提高SCR反应器温度系统装置及方法与流程

本发明涉及一种提高SCR反应器温度系统装置及方法。

背景技术：

欧洲国家在火电灵活性技术上较为先进，丹麦火电机组基本上是热电联产机组，冬季供热期最小出力可以低至15％-20％，德国热电联产机组可以低至40％；德国纯凝燃煤机组技术出力可以低至25％。

2015年全国规模发电装机和发电量统计可知，燃机2015年装机只有4.4％，发电比例3％，与风电3.3％差不多，抽水蓄能装机占1.5％，发电量0.3％，与风电不在一个数量级，而且建设周期长。化学蓄能还没有大型商业化。我国的能源结构仍以火电为主。

按2014年底的统计，30万千瓦级的燃煤机组有880台，60万千瓦级有481

台，两者装机大约为7亿千瓦，是煤电灵活性改造的主力机组。

随着我国能源政策的调整，燃气发电、抽水蓄能、其他新型储能的现状比例合计不超过5％，而且在未来一定时期内很难得到较大的改变，作为“三北”地区主力电源的煤电，灵活性改造后将在电力系统调峰能力提升中发挥重要作用，火电机组参与调峰的时间越来越多，大型电站锅炉经常参与调峰，在低负荷下运行已成为一种常态。

为了降低NO_X排放，锅炉改造为低氮燃烧器+SCR，采用尿素水解制氨工艺。随着火电机组参与调峰的时间越来越多，锅炉长期在低负荷下运行，经常在35％THA～40％THA之间，SCR反应器入口烟温低于300℃，该温度下不仅浪费大量氨严重影响脱销效率，NO_X排放值超标，排放值高达400mg/Nm³以上，无法满足环保要求。甚至被迫接受罚款，给企业、社会造成经济损失和社会影响。因此，如何解决低负荷下脱销装置入口烟气温度偏低成为亟待解决的难题。

技术实现要素：

发明目的：

本发明提供一种提高SCR反应器温度系统装置及方法，其目的是针对大型电站机组锅炉长期低负荷运行，SCR入口烟温偏低，严重影响其效率，无法满足环保要求的问题。

技术方案：

提高SCR反应器温度系统装置,包括锅炉转向室及省煤器，其特征在于：在锅炉转向室处接入两个旁路管道至省煤器出口的SCR反应器入口烟道。

两个旁路管道采用圆形管道。

在管道上设置有控制开关的阀门，该阀门通过锅炉DCS进行控制，同时SCR反应器入口的温度传感器也接入锅炉DCS。

在旁路管道与SCR反应器入口烟道的衔接处还设置有防漏风锁紧装置，该装置包括压紧扣和拉紧锁；在压紧扣内设置有压紧弹片和压紧在管路衔接处的防漏垫，压紧弹片顶在压紧扣和防漏垫之间；拉紧锁包括拉紧臂和拉紧螺栓，拉紧臂分为上下两个，上拉紧臂通过挂钩扣在压紧扣上壁的凹槽内实现连接，下拉紧臂也通过挂钩扣在压紧扣下壁的凹槽内实现连接，上拉紧臂与下拉紧臂之间通过连接杠连接，拉紧螺栓穿过连接杠并与连接杠螺纹连接。

利用上述的提高SCR反应器温度系统装置所实施的提高SCR反应器入口烟温的方法，其特征在于：该方法利用运行时锅炉不同受热面之间形成的压差，在低负荷下从锅炉转向室处抽取510℃～550℃的中温炉烟，分为2个圆形管道，连接进入省煤器出口的SCR反应器入口烟道，当SCR反应器入口烟温低于320℃时，开启中温烟气系统，与主烟气重新混合后提高SCR入口烟温20℃～30℃，使SCR反应器在低负荷下正常投入，提高脱销效率，满足环保指标。

该方法利用锅炉运行时转向室与低温过热器和省煤器2级受热面之间形成的压差、温差，从锅炉转向室处抽取约550℃的中温炉烟，分别连接进入省煤器出口的SCR反应器入口烟道，在与相对较低温的烟气重新混合后，催化剂最佳反应温度不低于320℃，提高脱销效率。

抽取位置的选取必须同时具备以下条件：抽取位置的烟气压力高以便能提供足够的烟气量；抽取位置的烟气参数具有较高温度的要求。

抽取的烟气量不超过该负荷下总烟气量的10％。

两个圆形管道采用12Cr1MoV的φ1300mm圆形管道。

圆形管路单侧采用2道阀门控制，其中1个为关断门，另1为调节门。

优点及效果:

本发明是一种提高SCR反应器入口烟温的方法及装置。针对大型电站机组锅炉长期低负荷运行，SCR入口烟温偏低，严重影响其效率，无法满足环保要求的问题，提出一种提高SCR反应器入口烟温系统装置。该系统利用运行时锅炉不同受热面之间形成的压差，从锅炉转向室处抽取接近510℃～550℃的中温炉烟，分为2个旁路管道，连接进入省煤器出口的SCR反应器入口烟道。抽取的烟气量不超过该负荷下总烟气量的10％，抽取量较适合，对锅炉给水及主再热汽温影响甚微。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为防漏风锁紧装置结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为平衡通风时烟风道各部位正负压分布图。

图1中8为低温再热器，9为低温过热器，10为转向室，11为关断门，12为抽炉烟口，13为补偿器，14为调节门，15为SCR系统,16为排灰口。

图4中17-燃烧器；18-炉膛；19-过热器、再热器；20-省煤器；21-空气预热器；22-送风机；23-除尘器；24-引风机；25-烟囱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图所示，本发明提出了一种提高SCR反应器温度系统装置,包括锅炉转向室及省煤器，在锅炉转向室处接入两个旁路管道至省煤器出口的SCR反应器入口烟道。

两个旁路管道采用圆形管道。

在管道上设置有控制开关的阀门，该阀门通过锅炉DCS进行控制，同时SCR反应器入口的温度传感器也接入锅炉DCS。

在旁路管道与SCR反应器入口烟道的衔接处还设置有防漏风锁紧装置，该装置包括压紧扣1和拉紧锁；在压紧扣1内设置有压紧弹片3和压紧在管路衔接处的防漏垫2，压紧弹片3顶在压紧扣1和防漏垫2之间；拉紧锁包括拉紧臂4和拉紧螺栓5，拉紧臂4分为上下两个，上拉紧臂通过挂钩6扣在压紧扣1上壁的凹槽内实现连接，下拉紧臂也通过挂钩扣在压紧扣1下壁的凹槽内实现连接，上拉紧臂与下拉紧臂之间通过连接杠7连接，拉紧螺栓5穿过连接杠7并与连接杠7螺纹连接。使用时璇拧拉紧螺栓5，当拉紧螺栓5顶住立管时，继续璇拧，拉紧臂4就会拉动压紧扣1将防漏垫2压紧，压紧弹片3是为了更好的实现压紧，同时实现柔性压紧，防止刚性压紧对管路造成的损伤。该装置是为了使得管道的连接处更加严密，防止跑烟或跑风现象的发生，提高工作效率。

该系统利用运行时锅炉不同受热面之间形成的压差，在低负荷下从锅炉转向室处抽取510℃～550℃的中温炉烟，分为2个采用12Cr1MoV的φ1300mm圆形管道，连接进入省煤器出口的SCR反应器入口烟道。当SCR反应器入口烟温低于320℃时，开启中温烟气系统，与主烟气重新混合后提高SCR入口烟温20℃～30℃，使SCR反应器在低负荷下正常投入，提高脱销效率，满足环保指标。由于抽取的烟气量不超过该负荷下总烟气量的10％，抽取量较适合，对锅炉给水、主再热汽温及锅炉效率影响甚微。装置见图1所示。

方案比较：在大型电站机组锅炉该方案全面优于以下两种改造方案，

国电双鸭山电厂安装的旁路抽烟口在省煤器入口，此处墙体为钢板，没有炉管，旁路烟道采用管箱设计，抽取约500℃烟气，每侧烟气旁路烟道为：1200×9200。

国电康平电厂安装的旁路抽烟口在炉后尾部烟道一、二级低过热器之间，在尾部包墙管上开口，抽取约500℃烟气，旁路烟道采用管箱设计，每侧烟气旁路烟道为：8000×5000。

上述两个系统由于采用方型管道设计，因此只能采用电动双百叶挡板门控制，在运行时因粉尘致使阀门不能灵活调整，起不到调节作用，或者因关闭不严而造成烟气泄漏，不仅增加燃料，锅炉入口水温增加，排烟温度提高，影响锅炉效率，增加煤耗，同时钢材耗量也远大于本方案。

本设计方案选取位置不同烟温较高约550℃，因此，抽取烟气量较少就能满足需要，且该装置采用圆形管道设计，调节灵活，随时根据需要进行调整，工程造价不超过200万，而上述两种烟气旁路设计均在600万元以上。

一种提高SCR反应器入口烟温系统装置计算见表1，投资估算见表2。

表1 40％THA计算结果

该装置在燕山湖600MW机组锅炉实施后，锅炉运行可靠、稳定，NO_X排放在45mg/Nm³，脱销效率及锅炉效率达到设计水平，取得了预期效果。2014年底的统计，30万千瓦级的燃煤机组有880台，60万千瓦级有481台，两者装机大约为7亿千瓦，是煤电灵活性改造的主力机组。到2020年，火电机组改造规模大约在2亿千瓦～2.4亿千瓦，潜在市场巨大，因此，拥有巨大的推广价值。

运行效果见表3。

表2一种提高SCR反应器入口烟温系统装置费用

表3一种提高SCR反应器入口烟温系统装置投运效果

关键技术

其工作原理利用锅炉运行时转向室与低温过热器和省煤器2级受热面之间形成的压差、温差，从锅炉转向室处抽取约550℃的中温炉烟，分别连接进入省煤器出口的SCR反应器入口烟道，在与相对较低温的烟气重新混合，以达到催化剂最佳反应温度不低于320℃，提高脱销效率。

如图4平衡通风时烟风道各部位正负压分布图所示。

抽取位置。烟气参数的选取直接影响锅炉改造改造的效果，烟气参数的选取应对设备、系统全面考虑，抽取位置的选取必须同时具备以下条件：抽取位置的烟气压力较高能提供足够的烟气量；抽取位置的烟气参数具有较高温度的要求。

由于大型电站锅炉均采用平衡通风，锅炉烟气在流经各个受热面时，存在阻力损失，因此。各个受热面上下游之间形成一定的压差和温差，发明从锅炉转向室处抽取较高中温烟气，同时利用受热面之间形成的温差，用500℃～550℃的中温烟气加热烟温为300℃的省煤器出口烟气，抽取的烟气量不超过该负荷下总烟气量的10％，对锅炉运行影响甚微。利用锅炉受热面之间形成的压差、温差自动抽取烟气。

管道形式，采取方型管道还是圆形管道，采取外保温还是内保温。由于靠压差工作，必须尽量减少管道阻力损失，保证足够的压差。采用内保温方式的管道阻力要大于外保温形式的管道，同时若采用方型管道，选择百叶窗门，不易控制，容易泄漏。因此，采用圆形耐热管道，并采用外保温设计，降低管道阻力。

管材选取。管道材质采用12Cr1MoV。由于抽取的烟气介质为500℃～550℃的中温烟气，设计管材选取最高允许温度为580℃。

低负荷下随时投用，而在其它负荷下正常关闭。

低负荷下随时投用，而在其它负荷下正常关闭。分为2个12Cr1MoV圆形管道，单侧采用2道阀门控制，其中1个为关断门，另1为调节门，其中的2个阀门采用耐高温、耐磨材质。控制、调节方便，不影响锅炉的经济运行。

创新点

利用锅炉受热面之间形成的压差、温差自动抽取烟气；

采取圆形管道设计，并采取外保温形式；

系统采用调节门在低负荷下随时投用，而在其它负荷下正常关闭。