū)間的下限。若SCR入口煙氣17溫度低于SCR系統(tǒng)投運(yùn)溫度下限的幅度不大，開啟第二截止閥12，并逐步增加第二調(diào)節(jié)閥11閥門開度來控制第二支路管段10分流介質(zhì)的流量；若SCR入口煙氣17溫度低于SCR系統(tǒng)投運(yùn)溫度下限的幅度較大，開啟第一截止閥8，并逐步增加第一調(diào)節(jié)閥4的閥門開度來控制第一支路管段3分流介質(zhì)的流量；由于旁路的分流作用，參加換熱的介質(zhì)流量會減少，導(dǎo)致介質(zhì)和煙氣的換熱量減少，故煙氣在省煤器受熱面區(qū)域的放熱量減少，使省煤器出口煙氣15和SCR進(jìn)口煙氣17溫度升高超過300°C，達(dá)到SCR系統(tǒng)的投運(yùn)溫度區(qū)間，有效地提高了 SCR系統(tǒng)的投運(yùn)率和催化劑的有效使用時間。
[0018]本發(fā)明的一種SCR低負(fù)荷運(yùn)行的優(yōu)化方法和控制策略在實(shí)際工作時情況如下:
[0019]鍋爐省煤器系統(tǒng)換熱面主要由省煤器懸吊管5和省煤器蛇形管7組成，省煤器蛇形管7連接在進(jìn)口聯(lián)箱14和中間聯(lián)箱7之間，省煤器懸吊管5連接在中間聯(lián)箱7和出口聯(lián)箱2之間，省煤器蛇形管7的換熱面積大于省煤器懸吊管5，起到主要的換熱作用。在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行工況下，若省煤器出口煙氣15溫度低于SCR投運(yùn)溫度下限，且兩者相差幅度較小，此時開啟旁路第二截止閥12，并逐步增加第二調(diào)節(jié)閥11閥門開度來控制旁路的介質(zhì)流量，由于旁路的分流作用，在省煤器蛇形管7中參加換熱的介質(zhì)流量會減少，導(dǎo)致介質(zhì)和煙氣的換熱量減少，故煙氣在省煤器蛇形管7換熱區(qū)域的放熱量減少，從而使省煤器出口煙氣15溫度升高超過300°C。若省煤器出口煙氣15溫度和SCR投運(yùn)溫度下限相差較大，此時可以開啟旁路第一截止閥8，并逐步增加第一調(diào)節(jié)閥4閥門開度來控制旁路的介質(zhì)流量，由于此時旁路的介質(zhì)完全不進(jìn)入省煤器系統(tǒng)參加換熱，對提高省煤器出口溫度的影響更大，通過合理控制第一支路管和第二支路管的調(diào)節(jié)閥的開度，能夠靈活地控制省煤器的出口煙氣15的溫度。SCR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)投運(yùn)溫度區(qū)間為300°C?400°C，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)計(jì)三層催化劑，首層為預(yù)留層18，預(yù)留層下面為填裝有蜂窩式催化劑的兩催化劑床層19和20，由于省煤器出口和SCR反應(yīng)器入口之間沒有換熱設(shè)備，故進(jìn)入SCR第一層催化劑19的煙氣17溫度和省煤器出口溫度近似相等，達(dá)到SCR系統(tǒng)的投運(yùn)溫度區(qū)間，有效地提高了 SCR系統(tǒng)的投運(yùn)率和催化劑的有效使用時間。此外，介質(zhì)側(cè)的熱容量高于煙氣側(cè)，當(dāng)減少相同的換熱量時，煙氣側(cè)出口溫度升高的幅度大于介質(zhì)側(cè)出口溫度減少的幅度，因此對省煤器介質(zhì)出口溫度降低的對鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響較小，保證了本發(fā)明在工程中的可操作性。
[0020]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器，其特征在于:包括爐膛煙道外殼(30)、設(shè)在爐膛煙道外殼(30)內(nèi)的省煤器出口聯(lián)箱(2)、與省煤器出口聯(lián)箱(2)相連的一組省煤器懸吊管(5)、與每個省煤器懸吊管(5)連接的省煤器中間聯(lián)箱(6)、與省煤器中間聯(lián)箱(6)相連的一組省煤器蛇形管(7)、與省煤器蛇形管(7)相連的省煤器進(jìn)口聯(lián)箱(14)以及與爐膛煙道外殼(30)底部相連的SCR反應(yīng)器；所述省煤器進(jìn)口聯(lián)箱(14)與省煤器出口聯(lián)箱(2)之間設(shè)有一第一支路管(3)，所述第一支路管(3)沿著流體流動方向上分別依次設(shè)有第一單通閥(9)、第一截止閥(8)和第一流量調(diào)節(jié)閥(4)，所述每個省煤器中間聯(lián)箱(6)分別與第一支路管(3)或者省煤器進(jìn)口聯(lián)箱(14)之間設(shè)有一第二支路管(10)，所述第二支路管(10)沿著流體流動方向上分別依次設(shè)有第二單通閥(13)、第二截止閥(12)和第二流量調(diào)節(jié)閥(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器，其特征在于:所述SCR反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體(31)、依次設(shè)在反應(yīng)器殼體(31)內(nèi)的催化劑預(yù)留層(18)、催化劑首層(19 )和催化劑第二層(20 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器，其特征在于:所述第二支管(10)的一端通過三通管連接器(24)與第一支管(3)相連，第二支管(10)的另一端與若干個省煤器中間聯(lián)箱(6)通過焊接方式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器，其特征在于:所述爐膛煙道外殼(30 )底部設(shè) 有一省煤器灰斗(16 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高SCR系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行脫硝能力的省煤器，其特征在于:所述第一支路管(3)的兩端分別設(shè)有一三通管連接器。
【文檔編號】F23J15/02GK103900073SQ201410079471
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】司風(fēng)琪, 喻聰, 江曉明 申請人:東南大學(xué), 大唐南京環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司