CN107687634A - 锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用*** - Google Patents

锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及锅炉全负荷脱硝投运及排烟余热利用领域，特别公开了一种锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***。该***包括锅炉，锅炉的烟气通道内沿烟气前进方向依次安装有低温加热器、省煤器、脱硝装置、空气预热器和电除尘器，其特征在于：所述烟气通道在低温过热器入口与脱硝装置入口之间设置有高温脱硝旁路烟道；烟气通道在脱硝装置出口与电除尘器入口之间设置有空预器旁路烟道，且空预器旁路烟道内沿烟气前进方向依次设置有高温省煤器和中温省煤器。本发明可实现锅炉低负荷条件下脱硝装置有效投用，解决锅炉负荷降低脱硝装置解列的问题；并实现烟气余热的梯级利用，有效排挤高能级抽汽，增加发电负荷，提升电厂整体效益。

Description

锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***
（一）技术领域
本发明涉及锅炉全负荷脱硝投运及排烟余热利用领域，特别涉及一种锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***。
（二）背景技术
目前，国内火力发电厂广泛采用SCR（选择性催化还原法）控制NOx的排放，催化剂最佳反应温度区间为300℃～420℃。脱硝装置的进口烟气温度随锅炉负荷变化而变化，当锅炉负荷较低时，脱硝装置进口烟气温度较低，一方面会造成催化剂活性降低，另外一方面，还原剂氨与烟气中的SO3反应生成硫酸氢氨会沉积在催化剂上，进一步降低催化剂的活性，甚至造成催化剂不可逆的活性降低。
此外，锅炉燃烧各项热损失中，排烟热损失是最大一项。常规回收烟气余热的方式是在烟道内布置低温省煤器，加热末级低加凝结水，表面上可大量回收烟气余热，但是该余热的能级较低，造成凝结水回水点与取出点位置仅能提升一级或两级低加，因此产生的效益偏低。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种节能降耗、保护空气预热器的锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，包括连接送风管道的锅炉，锅炉的烟气通道内沿烟气前进方向依次安装有低温加热器、省煤器、脱硝装置、空气预热器和电除尘器，其中空气预热器同时安装在送风管道内，其特征在于：所述烟气通道在低温过热器入口与脱硝装置入口之间设置有高温脱硝旁路烟道，且高温脱硝旁路烟道内设置有旁路烟道关断挡板A，烟气通道内设置有位于省煤器出口位置的主烟道调节挡板B和位于电除尘器入口的低温省煤器；烟气通道在脱硝装置出口与电除尘器入口之间设置有空预器旁路烟道，且空预器旁路烟道内沿烟气前进方向依次设置有旁路烟道调节挡板、高温省煤器和中温省煤器；送风管道内设置有位于空气预热器前的暖风器和位于空气预热器后的高温暖风器，高温暖风器的进出口分别与连接汽轮机的三号抽汽引出管道和三号抽汽引回管道连通。
本发明在烟气通道上设置与其并联的高温脱硝旁路烟道，在锅炉较高负荷时，主烟道调节挡板全开，旁路烟道关断挡板A全关。一般当脱硝装置进口烟温低于300℃时，开启旁路烟道关断挡板A至全开状态；随着锅炉负荷降低，当旁路烟道关断挡板A全开后，仍不能满足脱硝装置入口烟温需求时，开始逐步关小主烟道调节挡板，增加高温脱硝旁路烟道的烟气流量，在25%负荷以上满足脱硝装置入口烟温300℃左右。
本发明的更优技术方案为：
所述高温省煤器的进出水口分别连接高温省煤器入口管道和高温省煤器出口管道，高温省煤器入口管道上安装有高温省煤器入口管道关断阀和高温省煤器调节阀，高温省煤器出口管道上安装有高温省煤器出口管道关断阀，高温省煤器入口管道和高温省煤器出口管道均连接省煤器的省煤器给水管道，省煤器给水管道上安装有给水泵。
高温省煤器布置在空预器旁路烟道内，水路与高温省煤器入口管道、高温省煤器出口管道连接，并设置相应阀门用于水路***启闭连接。高温省煤器与给水***并联运行，取水自给水泵出口；部分给水进入高温省煤器，经烟气加热后在省煤器入口给水管道汇合，可排挤高加抽汽，增加发电量；高温省煤器的水阻由给水泵克服。
所述中温省煤器的进出水口分别连接中温省煤器入口管道和中温省煤器出口管道，中温省煤器入口管道上安装有升压泵并连接低压加热器的凝结水管道，且在凝结水管道上安装有凝结水泵，中温省煤器出口管道连接除氧器入口。
中温省煤器布置在高温省煤器出口，与低压加热器、升压泵连接，并设置相应阀门用于水路***启闭。中温省煤器与凝结水***并联运行，取水自低压加热器凝结水，在旁路烟道内吸收高温省煤器出口烟气余热，降低烟气温度，循环水升温后回水至除氧器入口，排挤低加抽汽；中温省煤器的水阻由循环泵克服。
所述低温省煤器的进水口上安装有低温省煤器入口管道，低温省煤器入口管道上安装有循环泵并连接低压加热器的凝结水管道，低温省煤器的出水口连接暖风器的暖风器入口管道，暖风器的暖风器回水管道连接低压加热器的凝结水管道。
低温省煤器布置在电除尘器入口，与低压加热器、暖风器及循环泵连接，与凝结水***并联连接，并设置相应阀门用于水路***启闭。暖风器布置在空气预热器入口风道内。由于空预器旁路烟道将部分空预器烟气旁路，造成一二次热风温度降低。为弥补锅炉送风加热不足，设置暖风器连接低温省煤器及低加凝结水***，循环水来自低加凝结水，回水至凝汽器出口管道。循环水进入低温省煤器吸收烟气余热后进入暖风器，利用低温烟气余热与低加凝结水热量共同加热锅炉送风，加热锅炉送风至70℃左右，提高一二次热风温度，弥补空气预热器出力不足问题；低温省煤器的水阻由循环泵克服。
所述低温过热器、省煤器、高温省煤器、中温省煤器和低温省煤器的循环介质入口、出口方向均与烟气通道内的烟气前进方向相反，实现热量的对流交换，提高换热效率。
所述低温过热器、省煤器、高温省煤器、中温省煤器和低温省煤器均为模块化设计，可实现模块独立切除，解决局部泄露换热器无法运行的问题；且各烟气化热器的进、出口均设置集箱。
高温暖风器布置在热一、二次风出口风道内，加热蒸汽管路与三号抽汽管道连接。由于汽轮机三号抽汽普遍存在过热度较高问题，可利用部分蒸汽显热加热热一、二次风，提高风温约15～20℃，有效增加输入锅炉热量，提高锅炉效率。
高温脱硝烟气旁路内设置的旁路烟道关断挡板A，控制在机组低负荷时旁通烟道可通流15-20%烟气量；空预器旁路烟道内设置的旁路烟道调节挡板B，控制主烟道及旁路烟道的烟气量，旁路烟道的烟气量占烟气总量的10%-35%。
本发明的有益效果是：
通过锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，可实现锅炉低负荷条件下脱硝装置有效投用，解决锅炉负荷降低脱硝装置解列的问题；并实现烟气余热的梯级利用，有效排挤高能级抽汽，增加发电负荷，提升电厂整体效益；此外电除尘入口烟温降低，有效降粉尘比电阻，提高电除尘器的除尘效率。
***所回收的烟气余热用于两部分，一部分高能级热能用于加热汽轮机凝结水实现节煤，另一部分低能级热能用于加热入炉冷风，提高一二次热风温度，弥补空气预热器出力不足问题；并提高空气预热器冷段综合金属壁温，保护空气预热器，冬季可替代常规蒸汽暖风器，节省耗汽。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中，1锅炉，2低温过热器，3省煤器，4高温脱硝旁路烟道，5旁路烟道关断挡板A，6主烟道调节挡板，7脱硝装置，8空气预热器，9送风管道，10省煤器给水管道，11高温省煤器，12中温省煤器，13旁路烟道调节挡板B，14空预器旁路烟道，15高温省煤器入口管道，16高温省煤器入口管道关断阀，17高温省煤器出口管道，18高温省煤器出口管道关断阀，19高温省煤器调节阀，20电除尘器，21中温省煤器出口管道，22升压泵，23中温省煤器入口管道，24低温省煤器，25低温省煤器入口管道，26暖风器入口管道，27暖风器，28循环泵，29暖风器回水管道，30高温暖风器，31三号抽汽引出管道，32三号抽汽引回管道，33三号抽汽关断阀。
（五）具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括连接送风管道9的锅炉1，锅炉1的烟气通道内沿烟气前进方向依次安装有低温加热器2、省煤器3、脱硝装置7、空气预热器8和电除尘器20，其中空气预热器8同时安装在送风管道9内，所述烟气通道在低温过热器2入口与脱硝装置7入口之间设置有高温脱硝旁路烟道4，且高温脱硝旁路烟道4内设置有旁路烟道关断挡板A5，烟气通道内设置有位于省煤器3出口位置的主烟道调节挡板6和位于电除尘器20入口的低温省煤器24；烟气通道在脱硝装置7出口与电除尘器20入口之间设置有空预器旁路烟道14，且空预器旁路烟道14内沿烟气前进方向依次设置有旁路烟道调节挡板B13、高温省煤器11和中温省煤器12；送风管道9内设置有位于空气预热器8前的暖风器27和位于空气预热器8后的高温暖风器30，高温暖风器30的进出口分别与连接汽轮机的三号抽汽引出管道31和三号抽汽引回管道32连通。
所述高温脱硝旁路烟道4在锅炉较高负荷时，主烟道挡板6全开，旁路烟道调节挡板A5全关。一般当脱硝装置进口烟温低于300℃时，开启旁路烟道关断挡板A5至全开状态；随着锅炉负荷降低，当挡板全开后，仍不能满足脱硝装置入口烟温需求时，开始逐步关小主烟气调节挡板6，增加流经脱硝旁路烟道4烟气流量，在25%负荷以上提高脱硝装置入口烟温至300℃左右。
所述高温省煤器11布置在空预器旁路烟道14内，出入口分别连接高温省煤器入口管道15和高温省煤器出口管道17，与高加给水管路成并联连接。高加给水经高温省煤器入口管道15进入高温省煤器11，利用高温烟气加热进入高温省煤器出口管道17，返回高加出口与给水混合，排挤高加抽汽，可取得较高的余热利用效率，大大提高发电量。通过调整高温省煤器调节阀19开度控制水量，水阻由给水泵克服。管路中设置高温省煤器入口管道关断阀16和高温省煤器出口管道关断阀18用于水路启闭。
由于高温省煤器11出口烟温依然较高，在其出口布置中温省煤器12，利用烟气余热加热低压凝结水。中温省煤器12分别连接中温省煤器出口管道21、升压泵22和中温省煤器入口管道23，与凝结水***成并联连接。取水自低加***，经中温省煤器12加热后回至除氧器入口，利用中温烟气加热凝结水排挤低加抽汽，提高发电量。
低温省煤器24布置在电除尘器30入口，与低温省煤器入口管道25、循环泵28、暖风器入口管道26连接，暖风器27出口与暖风器回水管道29连接。低温省煤器24取水自低加凝结水***，经烟气加热后进入暖风器，放热后返回凝汽器出口管路，利用低温烟气余热和低加凝结水热量共同加热锅炉送风，加热锅炉送风提升至70℃左右，提高一二次热风温度，弥补空气预热器出力不足问题。管路中设置相应阀门用于水路启闭及水量调节。
烟气经过低温省煤器24换热后降至90℃进入电除尘器20，电除尘入口烟温降低，有效降粉尘比电阻，有效脱除SO3，提高电除尘器的除尘效率。
高温暖风器30布置在热一、二次风道内，与三号抽汽引出管道31和三号抽汽引回管道32连接，利用三号抽汽部分显热加热热一、二次风，提高风温约15～20℃，有效增加输入锅炉热量，提高锅炉效率。在原抽汽管道上设置三号抽汽关断阀33。
各烟气换热器位于烟道内，并且其循环介质入口、出口方向与烟道内烟气前进方向相反。各烟气换热器均为模块化设计，可实现模块独立切除，解决局部泄漏换热器无法运行的问题。各烟气换热器的进、出口均设置集箱。
高温脱硝旁路烟道4在锅炉低负荷时投运，控制脱硝装置入口烟温在300℃左右，在锅炉高负荷时停用。高温省煤器11、中温省煤器12和低温省煤器24相互协调，实现烟气余热的有效分配和梯级高效利用，提高电厂整体运行效益。
通过控制旁路烟道关断挡板Ａ5和主烟道调节挡板6，控制脱硝旁路烟道的烟气通过量在低负荷时约占总烟量的15～20%。通过调整旁路烟道调节挡板B13开度，控制空预器旁路烟道的烟气通过量约占总烟量的10～35%。
通过设置锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，可实现脱硝装置全负荷安全运行，并且在50%以下低负荷段仍能高效回收烟气余热，避免单一提升脱硝装置入口烟温的效率降低问题。通过设置空预器旁路烟道可降低空预器烟气压降。设置高温暖风器，可有效提高节标煤量，机组各负荷工况下，平均降低发电标煤耗4～5g/kWh左右。
除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (6)

1.一种锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，包括连接送风管道（9）的锅炉（1），锅炉（1）的烟气通道内沿烟气前进方向依次安装有低温加热器（2）、省煤器（3）、脱硝装置（7）、空气预热器（8）和电除尘器（20），其中空气预热器（8）同时安装在送风管道（9）内，其特征在于：所述烟气通道在低温过热器（2）入口与脱硝装置（7）入口之间设置有高温脱硝旁路烟道（4），且高温脱硝旁路烟道（4）内设置有旁路烟道关断挡板A（5），烟气通道内设置有位于省煤器（3）出口位置的主烟道调节挡板（6）和位于电除尘器（20）入口的低温省煤器（24）；烟气通道在脱硝装置（7）出口与电除尘器（20）入口之间设置有空预器旁路烟道（14），且空预器旁路烟道（14）内沿烟气前进方向依次设置有旁路烟道调节挡板B（13）、高温省煤器（11）和中温省煤器（12）；送风管道（9）内设置有位于空气预热器（8）前的暖风器（27）和位于空气预热器（8）后的高温暖风器（30），高温暖风器（30）的进出口分别与连接汽轮机的三号抽汽引出管道（31）和三号抽汽引回管道（32）连通。
2.根据权利要求1所述的锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，其特征在于：所述高温省煤器（11）的进出水口分别连接高温省煤器入口管道（15）和高温省煤器出口管道（17），高温省煤器入口管道（15）上安装有高温省煤器入口管道关断阀（16）和高温省煤器调节阀（19），高温省煤器出口管道（17）上安装有高温省煤器出口管道关断阀（18），高温省煤器入口管道（15）和高温省煤器出口管道（17）均连接省煤器（3）的省煤器给水管道（10），省煤器给水管道（10）上安装有给水泵。
3.根据权利要求1所述的锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，其特征在于：所述中温省煤器（12）的进出水口分别连接中温省煤器入口管道（23）和中温省煤器出口管道（21），中温省煤器入口管道（23）上安装有升压泵（22）并连接低压加热器的凝结水管道，且在凝结水管道上安装有凝结水泵，中温省煤器出口管道（21）连接除氧器入口。
4.根据权利要求1所述的锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，其特征在于：所述低温省煤器（24）的进水口上安装有低温省煤器入口管道（25），低温省煤器入口管道（25）上安装有循环泵（28）并连接低压加热器的凝结水管道，低温省煤器（24）的出水口连接暖风器（27）的暖风器入口管道（26），暖风器（27）的暖风器回水管道（29）连接低压加热器的凝结水管道。
5.根据权利要求1所述的锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，其特征在于：所述低温过热器（2）、省煤器（3）、高温省煤器（11）、中温省煤器（12）和低温省煤器（24）的循环介质入口、出口方向均与烟气通道内的烟气前进方向相反。
6.根据权利要求1所述的锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用***，其特征在于：所述低温过热器（2）、省煤器（3）、高温省煤器（11）、中温省煤器（12）和低温省煤器（24）均为模块化设计。
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