一种点火时即投用脱硝系统的燃煤电站锅炉装置及其使用方法与流程

本发明属于燃煤发电锅炉scr烟气脱硝的技术领域，具体涉及一种点火时即投用脱硝系统的燃煤电站锅炉装置及其使用方法。

背景技术：

根据gb13223-2011规定，火电厂燃煤锅炉在任何情况下必须满足大气污染无排放标准，实现锅炉全运行工况脱硝运行，满足nox排放浓度标准。目前燃煤发电锅炉烟气脱硝scr系统采用高温催化剂，适合的烟温区间在420~280℃之间，一般布置在省煤器与空预器之间，锅炉热负荷较低时进口烟温不满足脱硝系统喷氨投用条件。目前进行的全负荷脱硝技术有烟气旁路、给水旁路以及再循环、分级省煤器以及增加一台高压加热器的方案。一般只能做到最低在机组额定负荷的30~40%时投用喷氨脱硝，属于正常运行负荷投运脱硝。而烟气旁路技术虽然可以做到机组并网时就能投喷氨脱硝，但仍然无法做到锅炉点火时就投喷氨脱硝，不是真正意义上的锅炉全运行工况投运脱硝。从锅炉点火后到锅炉热负荷提高到可以投用脱硝scr系统烟温要求需要3小时以上，有时需要10小时以上，期间不能满足gb13223-2011要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能在锅炉点火时就能使烟气达到脱硝系统的烟温要求，完全满足完全满足gb13223-2011要求的点火时即投用脱硝系统的燃煤电站锅炉装置及其使用方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种点火时即投用脱硝系统的燃煤电站锅炉装置，包括依次连接的燃煤锅炉、脱硝器、脱硫塔以及烟囱，经燃煤锅炉的烟气依次经过脱硝器、脱硫塔和烟囱后排出，其中：燃煤锅炉的尾部烟道末端设置锅炉省煤器，一锅炉循环水冷系统与锅炉省煤器进口管连接，锅炉循环水冷系统设置外界加热源，锅炉循环水冷系统的水冷壁管组成燃煤锅炉的炉膛，锅炉循环水冷系统与锅炉省煤器的进口管连接管上设置有阀门，控制锅炉循环水冷系统是否与锅炉省煤器进口管连通组成循环，锅炉省煤器与脱硝器之间还依次连接有空气预热器和低温省煤器前段，脱硝器和脱硫塔之间设置低温省煤器后段，空气预热器的风道内安装暖风器，锅炉送风经暖风器送至空气预热器，暖风器布置有蛇形的暖风器换热管，暖风器换热管与低温省煤器后段组成水循环，利用低温省煤器后段出口热水加热锅炉送风，在暖风器换热管包括进口水管道和出口水管道，出口水管道上连接有疏水管路，暖风器换热管的进口水管道上布置外界加热源，与出口水管道上的疏水管路组成回路，在燃煤锅炉启动时利用外界加热源加热锅炉送风，风经过暖风器加热后流向空气预热器，空气预热器设置有受热面，由锅炉的烟气加热流经空气预热器的空气，空气预热器设置风道，使流经空气预热器的风加热后送至燃煤锅炉的炉膛，低温省煤器前段内设置有蛇形的前段换热管，所述前段换热管进口水管道与外界加热源连接，外界加热源与所述前段换热管出口水管道上布置的疏水管道组成循环，启动时利用临炉蒸汽对循环水冷系统内的炉水、暖风器换热管内的锅炉送风以及前段换热管内的烟气进行加热，使烟气经过燃煤锅炉、锅炉省煤器、预热器和低温省煤器前段后，烟温达到脱硝器脱硝的最低温度。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的脱硝器内投入的脱硝剂为低温脱硝剂，低温脱硝剂为mnox-ceo2/tio2型催化剂，mnox-ceo2/tio2型催化剂的运行温度在90~150℃，相应的，烟气经低温省煤器前段加热后，锅炉点火时进入脱硝器时的温度不低于90℃。

上述的低温省煤器后段内设置有蛇形的后段换热管，后段换热管与暖风器换热管连接形成水循环回路。

上述的燃煤锅炉为汽包锅炉，汽包锅炉的循环水冷系统包括形成回路的汽包、炉水循环泵以及水冷壁管，汽包、炉水循环泵以及水冷壁管形成循环管路，四周的水冷壁管组成燃煤锅炉的炉膛，外界加热源接入水冷壁管中，水冷壁管与外界加热源连接处设置有阀门，阀门控制水冷壁管是否与外界加热源连通，外界加热源为相邻机组的辅汽联箱的高温蒸汽。

上述的低温省煤器前段与脱硝器之间连接有除尘器，低温省煤器后段与脱硫塔之间设置有引风机。

上述的前段换热管回收烟气中余热，加热管内水，管内水送至热回收系统中，前段换热管在与热回收系统以及外界加热源的连接处设置有阀门，阀门能控制前段换热管是否与热回收系统或外界加热源连通。

上述的后段换热管还与一高位水箱连接，后段换热管在与高位水箱以及暖风器换热管连接处设置有阀门，阀门能控制后段换热管是否与高位水箱或暖风器换热管连通，启动阶段后段换热管能回收烟气中的热量，加热高位水箱内的储水，当烟气温度达到预定温度后，后段换热管与暖风器连通，并切断与高位水箱的连通。

上述的脱硝器入口和出口处均设置温度感应器，脱硝器的入口处设置喷氨口，喷氨口能向脱硝器内喷氨，温度感应器与一控制器连接，控制器根据温度感应器的信息控制各阀门开闭以及喷氨口的喷氨时机。

一种点火时即投用脱硝系统的燃煤电站锅炉装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、燃煤锅炉启动前，燃煤电站锅炉内的烟气温度不足以带动脱硝器运作，此时控制器控制循环水冷系统运行，使得循环水冷系统与锅炉省煤器组成循环，外界加热源对循环水冷系统内的循环水加热，循环水冷系统对燃煤锅炉的炉膛进行加热，加热流经锅炉的烟气；

步骤二、当燃煤锅炉的炉膛烟气温度达到预定值后，控制器控制阀门，使暖风器换热管与外界加热源连通，加热空气预热器进口空气，烟气经燃煤锅炉炉膛加热后，依次通过锅炉省煤器的加热、空气预热器的空气冷却，流经锅炉的烟气温度整体逐步升高；

步骤三、当脱硝器的进口烟气温度达到预定值后，控制器控制阀门，切断循环水冷系统与锅炉省煤器进口管的连通，控制器控制阀门，使前段换热管与外界加热源连通，加热空气预热器出口烟气，使烟气进入脱硝器之前，超过脱硝器运作的最低温度；

步骤四、进行燃煤锅炉点火，烟气中产生需要净化的氮氧化物，控制器控制喷氨口向脱硝器内喷氨，脱硝器对经过脱硝器的烟气脱硝，脱硝后的烟气经过脱硫塔处理后，经烟囱排出；

步骤五、当锅炉出口蒸汽压力超过某一预定压力阈值后，控制器认定烟气温度足以满足脱硝器运行条件，控制器控制阀门，使循环水冷系统、暖风器换热管以及前段换热管与外界加热源断开，前段换热管与热回收系统连通，后段换热管与暖风器连通组成循环，前段换热管从烟气中回收热量传至热回收系统，后段换热管从烟气中回收热量传至暖风器。

本发明针对目前电站燃煤锅炉不能保证点火时即投运脱硝系统运行的状况，对烟气催化剂选择、燃煤锅炉配置以及启动操作进行优化，使得锅炉点火前脱硝scr系统进口烟温达到催化剂脱硝运行的条件，实现点火时投用脱硝喷氨的目标，完全满足gb13223-2011要求；燃煤锅炉启动时采取相邻机组的辅汽联箱的高温蒸汽加热或者采用相邻机组高压缸排汽加热的高压加热器加热，并且设计了多级加热方式，通过水冷壁管、锅炉省煤器加热，空气预热器冷却以及低温省煤器前段加热，确保烟气升温均匀，缩短锅炉启动时间，节约启动时燃料消耗。本发明可以在目前脱硝系统不进行彻底改造的前提下，通过在循环水冷系统与省煤器循环、在空气预热器上加装暖风器、低温省煤器设置前后段等结构，即可实现锅炉启动点火时投脱硝喷氨运行。本发明采用的脱硝剂为mnox-ceo2/tio2型低温催化剂，运行温度在90~150℃，使得点火前锅炉烟气经过加热达到催化剂运行温度条件。

附图说明

图1是采用本发明结构的汽包锅炉的结构图；

图2是采用本发明结构的直流锅炉的结构图。

其中的附图标记为：燃煤锅炉1、脱硝器2、脱硫塔3、烟囱4、锅炉省煤器5、循环水冷系统6、空气预热器7、低温省煤器前段8、暖风器换热管9、前段换热管10、低温省煤器后段11、后段换热管12、除尘器13、引风机14、高位水箱15、暖风器16。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

第一实施例：如图1所示，

本发明的一种点火时即投用脱硝系统的燃煤电站锅炉装置，包括依次连接的燃煤锅炉1、脱硝器2、脱硫塔3以及烟囱4，经燃煤锅炉1的烟气依次经过脱硝器2、脱硫塔3和烟囱4后排出，其中：燃煤锅炉1的尾部烟道末端设置锅炉省煤器5，一锅炉循环水冷系统6与锅炉省煤器5进口管连接，锅炉循环水冷系统6设置外界加热源，锅炉循环水冷系统6的水冷壁管组成燃煤锅炉1的炉膛，锅炉循环水冷系统6与锅炉省煤器5的进口管连接管上设置有阀门，控制锅炉循环水冷系统6是否与锅炉省煤器5进口管连通组成循环，锅炉省煤器5与脱硝器2之间还依次连接有空气预热器7和低温省煤器前段8，脱硝器2和脱硫塔3之间设置低温省煤器后段11，空气预热器7的风道内安装暖风器16，锅炉送风经暖风器16送至空气预热器7，暖风器16布置有蛇形的暖风器换热管9，暖风器换热管9与低温省煤器后段11组成水循环，利用低温省煤器后段11出口热水加热锅炉送风，在暖风器换热管9包括进口水管道和出口水管道，出口水管道上连接有疏水管路，暖风器换热管9的进口水管道上布置外界加热源，与出口水管道上的疏水管路组成回路，在燃煤锅炉1启动时利用外界加热源加热锅炉送风，风经过暖风器16加热后流向空气预热器7，空气预热器7设置有受热面，由锅炉的烟气加热流经空气预热器7的空气，空气预热器7设置风道，使流经空气预热器7的风加热后送至燃煤锅炉1的炉膛，低温省煤器前段8内设置有蛇形的前段换热管10，所述前段换热管10进口水管道与外界加热源连接，外界加热源与所述前段换热管10出口水管道上布置的疏水管道组成循环，启动时利用临炉蒸汽对循环水冷系统6内的炉水、暖风器换热管9内的锅炉送风以及前段换热管10内的烟气进行加热，使烟气经过燃煤锅炉1、锅炉省煤器5、预热器7和低温省煤器前段8后，烟温达到脱硝器2脱硝的最低温度。

实施例中，脱硝器2内投入的脱硝剂为低温脱硝剂，低温脱硝剂为mnox-ceo2/tio2型催化剂，mnox-ceo2/tio2型催化剂的运行温度在90~150℃，相应的，烟气经低温省煤器前段8加热后，锅炉点火时进入脱硝器2时的温度不低于90℃。

实施例中，低温省煤器后段11内设置有蛇形的后段换热管12，后段换热管12与暖风器换热管9连接形成水循环回路。

实施例中，燃煤锅炉1为汽包锅炉，汽包锅炉的循环水冷系统6包括形成回路的汽包、炉水循环泵以及水冷壁管，汽包、炉水循环泵以及水冷壁管形成循环管路，四周的水冷壁管组成燃煤锅炉1的炉膛，外界加热源接入水冷壁管中，水冷壁管与外界加热源连接处设置有阀门，阀门控制水冷壁管是否与外界加热源连通，外界加热源为相邻机组的辅汽联箱的高温蒸汽。

实施例中，低温省煤器前段8与脱硝器2之间连接有除尘器13，低温省煤器后段11与脱硫塔3之间设置有引风机14。

实施例中，前段换热管10回收烟气中余热，加热管内水，管内水送至热回收系统中，前段换热管10在与热回收系统以及外界加热源的连接处设置有阀门，阀门能控制前段换热管10是否与热回收系统或外界加热源连通。

实施例中，后段换热管12还与一高位水箱15连接，后段换热管12在与高位水箱15以及暖风器换热管9连接处设置有阀门，阀门能控制后段换热管12是否与高位水箱15或暖风器换热管9连通，启动阶段后段换热管12能回收烟气中的热量，加热高位水箱15内的储水，当烟气温度达到预定温度后，后段换热管12与暖风器16连通，并切断与高位水箱15的连通。

实施例中，脱硝器2入口和出口处均设置温度感应器，脱硝器2的入口处设置喷氨口，喷氨口能向脱硝器2内喷氨，温度感应器与一控制器连接，控制器根据温度感应器的信息控制各阀门开闭以及喷氨口的喷氨时机。

第二实施例：如图2所示，

实施例中，燃煤锅炉1为直流锅炉，直流锅炉的循环水冷系统6包括形成回路的汽水分离器、启动循环泵以及水冷壁管，水冷壁管设置在锅炉四周形成燃煤锅炉1的炉膛，锅炉省煤器5水送至水冷壁，外界加热源由布置在高压加热器的邻机蒸汽加热系统接入锅炉给水中，高压加热器与外界加热源连接处设置有阀门，阀门控制高压加热器是否与外界加热源连通，外界加热源为相邻机组的高压缸排汽。

一种点火时即投用脱硝系统的燃煤电站锅炉装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、燃煤锅炉1启动前，燃煤电站锅炉内的烟气温度不足以带动脱硝器2运作，此时控制器控制循环水冷系统6运行，使得循环水冷系统6与锅炉省煤器5组成循环，外界加热源对循环水冷系统6内的循环水加热，循环水冷系统6对燃煤锅炉1的炉膛进行加热，加热流经锅炉的烟气；

步骤二、当燃煤锅炉1的炉膛烟气温度达到预定值后，控制器控制阀门，使暖风器换热管9与外界加热源连通，加热空气预热器7进口空气，烟气经燃煤锅炉1炉膛加热后，依次通过锅炉省煤器5的加热、空气预热器7的空气冷却，流经锅炉的烟气温度整体逐步升高；

步骤三、当脱硝器2的进口烟气温度达到预定值后，控制器控制阀门，切断循环水冷系统6与锅炉省煤器5进口管的连通，控制器控制阀门，使前段换热管10与外界加热源连通，加热空气预热器7出口烟气，使烟气进入脱硝器2之前，超过脱硝器2运作的最低温度；

步骤四、进行燃煤锅炉1点火，烟气中产生需要净化的氮氧化物，控制器控制喷氨口向脱硝器2内喷氨，脱硝器2对经过脱硝器2的烟气脱硝，脱硝后的烟气经过脱硫塔3处理后，经烟囱4排出；

步骤五、当锅炉出口蒸汽压力超过某一预定压力阈值后，控制器认定烟气温度足以满足脱硝器2运行条件，控制器控制阀门，使循环水冷系统6、暖风器换热管9以及前段换热管10与外界加热源断开，前段换热管10与热回收系统连通，后段换热管12与暖风器16连通组成循环，前段换热管10从烟气中回收热量传至热回收系统，后段换热管12从烟气中回收热量传至暖风器16。

本发明烟气脱硝系统选用低温催化剂。选用mnox-ceo2/tio2型催化剂，脱硝催化剂合适的运行温度在90~150℃，催化剂布置在脱硝器2中。实现锅炉点火时立即投用脱硝喷氨的前提1是锅炉设置邻炉蒸汽加热系统，对汽包锅炉设置炉底加热系统，加热蒸汽来自相邻机组的辅汽联箱；对直流锅炉设置高压加热器邻机加热系统，加热蒸汽采用相邻机组高压缸排汽(冷再蒸汽)；暖风器16与低温省煤器前段8也采用相邻机组辅汽联箱蒸汽作为加热汽源；没有设置临炉加热系统的应加装。对循环水冷系统6进行改进，增加循环泵出口至省煤器5进口管的连通管，锅炉启动时水冷壁管与锅炉省煤器5作为一个系统循环。前提2是锅炉低温省煤器分二段布置，前段布置在脱硝器2之前，后段布置在脱硝器2之后；前段回收热量作为mggh热源或加热回热系统凝水，后段回收热量作为暖风器16热源；暖风器16与低温省煤器前段都设置邻炉加热，启动时可切换为蒸汽加热运行模式，加热烟气。脱硝器2布置三层低温催化剂，烟气从脱硝塔顶部接入，喷氨装置布置在入口烟道。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。