专利名称：一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，通过烟气升温系统的运行来提高原自然循环汽包锅炉的SCR反应器入口烟温，以满足锅炉低负荷和/或大气温度低条件下造成SCR反应器入口烟气温度低无法投用自然循环汽包锅炉脱硝系统时需要提高烟气温度的需要。
背景技术：
我国的能源结构是以煤炭为主的，煤炭消耗量还将持续增长。据统计，目前我国发电装机容量中火电装机容量占74%以上，在未来的很长一段时间里，燃煤所造成的氮氧化物污染是继二氧化硫污染之后的又一重要的环境问题。同时于2011年I月实施的《火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)》已经把电站锅炉氮氧化物最高允许排放浓度限值降低到10(T200mg/m3，燃煤发电锅炉配置SCR反应器实现烟气脱硝已经成为一种标准配置。随着经济和社会的发展，对SCR反应器脱硝装置的排放浓度和投用率要求将逐渐严格。氮氧化物一般指NO、NO2, NO3> N2O, N2O3等，统称为N0X。锅炉燃烧过程中生成的氮氧化物(主要为NO及NO2)严重地污染了环境。因此抑制NOx的生成和脱除在烟气中已生成的NOx己成为锅炉燃烧设计及运行时必须考虑的主要问题之一。选择性催化还原法(SCR)是应用最广，且技术成熟的烟气脱硝方法，己成为目前电站锅炉脱硝的主流技术。SCR脱硝效率高，排放浓度低能够满足目前及今后严格的环保要求，日益受到我国及世界上其它国家的重视。目前商业上应用比较广泛的SCR反应器脱硝温度一般控制在32(T400°C。当SCR反应器入口烟气的温度低于300°C时，会使SCR反应器中催化剂的活性降低，无法实现SCR反应器脱硝的正常运行。因此，保证合适的SCR反应器脱硝入口烟气的温度是SCR反应器脱硝正常运行的关键。目前由于自然循环汽包锅炉设计方面的原因，自然循环汽包锅炉在低负荷和/或大气温度低条件下运行时，亚临界和超高压的自然循环汽包锅炉的SCR反应器烟气入口温度与可以保证SCR反应器正常运行的温度相差可达20°C以上，因此在低负荷和/或大气温度低条件下，SCR反应器无法投运，烟气排放浓度将不能满足国家环保要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决自然循环汽包锅炉在低负荷和/或大气温度低条件下SCR反应器无法投运的技术问题而提供一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉。即通过对现有的自然循环汽包锅炉的水系统进行改造，利用水泵将由汽包的下降管进入锅炉的下水包的高温饱和水输送至锅炉省煤器水侧进口与省煤器给水混合，以提高省煤器的给水温度，进而提高锅炉省煤器出口烟气温度，使之温度达到SCR反应器投运的适用温度。本发明适用于亚临界和超高压的自然循环汽包锅炉。本发明的技术原理 原锅炉水侧的流程为，给水经过省煤器升温后进入汽包。汽包的下部的饱和水经过下降管进入锅炉的下水包，下水包的水通过水冷壁上升吸取热量，从而部分蒸发为蒸汽，汽水混合物进入汽包完成汽水分离。分离后的饱和蒸汽进入过热器，饱和水则进入下降管继续循环。改造增加，可以实现汽包下部的饱和水经锅炉的下水包后进入省煤器，这部分饱和水和省煤器的给水混合，提高省煤器入口给水温度，从而减少省煤器中水和烟气的温差，使烟气放热量减少，进一步使省煤器出口烟气的温度提高，进入SCR反应器的入口烟气温度也升高，通过调节进入省煤器入口的饱和水量来调整省煤器入口给水的温度，并进一步调节SCR反应器入口的烟气温度，使之达到SCR反应器投运所需的烟气的温度。本发明的技术方案
一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，包括锅炉、汽包、省煤器、SCR反应器、空预器，还包括烟气升温系统；
所述的烟气升温系统包括水泵、开关阀、电动调节阀；
所述的汽包的下降管与锅炉的下水包连接，锅炉的下水包再经开关阀与水泵入口管道连接，水泵的出口管道经电动调节阀后与省煤器的给水入口管道并联。在本发明的一优选的实施例中，在水泵的出口与电动调节阀之间安装止回阀，从而避免进入省煤器中的水倒流，从而保证烟气升温系统在锅炉中安全运行。上述的一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉的工作原理如下:
原锅炉水侧的流程示意图如图1所示，给水经过省煤器升温后进入汽包。汽包下部的饱和水经过下降管进入锅炉的下水包，再通过水冷壁上升吸取热量，从而部分蒸发为蒸汽，汽水混合物进入汽包完成汽水分离。分离后的饱和蒸汽进入过热器，饱和水则进入下降管继续循环。带有烟气升温系统的汽包锅炉的水侧的流程示意图如图2所示，汽包下部的饱和水经锅炉的下水包后依次开关阀即图中的隔离门1、水泵，电动调节阀即图中的调节门3调节进入省煤器，进入省煤器的这部分饱和水和省煤器的给水的混合，提高省煤器入口给水的温度，从而减少了省煤器中水和烟气的温差，导致烟气放热量的减少，省煤器出口烟气的温度有了一定程度的提高，从而使进入SCR反应器的烟气的温度可以满足SCR反应器投运的适用温度。本发明的一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，适用于亚临界和超高压的汽包锅炉。本发明的有益效果
本发明的一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，通过增加水泵、开关阀、电动调节阀及相应的管道，将从汽包排出的部分饱和水经锅炉的下水包后和进入省煤器的给水进行混合，从而提高了省煤器入口给水的温度，减少了省煤器中水和烟气的温差，使烟气放热量的减少，使得省煤器出口烟气的温度提高，使进入SCR反应器的烟气温度能够满足SCR反应器的投运的适用温度，因此，通过增加烟气升温系统，保证原自然循环的汽包锅炉的SCR反应器在低负荷和/或大气温度低条件下正常运行，从而保证了在低负荷和/或大气温度低条件下的亚临界和超高压下的自然循环汽包锅炉烟气排放质量也能够达到国家标准。进一步，本发明的一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉通过水侧改造，有效的解决了在低负荷和/或大气温度低条件下SCR反应器入口烟温低而造成的SCR反应器停运的问题，较水侧的其它方法有提升烟气温度的幅度大，并且系统简单，改造投资少，对其它工况影响小的特点。进一步和烟气侧改造方法相比本发明的最大特点是改造范围小、投资少，施工期短。进一步，本发明的一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，与目前较常用的省煤器分级提高烟温方法至少可节省一半以上的投资费用。
图1、自然循环汽包锅炉原水侧流程的示意 图2、带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉的水侧流程的示意 图3、亚临界300MW自然循环汽包锅炉的SCR反应器的投运情况与机组负荷、外界温度的关系 图4、亚临界300MW自然循环汽包锅炉的结构示意 图5、带有烟气升温系统的亚临界300MW自然循环汽包锅炉的结构示意图。
具体实施例方式下面通过具体应用实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。应用实施例1
以一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，即以亚临界300MW汽包锅炉为例进行介绍。
一、以某电厂的亚临界300MW自然循环汽包锅炉为例，该亚临界300MW自然循环汽包锅炉技术参数如下:
过热蒸汽(MCR)再热蒸汽(MCR)
流量 1025 t/h流量 830t/h
压力 18.3 Mpa压力 3.85/3.66Mpa
温度 541 V温度 323/541 °C
SCR反应器运行对于烟气入口温度的要求:
入口温度彡314°C报警
314°C<入口温度> 308°C延时Ih停止喷氨
入口温度彡308 °C停止喷氨SCR停运
机组负荷大小影响锅炉省煤器出口烟温，即直接影响SCR反应器入口烟气温度。外界大气温度与该电厂负荷影响着SCR反应器脱硝的投运率。外界温度越低，SCR反应器的投运就要在锅炉高负荷区域。SCR反应器投运情况与机组负荷、外界温度的关系如图3所示，从图3中可以看出:
当外界温度越低，机组在高负荷时，SCR反应器才能投运。例如，外界温度在10°C时，机组在190MW负荷以下，省煤器排气烟温就不能够达到SCR反应器投运条件；
当外界温度升高时，例如，外界温度在35°C时，机组在140MW负荷以上，省煤器排气烟温才能够达到SCR反应器投运条件。
总之，机组在140MW负荷以下时，省煤器排烟温度无法满足SCR反应器投运条件。二、亚临界300MW自然循环汽包锅炉原系统和工况
亚临界300丽自然循环汽包锅炉的结构示意图如图4所示，包括锅炉、汽包、省煤器、SCR反应器、空预器，汽包的下降管与锅炉的下水包连接。当机组在35%额定负荷(136丽)时，其系统运行参数如图4所示。在锅炉35%额定负荷(136丽)，锅炉烟气流量650t/h，省煤器给水流量365.5t/h，省煤器烟气进口温度396 V，省煤器给水进口温度224.7 V，省煤器给水出口温度265°C。此时，省煤器烟气出口温度290°C，低于SCR反应器投运的最低温度314°C。因此，必须提高锅炉省煤器出口烟温，从而提高SCR反应器入口温度，即满足SCR反应器投运的最低温度314°C，从而使SCR反应器投运。三、带有烟气升温系统的亚临界300丽自然循环汽包锅炉，以实现在低负荷的条件下SCR反应器投运。带有烟气升温系统的亚临界300MW自然循环汽包锅炉的结构示意图如图5所示，包括锅炉、汽包、省煤器、SCR反应器、空预器，还包括烟气升温系统，所述的烟气升温系统包括水泵、开关阀即图中的隔离门1、止回阀即图中的逆止门2、电动调节阀即图中的调节门3 ；
所述的汽包的下降管与锅炉的下水包连接，锅炉的下水包经隔离门I与水泵入口管道连接，水泵的出口管道依次经逆止门2、调节门3后与省煤器的给水入口管道并联。四、带有烟气升温系统的亚临界300MW自然循环汽包锅炉运行，其运行参数如图5所示:
当带有烟气升温系统的亚临界300MW自然循环汽包锅炉负荷下降到一定程度，省煤器出口烟气温度低于SCR反应器入口最低适合温度时，为防止SCR反应器停运，需要启动烟气升温系统:
首先开启隔离门1，逆止门2，水泵投入运行，然后根据省煤器入口给水温度，调整水泵出口的调节门3开度。从而调整省煤器出口烟温，当省煤器出口烟温达到315°C，停止调整调节门3的开度，这时，进入SCR反应器的入口烟气温度符合SCR反应器投运的烟气温度，SCR反应器可以运行。当带有烟气升温系统的亚临界300MW自然循环汽包锅炉负荷升高，省煤器出口烟温达到SCR反应器运行条件时，关闭烟气升温系统，不影响原来的亚临界300丽自然循环汽包锅炉的正常运行。以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所 做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，包括锅炉、汽包、省煤器、SCR反应器、空预器，其特征在于还包括烟气升温系统； 所述的烟气升温系统包括水泵、开关阀、电动调节阀； 汽包的下降管与锅炉的下水包连接，锅炉的下水包再经开关阀与水泵入口管道连接，水泵的出口管道经电动调节阀后与省煤器的给水入口管道并联。
2.如权利要求1所述的一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，其特征在于在水泵的出口与电动调节阀之间安装止回阀。
全文摘要
本发明公开一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，包括锅炉、汽包、省煤器、SCR反应器、空预器，另外还包括烟气升温系统，所述的烟气升温系统包括水泵、开关阀、电动调节阀，所述的汽包的下降管与锅炉的下水包连接，锅炉的下水包再经开关阀与水泵入口管道连接，水泵的出口管道经电动调节阀后与省煤器的给水入口管道并联。本发明的一种带有烟气升温系统的自然循环汽包锅炉，适用于亚临界和超高压的自然循环汽包锅炉，可以在低负荷和/或大气温度低条件下使得SCR反应器正常运行，从而保证了在低负荷和/或大气温度低条件下的亚临界和超高压的自然循环汽包锅炉烟气排放质量也能够达到国家标准。
文档编号F22D11/06GK103196134SQ201310128408
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者王东平, 谭青, 张彦琦, 王伟敏, 王吉翔, 章良 申请人:上海上电电力工程有限公司