提高SCR反應(yīng)器溫度系統(tǒng)裝置及方法與流程

本發(fā)明涉及一種提高SCR反應(yīng)器溫度系統(tǒng)裝置及方法。

背景技術(shù)：

歐洲國(guó)家在火電靈活性技術(shù)上較為先進(jìn)，丹麥火電機(jī)組基本上是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，冬季供熱期最小出力可以低至15％-20％，德國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組可以低至40％；德國(guó)純凝燃煤機(jī)組技術(shù)出力可以低至25％。

2015年全國(guó)規(guī)模發(fā)電裝機(jī)和發(fā)電量統(tǒng)計(jì)可知，燃機(jī)2015年裝機(jī)只有4.4％，發(fā)電比例3％，與風(fēng)電3.3％差不多，抽水蓄能裝機(jī)占1.5％，發(fā)電量0.3％，與風(fēng)電不在一個(gè)數(shù)量級(jí)，而且建設(shè)周期長(zhǎng)。化學(xué)蓄能還沒有大型商業(yè)化。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)仍以火電為主。

按2014年底的統(tǒng)計(jì)，30萬千瓦級(jí)的燃煤機(jī)組有880臺(tái)，60萬千瓦級(jí)有481

臺(tái)，兩者裝機(jī)大約為7億千瓦，是煤電靈活性改造的主力機(jī)組。

隨著我國(guó)能源政策的調(diào)整，燃?xì)獍l(fā)電、抽水蓄能、其他新型儲(chǔ)能的現(xiàn)狀比例合計(jì)不超過5％，而且在未來一定時(shí)期內(nèi)很難得到較大的改變，作為“三北”地區(qū)主力電源的煤電，靈活性改造后將在電力系統(tǒng)調(diào)峰能力提升中發(fā)揮重要作用，火電機(jī)組參與調(diào)峰的時(shí)間越來越多，大型電站鍋爐經(jīng)常參與調(diào)峰，在低負(fù)荷下運(yùn)行已成為一種常態(tài)。

為了降低NO_X排放，鍋爐改造為低氮燃燒器+SCR，采用尿素水解制氨工藝。隨著火電機(jī)組參與調(diào)峰的時(shí)間越來越多，鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷下運(yùn)行，經(jīng)常在35％THA～40％THA之間，SCR反應(yīng)器入口煙溫低于300℃，該溫度下不僅浪費(fèi)大量氨嚴(yán)重影響脫銷效率，NO_X排放值超標(biāo)，排放值高達(dá)400mg/Nm³以上，無法滿足環(huán)保要求。甚至被迫接受罰款，給企業(yè)、社會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此，如何解決低負(fù)荷下脫銷裝置入口煙氣溫度偏低成為亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：

本發(fā)明提供一種提高SCR反應(yīng)器溫度系統(tǒng)裝置及方法，其目的是針對(duì)大型電站機(jī)組鍋爐長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，SCR入口煙溫偏低，嚴(yán)重影響其效率，無法滿足環(huán)保要求的問題。

技術(shù)方案：

提高SCR反應(yīng)器溫度系統(tǒng)裝置,包括鍋爐轉(zhuǎn)向室及省煤器，其特征在于：在鍋爐轉(zhuǎn)向室處接入兩個(gè)旁路管道至省煤器出口的SCR反應(yīng)器入口煙道。

兩個(gè)旁路管道采用圓形管道。

在管道上設(shè)置有控制開關(guān)的閥門，該閥門通過鍋爐DCS進(jìn)行控制，同時(shí)SCR反應(yīng)器入口的溫度傳感器也接入鍋爐DCS。

在旁路管道與SCR反應(yīng)器入口煙道的銜接處還設(shè)置有防漏風(fēng)鎖緊裝置，該裝置包括壓緊扣和拉緊鎖；在壓緊扣內(nèi)設(shè)置有壓緊彈片和壓緊在管路銜接處的防漏墊，壓緊彈片頂在壓緊扣和防漏墊之間；拉緊鎖包括拉緊臂和拉緊螺栓，拉緊臂分為上下兩個(gè)，上拉緊臂通過掛鉤扣在壓緊扣上壁的凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接，下拉緊臂也通過掛鉤扣在壓緊扣下壁的凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接，上拉緊臂與下拉緊臂之間通過連接杠連接，拉緊螺栓穿過連接杠并與連接杠螺紋連接。

利用上述的提高SCR反應(yīng)器溫度系統(tǒng)裝置所實(shí)施的提高SCR反應(yīng)器入口煙溫的方法，其特征在于：該方法利用運(yùn)行時(shí)鍋爐不同受熱面之間形成的壓差，在低負(fù)荷下從鍋爐轉(zhuǎn)向室處抽取510℃～550℃的中溫爐煙，分為2個(gè)圓形管道，連接進(jìn)入省煤器出口的SCR反應(yīng)器入口煙道，當(dāng)SCR反應(yīng)器入口煙溫低于320℃時(shí)，開啟中溫?zé)煔庀到y(tǒng)，與主煙氣重新混合后提高SCR入口煙溫20℃～30℃，使SCR反應(yīng)器在低負(fù)荷下正常投入，提高脫銷效率，滿足環(huán)保指標(biāo)。

該方法利用鍋爐運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)向室與低溫過熱器和省煤器2級(jí)受熱面之間形成的壓差、溫差，從鍋爐轉(zhuǎn)向室處抽取約550℃的中溫爐煙，分別連接進(jìn)入省煤器出口的SCR反應(yīng)器入口煙道，在與相對(duì)較低溫的煙氣重新混合后，催化劑最佳反應(yīng)溫度不低于320℃，提高脫銷效率。

抽取位置的選取必須同時(shí)具備以下條件：抽取位置的煙氣壓力高以便能提供足夠的煙氣量；抽取位置的煙氣參數(shù)具有較高溫度的要求。

抽取的煙氣量不超過該負(fù)荷下總煙氣量的10％。

兩個(gè)圓形管道采用12Cr1MoV的φ1300mm圓形管道。

圓形管路單側(cè)采用2道閥門控制，其中1個(gè)為關(guān)斷門，另1為調(diào)節(jié)門。

優(yōu)點(diǎn)及效果:

本發(fā)明是一種提高SCR反應(yīng)器入口煙溫的方法及裝置。針對(duì)大型電站機(jī)組鍋爐長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，SCR入口煙溫偏低，嚴(yán)重影響其效率，無法滿足環(huán)保要求的問題，提出一種提高SCR反應(yīng)器入口煙溫系統(tǒng)裝置。該系統(tǒng)利用運(yùn)行時(shí)鍋爐不同受熱面之間形成的壓差，從鍋爐轉(zhuǎn)向室處抽取接近510℃～550℃的中溫爐煙，分為2個(gè)旁路管道，連接進(jìn)入省煤器出口的SCR反應(yīng)器入口煙道。抽取的煙氣量不超過該負(fù)荷下總煙氣量的10％，抽取量較適合，對(duì)鍋爐給水及主再熱汽溫影響甚微。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為防漏風(fēng)鎖緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的左視圖；

圖4為平衡通風(fēng)時(shí)煙風(fēng)道各部位正負(fù)壓分布圖。

圖1中8為低溫再熱器，9為低溫過熱器，10為轉(zhuǎn)向室，11為關(guān)斷門，12為抽爐煙口，13為補(bǔ)償器，14為調(diào)節(jié)門，15為SCR系統(tǒng),16為排灰口。

圖4中17-燃燒器；18-爐膛；19-過熱器、再熱器；20-省煤器；21-空氣預(yù)熱器；22-送風(fēng)機(jī)；23-除塵器；24-引風(fēng)機(jī)；25-煙囪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

如圖所示，本發(fā)明提出了一種提高SCR反應(yīng)器溫度系統(tǒng)裝置,包括鍋爐轉(zhuǎn)向室及省煤器，在鍋爐轉(zhuǎn)向室處接入兩個(gè)旁路管道至省煤器出口的SCR反應(yīng)器入口煙道。

兩個(gè)旁路管道采用圓形管道。

在管道上設(shè)置有控制開關(guān)的閥門，該閥門通過鍋爐DCS進(jìn)行控制，同時(shí)SCR反應(yīng)器入口的溫度傳感器也接入鍋爐DCS。

在旁路管道與SCR反應(yīng)器入口煙道的銜接處還設(shè)置有防漏風(fēng)鎖緊裝置，該裝置包括壓緊扣1和拉緊鎖；在壓緊扣1內(nèi)設(shè)置有壓緊彈片3和壓緊在管路銜接處的防漏墊2，壓緊彈片3頂在壓緊扣1和防漏墊2之間；拉緊鎖包括拉緊臂4和拉緊螺栓5，拉緊臂4分為上下兩個(gè)，上拉緊臂通過掛鉤6扣在壓緊扣1上壁的凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接，下拉緊臂也通過掛鉤扣在壓緊扣1下壁的凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接，上拉緊臂與下拉緊臂之間通過連接杠7連接，拉緊螺栓5穿過連接杠7并與連接杠7螺紋連接。使用時(shí)璇擰拉緊螺栓5，當(dāng)拉緊螺栓5頂住立管時(shí)，繼續(xù)璇擰，拉緊臂4就會(huì)拉動(dòng)壓緊扣1將防漏墊2壓緊，壓緊彈片3是為了更好的實(shí)現(xiàn)壓緊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)柔性壓緊，防止剛性壓緊對(duì)管路造成的損傷。該裝置是為了使得管道的連接處更加嚴(yán)密，防止跑煙或跑風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，提高工作效率。

該系統(tǒng)利用運(yùn)行時(shí)鍋爐不同受熱面之間形成的壓差，在低負(fù)荷下從鍋爐轉(zhuǎn)向室處抽取510℃～550℃的中溫爐煙，分為2個(gè)采用12Cr1MoV的φ1300mm圓形管道，連接進(jìn)入省煤器出口的SCR反應(yīng)器入口煙道。當(dāng)SCR反應(yīng)器入口煙溫低于320℃時(shí)，開啟中溫?zé)煔庀到y(tǒng)，與主煙氣重新混合后提高SCR入口煙溫20℃～30℃，使SCR反應(yīng)器在低負(fù)荷下正常投入，提高脫銷效率，滿足環(huán)保指標(biāo)。由于抽取的煙氣量不超過該負(fù)荷下總煙氣量的10％，抽取量較適合，對(duì)鍋爐給水、主再熱汽溫及鍋爐效率影響甚微。裝置見圖1所示。

方案比較：在大型電站機(jī)組鍋爐該方案全面優(yōu)于以下兩種改造方案，

國(guó)電雙鴨山電廠安裝的旁路抽煙口在省煤器入口，此處墻體為鋼板，沒有爐管，旁路煙道采用管箱設(shè)計(jì)，抽取約500℃煙氣，每側(cè)煙氣旁路煙道為：1200×9200。

國(guó)電康平電廠安裝的旁路抽煙口在爐后尾部煙道一、二級(jí)低過熱器之間，在尾部包墻管上開口，抽取約500℃煙氣，旁路煙道采用管箱設(shè)計(jì)，每側(cè)煙氣旁路煙道為：8000×5000。

上述兩個(gè)系統(tǒng)由于采用方型管道設(shè)計(jì)，因此只能采用電動(dòng)雙百葉擋板門控制，在運(yùn)行時(shí)因粉塵致使閥門不能靈活調(diào)整，起不到調(diào)節(jié)作用，或者因關(guān)閉不嚴(yán)而造成煙氣泄漏，不僅增加燃料，鍋爐入口水溫增加，排煙溫度提高，影響鍋爐效率，增加煤耗，同時(shí)鋼材耗量也遠(yuǎn)大于本方案。

本設(shè)計(jì)方案選取位置不同煙溫較高約550℃，因此，抽取煙氣量較少就能滿足需要，且該裝置采用圓形管道設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)靈活，隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，工程造價(jià)不超過200萬，而上述兩種煙氣旁路設(shè)計(jì)均在600萬元以上。

一種提高SCR反應(yīng)器入口煙溫系統(tǒng)裝置計(jì)算見表1，投資估算見表2。

表1 40％THA計(jì)算結(jié)果

該裝置在燕山湖600MW機(jī)組鍋爐實(shí)施后，鍋爐運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，NO_X排放在45mg/Nm³，脫銷效率及鍋爐效率達(dá)到設(shè)計(jì)水平，取得了預(yù)期效果。2014年底的統(tǒng)計(jì)，30萬千瓦級(jí)的燃煤機(jī)組有880臺(tái)，60萬千瓦級(jí)有481臺(tái)，兩者裝機(jī)大約為7億千瓦，是煤電靈活性改造的主力機(jī)組。到2020年，火電機(jī)組改造規(guī)模大約在2億千瓦～2.4億千瓦，潛在市場(chǎng)巨大，因此，擁有巨大的推廣價(jià)值。

運(yùn)行效果見表3。

表2一種提高SCR反應(yīng)器入口煙溫系統(tǒng)裝置費(fèi)用

表3一種提高SCR反應(yīng)器入口煙溫系統(tǒng)裝置投運(yùn)效果

關(guān)鍵技術(shù)

其工作原理利用鍋爐運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)向室與低溫過熱器和省煤器2級(jí)受熱面之間形成的壓差、溫差，從鍋爐轉(zhuǎn)向室處抽取約550℃的中溫爐煙，分別連接進(jìn)入省煤器出口的SCR反應(yīng)器入口煙道，在與相對(duì)較低溫的煙氣重新混合，以達(dá)到催化劑最佳反應(yīng)溫度不低于320℃，提高脫銷效率。

如圖4平衡通風(fēng)時(shí)煙風(fēng)道各部位正負(fù)壓分布圖所示。

抽取位置。煙氣參數(shù)的選取直接影響鍋爐改造改造的效果，煙氣參數(shù)的選取應(yīng)對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)全面考慮，抽取位置的選取必須同時(shí)具備以下條件：抽取位置的煙氣壓力較高能提供足夠的煙氣量；抽取位置的煙氣參數(shù)具有較高溫度的要求。

由于大型電站鍋爐均采用平衡通風(fēng)，鍋爐煙氣在流經(jīng)各個(gè)受熱面時(shí)，存在阻力損失，因此。各個(gè)受熱面上下游之間形成一定的壓差和溫差，發(fā)明從鍋爐轉(zhuǎn)向室處抽取較高中溫?zé)煔?，同時(shí)利用受熱面之間形成的溫差，用500℃～550℃的中溫?zé)煔饧訜釤煖貫?00℃的省煤器出口煙氣，抽取的煙氣量不超過該負(fù)荷下總煙氣量的10％，對(duì)鍋爐運(yùn)行影響甚微。利用鍋爐受熱面之間形成的壓差、溫差自動(dòng)抽取煙氣。

管道形式，采取方型管道還是圓形管道，采取外保溫還是內(nèi)保溫。由于靠壓差工作，必須盡量減少管道阻力損失，保證足夠的壓差。采用內(nèi)保溫方式的管道阻力要大于外保溫形式的管道，同時(shí)若采用方型管道，選擇百葉窗門，不易控制，容易泄漏。因此，采用圓形耐熱管道，并采用外保溫設(shè)計(jì)，降低管道阻力。

管材選取。管道材質(zhì)采用12Cr1MoV。由于抽取的煙氣介質(zhì)為500℃～550℃的中溫?zé)煔?，設(shè)計(jì)管材選取最高允許溫度為580℃。

低負(fù)荷下隨時(shí)投用，而在其它負(fù)荷下正常關(guān)閉。

低負(fù)荷下隨時(shí)投用，而在其它負(fù)荷下正常關(guān)閉。分為2個(gè)12Cr1MoV圓形管道，單側(cè)采用2道閥門控制，其中1個(gè)為關(guān)斷門，另1為調(diào)節(jié)門，其中的2個(gè)閥門采用耐高溫、耐磨材質(zhì)?？刂?、調(diào)節(jié)方便，不影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

創(chuàng)新點(diǎn)

利用鍋爐受熱面之間形成的壓差、溫差自動(dòng)抽取煙氣；

采取圓形管道設(shè)計(jì)，并采取外保溫形式；

系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)門在低負(fù)荷下隨時(shí)投用，而在其它負(fù)荷下正常關(guān)閉。