一種提高scr系統低負荷運行脫硝能力的省煤器的製造方法
2023-10-09 11:26:09
一種提高scr系統低負荷運行脫硝能力的省煤器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器，在連接省煤器進口聯箱的給水管路上設置一條旁路，該旁路分成兩股支路，一條支路引出與省煤器中間聯箱相連，另一條與省煤器出口聯箱引出管相連，在兩條支管內沿著流體流動的方向分別依次設置有單通閥、截止閥和流量調節閥。採用本發明是利用調節兩支路閥門的開度來調節旁路分流介質的流量，從而通過減少省煤器系統的換熱量來控制省煤器出口煙氣溫度，使原本達不到SCR投運條件的低負荷工況能夠滿足SCR投運的溫度要求，有效地提高了電廠SCR脫硝系統連續運行時間，低負荷工況下SCR系統中煙氣溫度的提升導致SCR催化劑的活性升高，SCR系統脫硝能力增強，幫助電廠在更長時間範圍內更好地達到環保指標。
【專利說明】 —種提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器
【技術領域】
[0001]本發明涉及電站鍋爐煙氣脫硝領域，具體指一種提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器。
【背景技術】
[0002]選擇性催化還原法(SCR)主要應用於火力發電廠、機動車、船舶等領域，它的主要作用是脫除鍋爐或發動機燃燒所產生的氮氧化物。氮氧化物中NO佔到約為95%，NO2佔到約為5%，另外還含有少量的N2O,這些氣體排放到大氣中，會產生酸雨、光化學煙霧、臭氧層耗損等危害，是環境大氣汙染的重要來源之一。SCR技術是在催化劑的作用下，反應物吸附在催化劑上發生反應，生成對人類無害的N2和H2O,由於催化劑的存在，脫硝效率能夠達到很高的水平，選擇性催化還原法(SCR)已經成為目前工業上最重要的脫硝技術。
[0003]我國的主要能源來自煤炭燃燒，據統計，我國67%的氮氧化物排放量來自於煤炭的燃燒，而火電廠氮氧化物產生量佔全國總量的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。近年來在火力發電廠方面，國內要求對未安裝脫硝設備的現役機組進行加裝SCR系統的改造工作。SCR工藝系統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，其中高溫高塵布置採用得最為普遍，即把SCR反應器布置在省煤器和空氣預熱器之間，這種布置方式使進入SCR脫硝系統的煙氣溫度保持在280°C?420°C，滿足多數催化劑的活性溫度區間，在活性溫度區間內，SCR系統能獲得較好的效果，且脫硝性能隨著煙氣溫度的升高而升高。但當煙氣溫度低於催化劑活性溫度區間下限時，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生成硫酸銨和硫酸氫銨，嚴重時會造成催化劑反應通道和下遊空氣預熱器的堵塞。但當煙氣溫度高於催化劑活性溫度區間上限時，會使催化劑燒結或再結晶，減少催化劑的使用壽命。
[0004]考慮到溫度對SCR脫硝系統以及下遊設備的影響，SCR系統的運行溫度一般設計在300°C?400°C，在該溫度區間內，催化劑能保證在較高的活性下運行。由於電站的發電負荷受電網調度指揮，在用電高峰期，電站鍋爐保持在BMCR或高負荷工況下運行，脫硝裝置的入口溫度能保證在SCR的投運溫度區間內，脫硝系統正常運行。然而電站鍋爐無法長期高負荷運行，在用電低峰期，電網對電站發電負荷的需求量較低，電站鍋爐在低負荷下運行，此時SCR系統中煙氣的反應溫度較低，由於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，當脫硝裝置入口煙氣溫度達不到脫硝系統投運溫度下限時，脫硝系統停止運行，氮氧化物的排放量增加，電站難以達到國家規定的環保指標。另一方面雖然催化劑停止工作，但仍然處於煙氣的衝刷中，飛灰對催化劑的磨損沒有減少，導致催化劑的使用壽命降低。因此，在電站鍋爐低負荷運行工況下，保證SCR脫硝系統效率和提高SCR脫硝系統投運時間是國內脫硝領域技術上需要解決的難題。
【發明內容】
[0005]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器。
[0006]技術方案:為解決上述技術問題，本發明提供的一種提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器，包括爐膛煙道外殼、設在爐膛煙道外殼內的省煤器出口聯箱、與省煤器出口聯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箱、與省煤器中間聯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口聯箱以及與爐膛煙道外殼底部相連的SCR反應器；所述省煤器進口聯箱與省煤器出口聯箱之間設有一第一支路管，所述第一支路管沿著流體流動方向上分別依次設有第一單通閥、第一截止閥和第一流量調節閥，所述每個省煤器中間聯箱分別與第一支路管或者省煤器進口聯箱之間設有一第二支路管，所述第二支路管沿著流體流動方向上分別依次設有第二單通閥、第二截止閥和第二流量調節閥。
[0007]進一步地，所述SCR反應器包括反應器殼體、依次設在反應器殼體內的催化劑預留層、催化劑首層和催化劑第二層。
[0008]進一步地，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箱通過焊接方式連接。
[0009]進一步地，所述爐膛煙道外殼底部設有一省煤器灰鬥。
[0010]進一步地，所述第一支路管的兩端分別設有一三通管連接器。
[0011]有益效果:本發明相對於現有技術而方具有以下優點:
[0012]本發明是採用利用調節兩支路閥門的開度來調節旁路分流介質的流量，從而通過減少省煤器系統的換熱量來控制省煤器出口煙氣溫度，使原本達不到SCR投運條件的低負荷工況能夠滿足SCR投運的溫度要求，有效地提高了電廠中省煤器SCR脫硝系統連續運行時間，另一方面，低負荷工況下省煤器中SCR系統中煙氣溫度的提升導致SCR催化劑的活性升高，SCR系統脫硝能力增強，幫助電廠在更長時間範圍內更好地達到環保指標。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的結構示意圖。
[0014]圖2是本發明的第一支路管和第二支路管連接裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0016]如圖1和圖2所示，一種提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器，包括爐膛煙道外殼30、設在爐膛煙道外殼30內的省煤器出口聯箱2、與省煤器出口聯箱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箱6、與省煤器中間聯箱6相連的一組省煤器蛇形管7、與省煤器蛇形管7相連的省煤器進口聯箱14以及與爐膛煙道外殼30底部相連的SCR反應器；所述省煤器進口聯箱14與省煤器出口聯箱2之間設有一第一支路管3，所述第一支路管3沿著流體流動方向上分別依次設有第一單通閥9、第一截止閥8和第一流量調節閥4，所述每個省煤器中間聯箱6分別與第一支路管3或者省煤器進口聯箱14之間設有一第二支路管10，所述第二支路管10沿著流體流動方向上分別依次設有第二單通閥13、第二截止閥12和第二流量調節閥11 ;所述爐膛煙道外殼30底部設有一省煤器灰鬥16 ;所述SCR反應器包括反應器殼體31、依次設在反應器殼體31內的催化劑預留層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箱6通過焊接方式連接；所述第一支路管的兩端分別設有一三通管連接器22、23。
[0017]電站中省煤器中的SCR脫硝系統的投運條件根據SCR催化劑的活性溫度區間確定，一般設計在300°C?400°C。在低負荷運行工況下，氣體從省煤器進口煙氣I進入，鍋爐省煤器出口煙氣15溫度低於300°C，而省煤器出口和SCR反應器入口之間沒有換熱設備，故SCR反應器入口煙氣17溫度和省煤器出口溫度近似相等，低於SCR系統投運溫度區間的下限。若SCR入口煙氣17溫度低於SCR系統投運溫度下限的幅度不大，開啟第二截止閥12，並逐步增加第二調節閥11閥門開度來控制第二支路管段10分流介質的流量；若SCR入口煙氣17溫度低於SCR系統投運溫度下限的幅度較大，開啟第一截止閥8，並逐步增加第一調節閥4的閥門開度來控制第一支路管段3分流介質的流量；由於旁路的分流作用，參加換熱的介質流量會減少，導致介質和煙氣的換熱量減少，故煙氣在省煤器受熱面區域的放熱量減少，使省煤器出口煙氣15和SCR進口煙氣17溫度升高超過300°C，達到SCR系統的投運溫度區間，有效地提高了 SCR系統的投運率和催化劑的有效使用時間。
[0018]本發明的一種SCR低負荷運行的優化方法和控制策略在實際工作時情況如下:
[0019]鍋爐省煤器系統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連接在進口聯箱14和中間聯箱7之間，省煤器懸吊管5連接在中間聯箱7和出口聯箱2之間，省煤器蛇形管7的換熱面積大於省煤器懸吊管5，起到主要的換熱作用。在鍋爐低負荷運行工況下，若省煤器出口煙氣15溫度低於SCR投運溫度下限，且兩者相差幅度較小，此時開啟旁路第二截止閥12，並逐步增加第二調節閥11閥門開度來控制旁路的介質流量，由於旁路的分流作用，在省煤器蛇形管7中參加換熱的介質流量會減少，導致介質和煙氣的換熱量減少，故煙氣在省煤器蛇形管7換熱區域的放熱量減少，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投運溫度下限相差較大，此時可以開啟旁路第一截止閥8，並逐步增加第一調節閥4閥門開度來控制旁路的介質流量，由於此時旁路的介質完全不進入省煤器系統參加換熱，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節閥的開度，能夠靈活地控制省煤器的出口煙氣15的溫度。SCR系統的設計投運溫度區間為300°C?400°C，反應器內設計三層催化劑，首層為預留層18，預留層下面為填裝有蜂窩式催化劑的兩催化劑床層19和20，由於省煤器出口和SCR反應器入口之間沒有換熱設備，故進入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，達到SCR系統的投運溫度區間，有效地提高了 SCR系統的投運率和催化劑的有效使用時間。此外，介質側的熱容量高於煙氣側，當減少相同的換熱量時，煙氣側出口溫度升高的幅度大於介質側出口溫度減少的幅度，因此對省煤器介質出口溫度降低的對鍋爐經濟運行的影響較小，保證了本發明在工程中的可操作性。
[0020]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器，其特徵在於:包括爐膛煙道外殼(30)、設在爐膛煙道外殼(30)內的省煤器出口聯箱(2)、與省煤器出口聯箱(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箱(6)、與省煤器中間聯箱(6)相連的一組省煤器蛇形管(7)、與省煤器蛇形管(7)相連的省煤器進口聯箱(14)以及與爐膛煙道外殼(30)底部相連的SCR反應器；所述省煤器進口聯箱(14)與省煤器出口聯箱(2)之間設有一第一支路管(3)，所述第一支路管(3)沿著流體流動方向上分別依次設有第一單通閥(9)、第一截止閥(8)和第一流量調節閥(4)，所述每個省煤器中間聯箱(6)分別與第一支路管(3)或者省煤器進口聯箱(14)之間設有一第二支路管(10)，所述第二支路管(10)沿著流體流動方向上分別依次設有第二單通閥(13)、第二截止閥(12)和第二流量調節閥(11)。
2.根據權利要求1所述的提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器，其特徵在於:所述SCR反應器包括反應器殼體(31)、依次設在反應器殼體(31)內的催化劑預留層(18)、催化劑首層(19 )和催化劑第二層(20 )。
3.根據權利要求1所述的提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器，其特徵在於: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箱(6)通過焊接方式連接。
4.根據權利要求1所述的提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器，其特徵在於:所述爐膛煙道外殼(30 )底部設 有一省煤器灰鬥(16 )。
5.根據權利要求1所述的提高SCR系統低負荷運行脫硝能力的省煤器，其特徵在於:所述第一支路管(3)的兩端分別設有一三通管連接器。
【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 優先權日:2014年3月5日
【發明者】司風琪, 喻聰, 江曉明 申請人:東南大學, 大唐南京環保科技有限責任公司