一种提高scr系统低负荷运行脱硝能力的省煤器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器，在连接省煤器进口联箱的给水管路上设置一条旁路，该旁路分成两股支路，一条支路引出与省煤器中间联箱相连，另一条与省煤器出口联箱引出管相连，在两条支管内沿着流体流动的方向分别依次设置有单通阀、截止阀和流量调节阀。采用本发明是利用调节两支路阀门的开度来调节旁路分流介质的流量，从而通过减少省煤器系统的换热量来控制省煤器出口烟气温度，使原本达不到SCR投运条件的低负荷工况能够满足SCR投运的温度要求，有效地提高了电厂SCR脱硝系统连续运行时间，低负荷工况下SCR系统中烟气温度的提升导致SCR催化剂的活性升高，SCR系统脱硝能力增强，帮助电厂在更长时间范围内更好地达到环保指标。
【专利说明】 —种提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电站锅炉烟气脱硝领域，具体指一种提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器。
【背景技术】
[0002]选择性催化还原法(SCR)主要应用于火力发电厂、机动车、船舶等领域，它的主要作用是脱除锅炉或发动机燃烧所产生的氮氧化物。氮氧化物中NO占到约为95%，NO2占到约为5%，另外还含有少量的N2O,这些气体排放到大气中，会产生酸雨、光化学烟雾、臭氧层耗损等危害，是环境大气污染的重要来源之一。SCR技术是在催化剂的作用下，反应物吸附在催化剂上发生反应，生成对人类无害的N2和H2O,由于催化剂的存在，脱硝效率能够达到很高的水平，选择性催化还原法(SCR)已经成为目前工业上最重要的脱硝技术。
[0003]我国的主要能源来自煤炭燃烧，据统计，我国67%的氮氧化物排放量来自于煤炭的燃烧，而火电厂氮氧化物产生量占全国总量的50%，因此控制火电厂氮氧化物排放是控制我国氮氧化物排放总量的重中之重。近年来在火力发电厂方面，国内要求对未安装脱硝设备的现役机组进行加装SCR系统的改造工作。SCR工艺系统的布置方式主要包括高温高尘布置、高温低尘布置以及低温低尘布置，其中高温高尘布置采用得最为普遍，即把SCR反应器布置在省煤器和空气预热器之间，这种布置方式使进入SCR脱硝系统的烟气温度保持在280°C?420°C，满足多数催化剂的活性温度区间，在活性温度区间内，SCR系统能获得较好的效果，且脱硝性能随着烟气温度的升高而升高。但当烟气温度低于催化剂活性温度区间下限时，催化剂活性较低，使得一方面脱硝效率较低，另一方面氨逃逸率较高，逃逸的氨会和烟气中的硫氧化物反应生成硫酸铵和硫酸氢铵，严重时会造成催化剂反应通道和下游空气预热器的堵塞。但当烟气温度高于催化剂活性温度区间上限时，会使催化剂烧结或再结晶，减少催化剂的使用寿命。
[0004]考虑到温度对SCR脱硝系统以及下游设备的影响，SCR系统的运行温度一般设计在300°C?400°C，在该温度区间内，催化剂能保证在较高的活性下运行。由于电站的发电负荷受电网调度指挥，在用电高峰期，电站锅炉保持在BMCR或高负荷工况下运行，脱硝装置的入口温度能保证在SCR的投运温度区间内，脱硝系统正常运行。然而电站锅炉无法长期高负荷运行，在用电低峰期，电网对电站发电负荷的需求量较低，电站锅炉在低负荷下运行，此时SCR系统中烟气的反应温度较低，由于催化剂的活性随温度降低而降低，因此脱硝效率也较低。此外，当脱硝装置入口烟气温度达不到脱硝系统投运温度下限时，脱硝系统停止运行，氮氧化物的排放量增加，电站难以达到国家规定的环保指标。另一方面虽然催化剂停止工作，但仍然处于烟气的冲刷中，飞灰对催化剂的磨损没有减少，导致催化剂的使用寿命降低。因此，在电站锅炉低负荷运行工况下，保证SCR脱硝系统效率和提高SCR脱硝系统投运时间是国内脱硝领域技术上需要解决的难题。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器。
[0006]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的一种提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器，包括炉膛烟道外壳、设在炉膛烟道外壳内的省煤器出口联箱、与省煤器出口联箱相连的一组省煤器悬吊管、与每个省煤器悬吊管连接的省煤器中间联箱、与省煤器中间联箱相连的一组省煤器蛇形管、与省煤器蛇形管相连的省煤器进口联箱以及与炉膛烟道外壳底部相连的SCR反应器；所述省煤器进口联箱与省煤器出口联箱之间设有一第一支路管，所述第一支路管沿着流体流动方向上分别依次设有第一单通阀、第一截止阀和第一流量调节阀，所述每个省煤器中间联箱分别与第一支路管或者省煤器进口联箱之间设有一第二支路管，所述第二支路管沿着流体流动方向上分别依次设有第二单通阀、第二截止阀和第二流量调节阀。
[0007]进一步地，所述SCR反应器包括反应器壳体、依次设在反应器壳体内的催化剂预留层、催化剂首层和催化剂第二层。
[0008]进一步地，所述第二支管的一端通过三通管连接器与第一支管相连，第二支管的另一端与若干个省煤器中间联箱通过焊接方式连接。
[0009]进一步地，所述炉膛烟道外壳底部设有一省煤器灰斗。
[0010]进一步地，所述第一支路管的两端分别设有一三通管连接器。
[0011]有益效果:本发明相对于现有技术而方具有以下优点:
[0012]本发明是采用利用调节两支路阀门的开度来调节旁路分流介质的流量，从而通过减少省煤器系统的换热量来控制省煤器出口烟气温度，使原本达不到SCR投运条件的低负荷工况能够满足SCR投运的温度要求，有效地提高了电厂中省煤器SCR脱硝系统连续运行时间，另一方面，低负荷工况下省煤器中SCR系统中烟气温度的提升导致SCR催化剂的活性升高，SCR系统脱硝能力增强，帮助电厂在更长时间范围内更好地达到环保指标。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图。
[0014]图2是本发明的第一支路管和第二支路管连接装置示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0016]如图1和图2所示，一种提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器，包括炉膛烟道外壳30、设在炉膛烟道外壳30内的省煤器出口联箱2、与省煤器出口联箱2相连的一组省煤器悬吊管5、与每个省煤器悬吊管5连接的省煤器中间联箱6、与省煤器中间联箱6相连的一组省煤器蛇形管7、与省煤器蛇形管7相连的省煤器进口联箱14以及与炉膛烟道外壳30底部相连的SCR反应器；所述省煤器进口联箱14与省煤器出口联箱2之间设有一第一支路管3，所述第一支路管3沿着流体流动方向上分别依次设有第一单通阀9、第一截止阀8和第一流量调节阀4，所述每个省煤器中间联箱6分别与第一支路管3或者省煤器进口联箱14之间设有一第二支路管10，所述第二支路管10沿着流体流动方向上分别依次设有第二单通阀13、第二截止阀12和第二流量调节阀11 ;所述炉膛烟道外壳30底部设有一省煤器灰斗16 ;所述SCR反应器包括反应器壳体31、依次设在反应器壳体31内的催化剂预留层18、催化剂首层19和催化剂第二层20 ;所述第二支路管3的一端通过三通管24与第一支路管3相连，第二支路管3的另一端与若干个省煤器中间联箱6通过焊接方式连接；所述第一支路管的两端分别设有一三通管连接器22、23。
[0017]电站中省煤器中的SCR脱硝系统的投运条件根据SCR催化剂的活性温度区间确定，一般设计在300°C?400°C。在低负荷运行工况下，气体从省煤器进口烟气I进入，锅炉省煤器出口烟气15温度低于300°C，而省煤器出口和SCR反应器入口之间没有换热设备，故SCR反应器入口烟气17温度和省煤器出口温度近似相等，低于SCR系统投运温度区间的下限。若SCR入口烟气17温度低于SCR系统投运温度下限的幅度不大，开启第二截止阀12，并逐步增加第二调节阀11阀门开度来控制第二支路管段10分流介质的流量；若SCR入口烟气17温度低于SCR系统投运温度下限的幅度较大，开启第一截止阀8，并逐步增加第一调节阀4的阀门开度来控制第一支路管段3分流介质的流量；由于旁路的分流作用，参加换热的介质流量会减少，导致介质和烟气的换热量减少，故烟气在省煤器受热面区域的放热量减少，使省煤器出口烟气15和SCR进口烟气17温度升高超过300°C，达到SCR系统的投运温度区间，有效地提高了 SCR系统的投运率和催化剂的有效使用时间。
[0018]本发明的一种SCR低负荷运行的优化方法和控制策略在实际工作时情况如下:
[0019]锅炉省煤器系统换热面主要由省煤器悬吊管5和省煤器蛇形管7组成，省煤器蛇形管7连接在进口联箱14和中间联箱7之间，省煤器悬吊管5连接在中间联箱7和出口联箱2之间，省煤器蛇形管7的换热面积大于省煤器悬吊管5，起到主要的换热作用。在锅炉低负荷运行工况下，若省煤器出口烟气15温度低于SCR投运温度下限，且两者相差幅度较小，此时开启旁路第二截止阀12，并逐步增加第二调节阀11阀门开度来控制旁路的介质流量，由于旁路的分流作用，在省煤器蛇形管7中参加换热的介质流量会减少，导致介质和烟气的换热量减少，故烟气在省煤器蛇形管7换热区域的放热量减少，从而使省煤器出口烟气15温度升高超过300°C。若省煤器出口烟气15温度和SCR投运温度下限相差较大，此时可以开启旁路第一截止阀8，并逐步增加第一调节阀4阀门开度来控制旁路的介质流量，由于此时旁路的介质完全不进入省煤器系统参加换热，对提高省煤器出口温度的影响更大，通过合理控制第一支路管和第二支路管的调节阀的开度，能够灵活地控制省煤器的出口烟气15的温度。SCR系统的设计投运温度区间为300°C?400°C，反应器内设计三层催化剂，首层为预留层18，预留层下面为填装有蜂窝式催化剂的两催化剂床层19和20，由于省煤器出口和SCR反应器入口之间没有换热设备，故进入SCR第一层催化剂19的烟气17温度和省煤器出口温度近似相等，达到SCR系统的投运温度区间，有效地提高了 SCR系统的投运率和催化剂的有效使用时间。此外，介质侧的热容量高于烟气侧，当减少相同的换热量时，烟气侧出口温度升高的幅度大于介质侧出口温度减少的幅度，因此对省煤器介质出口温度降低的对锅炉经济运行的影响较小，保证了本发明在工程中的可操作性。
[0020]以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器，其特征在于:包括炉膛烟道外壳(30)、设在炉膛烟道外壳(30)内的省煤器出口联箱(2)、与省煤器出口联箱(2)相连的一组省煤器悬吊管(5)、与每个省煤器悬吊管(5)连接的省煤器中间联箱(6)、与省煤器中间联箱(6)相连的一组省煤器蛇形管(7)、与省煤器蛇形管(7)相连的省煤器进口联箱(14)以及与炉膛烟道外壳(30)底部相连的SCR反应器；所述省煤器进口联箱(14)与省煤器出口联箱(2)之间设有一第一支路管(3)，所述第一支路管(3)沿着流体流动方向上分别依次设有第一单通阀(9)、第一截止阀(8)和第一流量调节阀(4)，所述每个省煤器中间联箱(6)分别与第一支路管(3)或者省煤器进口联箱(14)之间设有一第二支路管(10)，所述第二支路管(10)沿着流体流动方向上分别依次设有第二单通阀(13)、第二截止阀(12)和第二流量调节阀(11)。
2.根据权利要求1所述的提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器，其特征在于:所述SCR反应器包括反应器壳体(31)、依次设在反应器壳体(31)内的催化剂预留层(18)、催化剂首层(19 )和催化剂第二层(20 )。
3.根据权利要求1所述的提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器，其特征在于:所述第二支管(10)的一端通过三通管连接器(24)与第一支管(3)相连，第二支管(10)的另一端与若干个省煤器中间联箱(6)通过焊接方式连接。
4.根据权利要求1所述的提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器，其特征在于:所述炉膛烟道外壳(30 )底部设 有一省煤器灰斗(16 )。
5.根据权利要求1所述的提高SCR系统低负荷运行脱硝能力的省煤器，其特征在于:所述第一支路管(3)的两端分别设有一三通管连接器。
【文档编号】F23J15/02GK103900073SQ201410079471
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】司风琪, 喻聪, 江晓明 申请人:东南大学, 大唐南京环保科技有限责任公司