CN111006516A - 一种煤气锅炉烟气余热利用*** - Google Patents

一种煤气锅炉烟气余热利用*** Download PDF

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王伟平
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Abstract

一种煤气锅炉烟气余热利用***，包括煤气锅炉、高温过热器、低温过热器、蒸发器、上级省煤器、中温SCR、上级空预器、低温SCR、下级省煤器、下级空预器、引风机、高温稀释风机、氨水蒸发器、喷氨***设备、空气压缩***，本方案同时设置有上级省煤器、中温SCR、上级空预器、低温SCR、下级省煤器、下级空预器，从而使上级省煤器出口烟气温度上升至300℃以上，显著提升中温SCR脱除NOx效率，再将烟气输送至低温SCR中进一步脱硝。通过以上设置，既充分利用烟气中的余热，又大幅提高中温SCR、低温SCR脱除NOx效率，确保烟气长期稳定达标排放，整个脱硝过程更加高效、安全、可靠，具有良好的经济效益。

Description

一种煤气锅炉烟气余热利用***
技术领域
本发明涉及烟气余热回收技术领域，尤其涉及一种煤气锅炉烟气余热利用***。
背景技术
随着国家及地方关于NOx特别排放标准的出台，铁合金企业生产过程中产生的NOx已成为尾气达标排放的重中之重。煤气锅炉燃烧从矿热炉输送的尾气后，煤气锅炉出口烟气温度高，经高温过热器、低温过热器、锅炉蒸发器换热后其温度仍然较高，通常在500℃以上，再将该烟气依次通过省煤器及中温SCR进行脱硝，但在实际运行过程中，上级省煤器出口烟气温度通常在240-280℃之间，而中温SCR脱硝的活性温度在280-400℃，致使中温SCR脱硝效果差，经中温SCR脱硝后烟气中NOx持续超标，即使再后续工序再设置低温SCR，烟气中NOx仍然超标，难以满足日益严峻的NOx排放要求。
发明内容
有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种煤气锅炉烟气余热利用***。
一种煤气锅炉烟气余热利用***，包括煤气锅炉、高温过热器、低温过热器、锅炉蒸发器、上级省煤器、中温SCR、上级空预器、低温SCR、下级省煤器、下级空预器、引风机、高温稀释风机、氨水蒸发器、喷氨***设备、空气压缩***，所述高温过热器、低温过热器、锅炉蒸发器依次设置于煤气锅炉烟气出口的烟道上，所述上级省煤器正上方设置喷氨格栅，所述上级省煤器一端与锅炉蒸发器相连接，所述中温SCR、上级空预器、低温SCR、下级省煤器、下级空预器依次设置于上级省煤器另一端正下方，所述引风机一端与下级空预器连接，所述引风机另一端与外部烟囱连接，所述氨水蒸发器第一入口通过高温稀释风机与上级省煤器一侧连接，所述氨水蒸发器第一出口与上级省煤器、锅炉蒸发器之间的烟道连接，所述喷氨***设备与氨水蒸发器第二入口连接，所述空气压缩***与氨水蒸发器第二入口连接。
优选的，所述高温过热器为蛇形管式换热器，所述低温过热器为蛇形管式换热器，所述锅炉蒸发器为鳍片管式锅炉蒸发器。
优选的，所述上级省煤器中鳍片管数量为下级省煤器中鳍片管数量的1/3~1/2。
优选的，所述上级省煤器入口烟气温度为T1，所述T1为500-560℃，所述上级省煤器出口烟气温度为T2，所述T2为300-400℃，所述上级空预器出口烟气温度为T3，所述T3为240-280℃，所述下级省煤器出口烟气温度为T4，所述T4为160-180℃，所述下级空预器出口烟气温度为T5，所述T5为115-125℃。
本方案同时设置有上级省煤器、中温SCR、上级空预器、低温SCR、下级省煤器、下级空预器，本方案将上级省煤器中的鳍片管数量设置为下级省煤器鳍片管数量的1/3~1/2，以减小上级省煤器对T1温度烟气的换热效率，从而使上级省煤器出口烟气温度稳定至280℃以上，确保中温SCR高效脱除T2温度烟气中的NOx，显著提升中温SCR脱除NOx效率，将经中温SCR的T2温度烟气输送至上级空预器中进行换热后，上级空预器出口烟气温度T3为240-280℃，再将T3温度烟气输送至低温SCR中进一步脱硝，大幅降低NOx的排放量，从而实现烟气中NOx的达标排放。通过以上设置，锅炉整体结构及性能基本保持不变，热效率不受影响，既充分利用烟气中的余热，又明显提升中温SCR入口烟气温度、低温SCR入口烟气温度，大幅提高中温SCR、低温SCR脱除NOx效率，确保烟气长期稳定达标排放，整个脱硝过程更加高效、安全、可靠，具有良好的经济效益。
附图说明
图1为一种煤气锅炉烟气余热利用***的示意图。
图2为本案烟气脱硝的局部连接示意图。
图3为通常情况下烟气脱硝的局部连接示意图。
图中：煤气锅炉11、高温过热器12、低温过热器13、锅炉蒸发器14、上级省煤器15、中温SCR16、上级空预器17、低温SCR18、下级省煤器19、下级空预器20、引风机21、氨水蒸发器22、喷氨***设备23、空气压缩***24、高温稀释风机25。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
参见图1、图2，本发明提供了一种煤气锅炉烟气余热利用***，包括煤气锅炉11、高温过热器12、低温过热器13、锅炉蒸发器14、上级省煤器15、中温SCR16、上级空预器17、低温SCR18、下级省煤器19、下级空预器20、引风机21、氨水蒸发器22、喷氨***设备23、空气压缩***24、高温稀释风机25，所述高温过热器12、低温过热器13、锅炉蒸发器14依次设置于煤气锅炉11烟气出口的烟道上，所述上级省煤器15正上方设置喷氨格栅，所述上级省煤器15一端与锅炉蒸发器14相连接，所述中温SCR16、上级空预器17、低温SCR18、下级省煤器19、下级空预器20依次设置于上级省煤器15另一端正下方，所述引风机21一端与下级空预器20连接，所述引风机21另一端与外部烟囱连接，所述氨水蒸发器22第一入口通过高温稀释风机25与上级省煤器15一侧连接，所述氨水蒸发器22第一出口通过喷氨格栅与上级省煤器15、锅炉蒸发器14之间的烟道连接，所述喷氨***设备23与氨水蒸发器22第二入口连接，所述空气压缩***24与氨水蒸发器22第二入口连接。
具体的，所述高温过热器12吸收煤气锅炉11出口烟气中的高温热量，并将来自低温过热器13中的饱和蒸汽进一步加热，所述高温过热器12一端与汽轮机通过主蒸汽管道连接，以将过热蒸汽输送至汽轮机中进行发电，所述低温过热器13吸收经高温过热器12换热后烟气中的热量，并将来自汽包中的饱和蒸汽进一步加热，所述锅炉蒸发器14吸收经低温过热器13换热后烟气中的热量，并将来自上级省煤器15中的热水加热成饱和蒸汽，经高温过热器12、低温过热器13、锅炉蒸发器14对煤气锅炉11出口烟气中的热量进行换热后，所述上级省煤器15入口烟气温度T1为500-560℃，所述上级省煤器15吸收T1温度烟气中的热量，并将来自下级省煤器19中的热水进一步加热，T1温度烟气经上级省煤器15换热后，所述上级省煤器15出口烟气温度T2为300-400℃，将该温度的烟气输送至中温SCR16中进行脱硝，由于烟气温度T2正好处于中温SCR16催化剂高效脱硝的活性温度范围之内，能够实现对烟气中NOx的高效脱除，将经中温SCR16脱NOx后的烟气输送至上级空预器17中，所述上级空预器17吸收中温SCR脱NOx后烟气中的热量，所述上级空预器17出口烟气温度T3为240-280℃，将该温度的烟气输送至低温SCR18中进行脱硝，其温度正好处于低温催化剂较高的活性温度范围之内，进一步脱除烟气中残留的NOx，经低温SCR18脱NOx的烟气输送至下级省煤器19中，所述下级省煤器19吸收T3温度烟气中的热量，并将下级省煤器19中的冷水加热为热水，所述下级省煤器19出口烟气温度T4为160-180℃，将该T4温度烟气输送至下级空预器20中，所述下级空预器20吸收T4温度烟气中的热量后，其出口烟气温度T5为115-125℃，再将T5温度烟气通过引风机21排至外部烟囱中，从而实现烟气中NOx的达标排放，所述氨水蒸发器22第一入口吸收上级省煤器15传输的热量，同时氨水蒸发器22第二入口中源源不断的被输入氨水和空气，氨水和空气在氨水蒸发器22中与来自上级省煤器15传输的热量接触后充分混合，并产生氨气饱和蒸汽，所述氨水蒸发器22中的氨气饱和蒸汽通过第一出口输送至锅炉蒸发器14与上级省煤器15之间烟道中的喷氨格栅上，再通过静态混合器使氨气饱和蒸汽与上级省煤器15入口烟气充分混合均匀，所述喷氨***设备23包括氨水喷枪、氨水主管及其管道上连接的若干氨水支管、氨水泵、氨水调节分配器、PLC控制单元等，所述喷氨***设备23将氨水输送至氨水蒸发器22第二入口中，所述空气压缩***24为空气压缩机，将空气输送至氨水蒸发器22第二入口中，以使氨水与空气充分混合，以提高氨水雾化效果，增加氨水中水分的蒸发速度。
通常情况下，所述上级省煤器15中鳍片管数量与下级省煤器19中鳍片管数量相同，所述上级省煤器15吸收经锅炉蒸发器14换热后烟气中的温度，其出口烟气温度T2’通常为240-280℃，难以满足中温SCR16催化剂280-400℃活性温度要求，致使中温SCR16脱NOx效率低下，烟气中NOx排放超标，为解决这一难题，本方案同时设置有上级省煤器15、中温SCR16、上级空预器17、低温SCR18、下级省煤器19、下级空预器20，本方案将上级省煤器15中的鳍片管数量设置为下级省煤器19鳍片管数量的1/3~1/2，以减小上级省煤器15对T1温度烟气的换热效率，从而使上级省煤器15出口烟气温度T2上升至300℃以上，确保中温SCR16高效脱除T2温度烟气中的NOx，显著提升中温SCR16脱除NOx效率，将经中温SCR16的T2温度烟气输送至上级空预器17中进行换热，上级空预器17出口烟气温度T3为240-280℃，再将T3温度烟气输送至低温SCR18中进一步脱硝，从而实现烟气中NOx的达标排放，将经低温SCR18的T3温度烟气输送至下级省煤器19中，所述下级省煤器19入口烟气温度T3明显上升，较其通常情况下入口烟气温度T3’高60℃以上，而下级省煤器19出口烟气温度T4与其通常情况下出口烟气温度T4’相差在10℃以内，下级省煤器19入口烟气温度T3与其出口烟气温度T4的温度差高达85℃以上，明显高于通常情况下下级省煤器19入口烟气温度T3’与其出口烟气烟气T4’的温度差（40℃左右），显著提升下级省煤器19换热效率，下级省煤器19出口烟气温度T4为160-180℃，将经下级省煤器19换热后T4温度烟气输送至下级空预器20中，所述下级空预器20出口烟气温度T5与其通常情况下出口烟气温度T5’相当。
进一步，所述高温过热器12为蛇形管式换热器，所述低温过热器13为蛇形管式换热器，所述锅炉蒸发器14为鳍片管式锅炉蒸发器。
进一步，所述上级省煤器15中鳍片管数量为下级省煤器19中鳍片管数量的1/3~1/2，以降低上级省煤器15的换热效率，进而提高上级省煤器15出口烟气温度T2。
进一步，所述上级省煤器15入口烟气温度为T1，所述T1为500-560℃，所述上级省煤器15出口烟气温度为T2，所述T2为300-400℃，所述上级空预器17出口烟气温度为T3，所述T3为240-280℃，所述下级省煤器19出口烟气温度为T4，所述T4为160-180℃，所述下级空预器20出口烟气温度为T5，所述T5为115-125℃。
实施例1：
参见图3，通常情况下，所述上级省煤器15中鳍片管数量与下级省煤器19中鳍片管数量相同，所述上级省煤器15入口烟气温度T1’为500-560℃，优选的，T1’温度为526℃，所述上级省煤器15出口烟气温度T2’为240-280℃，优选的，T2’温度为264℃，所述上级省煤器15入口烟气温度T1’与其出口烟气温度T2’之差为262℃，将T2’温度烟气输送至中温SCR16时，烟气温度小于催化剂活性温度，中温SCR16脱除NOx效率低下，致使后续输送至低温SCR18中的烟气NOx含量过高，将经中温SCR16脱NOx的T2’温度烟气输送至上级空预器17中，所述上级空预器17吸收T2’温度烟气中的热量后，上级空预器17出口烟气温度T3’为200-210℃，优选的，T3’为204℃，将T3’温度烟气输送至低温SCR18中脱硝，低温SCR18中催化剂活性温度大于200℃，而T3’温度仅在200-210℃之间，致使低温SCR18脱硝效率较低，经中温SCR16及低温SCR18脱硝后，烟气中NOx仍然超标，将经低温SCR18脱NOx的T3’温度烟气输送至下级省煤器19中，所述下级省煤器19出口烟气温度T4’为155-165℃，优选的，T4’为163℃，所述下级省煤器19入口烟气温度T3’与其出口烟气温度T4’之差为41℃，将T4’温度烟气输送至下级空预器20进行换热，所述下级空预器20出口烟气温度T5’为105-115℃，优选的，T5’为110℃。
实施例2：
参见图2，本案中，所述上级省煤器15中鳍片管数量为下级省煤器19中鳍片管数量的1/3~1/2，所述上级省煤器15入口烟气温度T1为500-560℃，优选的，T1温度为527℃，所述上级省煤器15出口烟气温度T2为300-400℃，优选的，T2温度为353℃，所述上级省煤器15入口烟气温度T1与其出口烟气温度T2之差为174℃，将T2温度烟气输送至中温SCR16时，T2温度烟气的温度处于中温催化剂活性温度范围之内，显著提升中温SCR16脱除NOx效率，明显降低后续输送至低温SCR18中烟气的NOx含量，将经中温SCR16脱NOx的T2温度烟气输送至上级空预器17中，所述上级空预器17吸收T2温度烟气中的热量，其出口烟气温度T3为240-280℃，优选的，T3为264℃，将T3温度烟气输送至低温SCR18中脱硝，T3烟气温度处于低温催化剂活性温度范围之内，显著提升低温SCR18脱除NOx效率，从而实现烟气中NOx的高效脱除，确保烟气中NOx满足排放标准，将经低温SCR18脱NOx的T3温度烟气输送至下级省煤器19中，所述下级省煤器19出口烟气温度T4为160-180℃，优选的，T4为176℃，所述下级省煤器19入口烟气温度T3与其出口烟气温度T4之差为88℃，将T4温度烟气输送至下级空预器20进行换热后，所述下级空预器20出口烟气温度T5为115-125℃，优选的，T5为120℃。
本实施例中所述上级省煤器15入口烟气温度T1与其出口烟气温度T2之差为174℃，而实施例1中所述上级省煤器15入口烟气温度T1’与其出口烟气温度T2’之差为262℃，本实施例中上级省煤器15换热效率明显低于实施例1中上级省煤器15换热效率，但提高了上级省煤器15出口烟气温度T2，其温度为353℃，正好处于中温催化剂活性温度范围之内，大幅提高中温SCR16脱硝效率，解决了目前中温SCR16脱硝效率低的难题；本实施例中低温SCR18入口烟气温度T3为264℃，而实施例1中低温SCR18入口烟气温度T3’为204℃，T3烟气温度明显高于T3’烟气温度，显著提升低温SCR18脱除NOx效率；本实施例中所述下级省煤器19入口烟气温度T3与其出口烟气温度T4之差为88℃，而实施例1中所述下级省煤器19入口烟气温度T3’与其出口烟气温度T4’之差为41℃，本实施例中下级省煤器19换热效率明显高于实施例1中下级省煤器19换热效率，显著提升下级省煤器19对T3温度烟气中余热的回收及再利用；通过以上设置，既充分利用T1温度烟气中的余热，又明显提升中温SCR16入口烟气温度T2、低温SCR18入口烟气温度T3，大幅提高中温SCR16、低温SCR18脱除NOx效率，确保烟气长期稳定达标排放，整个脱硝过程更加安全可靠，具有良好的经济效益。
本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种煤气锅炉烟气余热利用***，其特征在于：包括煤气锅炉、高温过热器、低温过热器、锅炉蒸发器、上级省煤器、中温SCR、上级空预器、低温SCR、下级省煤器、下级空预器、引风机、高温稀释风机、氨水蒸发器、喷氨***设备、空气压缩***，所述高温过热器、低温过热器、锅炉蒸发器依次设置于煤气锅炉烟气出口的烟道上，所述上级省煤器正上方设置喷氨格栅，所述上级省煤器一端与锅炉蒸发器相连接，所述中温SCR、上级空预器、低温SCR、下级省煤器、下级空预器依次设置于上级省煤器另一端正下方，所述引风机一端与下级空预器连接，所述引风机另一端与外部烟囱连接，所述氨水蒸发器第一入口通过高温稀释风机与上级省煤器一侧连接，所述氨水蒸发器第一出口与上级省煤器、锅炉蒸发器之间的烟道连接，所述喷氨***设备与氨水蒸发器第二入口连接，所述空气压缩***与氨水蒸发器第二入口连接。
2.如权利要求1所述的煤气锅炉烟气余热利用***，其特征在于：所述高温过热器为蛇形管式换热器，所述低温过热器为蛇形管式换热器，所述锅炉蒸发器为鳍片管式锅炉蒸发器。
3.如权利要求1所述的煤气锅炉烟气余热利用***，其特征在于：所述上级省煤器中鳍片管数量为下级省煤器中鳍片管数量的1/3~1/2。
4.如权利要求1所述的煤气锅炉烟气余热利用***，其特征在于：所述上级省煤器入口烟气温度为T1，所述T1为500-560℃，所述上级省煤器出口烟气温度为T2，所述T2为300-400℃，所述上级空预器出口烟气温度为T3，所述T3为240-280℃，所述下级省煤器出口烟气温度为T4，所述T4为160-180℃，所述下级空预器出口烟气温度为T5，所述T5为115-125℃。
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CN111486437A (zh) * 2020-04-30 2020-08-04 张满凤 基于烟气余热回收锅炉节能器的锅炉余热再利用***

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