一种SCR脱硝系统入口烟温自适应调节方法与流程

本发明涉及工业尾气处理技术领域，具体为一种SCR脱硝系统入口烟温自适应调节方法。

背景技术：

我国煤炭资源丰富，而油气资源匮乏，决定煤炭是我国主要一次能源。煤炭利用的80％以上直接用于燃烧，煤燃烧过程中会产生大量CO₂、粉尘以及 SO₂和NOx等有害物，形成大气污染；同时由于煤炭难于着火燃尽，其运行伴随着大量燃油(气)消耗。

SCR烟气脱硝系统，因其脱硝率高而在燃煤电站锅炉上广泛应用，SCR烟气脱硝催化剂分高温和低温两种，在我国低温催化剂尚不成熟，基本以高温催化剂为主。受整体经济形势影响，电网负荷低，以及国家强制要求尽量用新能源发电的政策导向，火力发电机组被迫更多发挥调峰功能，这样燃煤火力发电机组常常需要低负荷运行，锅炉机组负荷低于50％额定负荷后，SCR烟气脱硝装置入口烟温会低于其要求的最低温度，使其脱硝效率大大降低，而无法满足超低排放标准限定的NOx排放浓度；锅炉冷态点火启动过程中，SCR 烟气脱硝装置入口烟温也会大大低于其要求的最低温度，目前标准应对该工况办法是机组并网前不做考核。灵活性调峰、超低排放，是我国燃煤火力发电企业面临的新课题。

在点火启动、低负荷运行工况下，如何提高SCR入口烟温，是确保超低排放必须解决的问题，提高烟温有多种办法：

1)蒸汽换热技术，利用附汽系统蒸汽通过换热器加热烟气，存在的缺点是：机组高负荷运行时换热器备用磨损问题；机组全部停运，其中某一台机组启动运行时，附汽系统没有蒸汽，存在超排时段；

2)旁路烟道加热技术，在高温烟气段旁路引取高温烟气加热技术。点火启动初期，总体烟温都低，所以存在超排时段；正常运行时，关断门需关闭隔绝烟气，存在备用工况时高温可靠性问题及投运时磨损问题；

3)燃烧产生的高温烟气混合加热技术，燃料采用易燃燃料如轻柴油、天然气或焦炉煤气等。燃油存在燃烧不完全污染催化剂问题，所以燃气燃料是理想的加热燃料。

根据以上可能的技术路径，前两种已有工程应用，均存在某些局限性。第三种技术路径目前尚未有其它单位成功应用报道。本发明方案就是在有气源的地方，采用燃气加热的技术路径，是一种可实现全负荷段满足超低排放标准、独立外设系统、不对原准备做改造、不对原系统设计性能产生影响等优点。

燃气燃烧设备技术已成熟，居民、工业应用广泛，这些场合基本都是在燃气品质、供气参数稳定状态下应用,即有一定的适用条件。我国一次能源以煤炭为主、石油天然气资源匮乏，虽有国家西气东输管网在建或已建成，但总的覆盖面有限，大量使用还受价格等影响。

国内主要产煤大省，建有相当数量的煤化工企业，煤化企业生产过程中，可输出焦炉煤气、氢气以及随工艺变化的各种驰放气，组分热值差异极大，通常采用放散塔燃烧放散，投资大、且形成热污染；有的建设配套燃气自备电站加以利用，由于燃气品质不稳定、气量不稳定，在目前环保政策标准下，须配套脱硫、脱硝设施，有得不偿失的感觉。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种SCR脱硝系统入口烟温自适应调节方法，具有自适应调节功能，使大型火力发电机组灵活性调峰时，满足超低排放环保标准，且极为经济的技术方案，避免了其它加热技术存在的超排时段、苛刻条件下的可靠性、系统复杂、投资大等缺陷，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种SCR脱硝系统入口烟温自适应调节方法，包括如下步骤：

S100、在SCR烟气脱硝系统的烟气入口管中设置测温热偶，测温热偶测出的烟温通过温度集成控制系统分析处理，并控制烟温自适应系统运行；

S200、在SCR烟气脱硝系统的入口端安装有燃气系统，并根据燃气系统的燃气热值对燃气流量和空气流量进行配合调节，使得燃气和空气按照比例进入燃气系统；

S300、在燃气系统的出口端安装有与其配套的烟气混合器，按照比例进入所述燃气系统的混合气体通过燃气辅助燃烧室燃烧喷出高温烟气进入烟气混合器，混合器将本系统产生的高温烟气均匀喷入烟道中的低温烟气中混合，使进入SCR烟气脱硝系统的入口烟道的烟气温度维持在设定温度值以上。

作为本发明一种优选的技术方案，所述SCR脱硝系统安装在外部设备烟道或者自身低温烟道上，在所述步骤S300中，外部设备烟道或者自身低温烟道为锅炉烟道。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S100还包括：

当所述测温热偶测量的烟温低于320℃时，SCR烟气脱硝系统进入投运准备；

当所述测温热偶测量的烟温低于280℃时，SCR烟气脱硝系统开始投运。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S300中的设定温度值为280℃。

作为本发明一种优选的技术方案，所述燃气系统包括燃烧室以及分别给燃烧室提供燃气和空气的燃气供给系统和空气供给系统，所述燃烧室的入口端和出口端均安装有呈螺旋环形分布的稳压调压供给管道，在燃气系统的出口端连接有烟气混合器，所述烟气混合器的出口端连接有SCR烟气入口管，且在SCR烟气入口管中安装沿烟道截面网布有若干组测温热偶，所述测温热偶将测量的烟温信息传送到温度集成控制系统，所述温度集成控制系统的信号输出端分别与燃气供给系统和空气供给系统电连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述燃气供给系统包括燃气供给管道，且在所述燃气供气管道上设有流量调节阀，所述流量调节阀内侧设有实时流量计。

作为本发明一种优选的技术方案，所述空气供给系统包括空气供给管道，在空气供给管道的入口端固定安装有风量调节风门，所述风量调节风门的内侧也固定安装有实时流量计。

作为本发明一种优选的技术方案，且在位于燃烧室出口端的设有两根稳压调压供给管道，其中一根稳压调压供给管道连接有锅炉烟道，另外一根稳压调压供给管道则连接有高温烟气管，与稳压调压供给管道相连的高温烟气管的内壁均固定安装有耐高温陶瓷片，所述稳压调压供给管道分别连接有燃气供给管道和空气供给管道，且在稳压调压供给管道内部均固定安装有导流板。

作为本发明一种优选的技术方案，所述稳压调压供给管道和高温烟气管的连接处固定安装有燃气辅助燃烧器，所述燃气辅助燃烧室通过混合导气管与燃烧室的入口端连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述温度集成控制系统还连接有燃气供给管道和空气供给管道内部的实时流量计，所述温度集成控制系统还电连接有流量调节阀和风量调节风门，所述温度集成控制系统接受烟温信息以及流量信息，并且经过温度和流量分析，在通过驱动电路改变流量调节阀和风量调节风门的流量来调节燃烧室内部的燃烧热功率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置检测和反馈装置，能够自主调节尾气的温度，能够根据实际的情况来调整燃气流量和空气的流量，使不同热值燃气燃烧产生的热功率满足SCR入口烟温在设定值以上时燃烧需求，保持催化剂的活性，大大提高尾气的处理效率，降低有害气体的浓度，而且还能够克服高负压环境下保持火焰稳定性的难题，解决煤化不同工艺流程驰放气热值差异大、多种品质燃气系统调节适应性技术难题，解决宽烟道条件下，加热装置产生高温烟气与锅炉烟道低温烟气混合均匀性技术难题，大大节省投资费用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的系统结构示意图；

图3为本发明的流程示意图；

图中：1-燃气系统；2-温度集成控制系统；3-燃气供给系统；4-空气供给系统；5-烟气混合器；6-SCR烟气入口管；

101-燃烧室；102-稳压调压供给管道；103-导流板；

301-燃气供给管道；302-流量调节阀；303-实时流量计；304-锅炉烟道；305-高温烟气管；306-耐高温陶瓷片；307-燃气辅助燃烧室；308-混合导气管；

401-空气供给管道；402-风量调节风门；

601-测温热偶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，本发明提供了一种SCR脱硝系统入口烟温自适应调节方法，包括如下步骤：

步骤S100、在SCR烟气脱硝系统的烟气入口管中设置测温热偶，测温热偶测出的烟温通过温度集成控制系统分析处理，并控制烟温自适应系统运行；

当测温热偶测量的烟温低于320℃时，SCR烟气脱硝系统进入投运准备；

当测温热偶测量的烟温低于300℃时，SCR烟气脱硝系统开始投运；

步骤S200、在SCR烟气脱硝系统的入口端安装有燃气系统，并根据燃气系统的燃气热值对燃气流量和空气流量进行配合调节，使得燃气和空气按照比例进入燃气系统；

步骤S300、在燃气系统的出口端安装有与其配套的烟气混合器，按照比例进入燃气系统的混合气体燃烧后产生的烟气进入烟气混合器，并通过燃气辅助燃烧室燃烧喷出高温烟气与烟道中的低温烟气混合，使进入SCR烟气脱硝系统的入口烟道的温度维持在设定温度值以上，设定温度值为280℃。

本实施方式中，烟温自适应系统为设置在SCR烟气脱硝系统的烟气入口管内，包含测温热偶、固定测温热偶的部件以及将测温热偶与温度集成控制系统相接的电子器件。

SCR脱硝系统安装在外部设备烟道或者自身低温烟道上，在步骤S300中，外部设备烟道或者自身低温烟道为锅炉烟道。

在本发明中，能够根据温度集成控制系统中烟气温度、含氧量、负荷等信息，得出需要温升值，再根据温升值给出燃气流量指令，系统根据燃气流量指令调节燃气流量，能够根据控制系统指令调节空气流量，满足燃气燃尽的需要。

在SCR入口烟道中布置测温热偶，测出的烟温信号并送到控制系统，当烟温低于320℃时，系统进入投运准备，根据燃气供给系统燃气热值，调节燃气流量、燃烧空气流量，确保燃气高效燃尽的需要。其中按照比例进入燃烧器的燃气在燃烧室内燃烧产生高温烟气进入烟气混合器，从烟气混合器喷出的高温烟气与锅炉烟道中的低温烟气混合，保证烟气在进入SCR反应器入口前烟温始终维持在280℃设定温度以上，保持催化剂的活性所需的温度范围。

基于上述方法，本发明提供了一种实现SCR脱硝系统入口烟温自适应调节方法的相应装置，具体结构如下：

如图1和图2所示，包括燃气系统1和温度集成控制系统2，燃气系统1 的入口端分别连接有燃气供给系统3和空气供给系统4，在燃气系统1的出口端连接有烟气混合器5，烟气混合器5的出口端连接有SCR烟气入口管6，且在SCR烟气入口管6中内截面网布安装有若干组测温热偶601，测温热偶601 将测量的烟温信息传送到温度集成控制系统2，温度集成控制系统2的信号输出端分别与燃气供给系统3和空气供给系统4电连接。

燃气系统1包括燃烧室101以及分别给燃烧室101提供燃气和空气的燃气供给系统3和空气供给系统4，燃烧室101的入口端和出口端均安装有呈螺旋环形分布的稳压调压供给管道102，安装稳压调压供给管道102的作用在于解决烟气管道中负压的作用，在正常的燃烧条件下，烟气管道中由于排放烟气以及流体压力的作用，使得内部负压为-1500Pa左右，在这个环境下，由于强负压的抽吸作用极容易影响燃烧室101内部的正常燃烧，使得燃烧室101 内部无法维持稳定的着火状态，而通过稳压调压供给管道102的调节稳压作用，减少烟道负压的影响。

燃气供给系统3包括燃气供给管道301，且在燃气供气管道301上设有流量调节阀302，通过流量调节阀302来调整燃气的通过量，流量调节阀302内侧设有实时流量计303，用于监测燃气的实时流量。

空气供给系统4包括空气供给管道401，在空气供给管道401的入口端固定安装有风量调节风门402，通过风量调节风门402来调整进入的空气量，风量调节风门402的内侧也固定安装有实时流量计303，用于检测空气进入的实时流量。

在位于燃烧室301出口端的设有两根稳压调压供给管道102，其中一根稳压调压供给管道102连接有锅炉烟道304，锅炉烟道304为常温尾气排放，另外一根稳压调压供给管道102则连接有高温烟气管305，与稳压调压供给管道 102相连的高温烟气管305的内壁均固定安装有耐高温陶瓷片306，防止高温尾气对管道产生伤害，稳压调压供给管道102分别连接有燃气供给管道301 和空气供给管道401，且在稳压调压供给管道102内部均固定安装有导流板 103，高负压环境下燃气系统1采用高阻力稳燃腔稳焰技术，解决在高负压环境下点火和燃烧稳定性问题，采用多通道燃气分级、空气分级结合的低氮燃烧技术，确保燃气燃烧的低氮性能，而且采用螺旋的导流结构，能够解决燃气品质大范围变化时自适应调节问题。

稳压调压供给管道102和高温烟气管305的连接处固定安装有燃气辅助燃烧器307，通过燃气辅助燃烧器307的辅助燃烧，进一步提高实际的燃烧温度，燃气辅助燃烧室307通过混合导气管308与燃烧室101的入口端连接。

温度集成控制系统2还连接有燃气供给管道301和空气供给管道401内部的实时流量计303，温度集成控制系统2还电连接有流量调节阀302和风量调节风门402，温度集成控制系统2接受烟温信息以及流量信息，并且经过温度和流量分析，在通过驱动电路改变流量调节阀302和风量调节风门402的流量来调节燃烧室101内部的燃烧。

在本发明中，通过将不同温度的烟气进行混合，从而使得所有的烟气均能达到设定温度以上，而且在这个过程中，仅仅只需要保证高温烟气的管道进行高温保护即可，而不必对所有的管道都进行保护，这样可以节省对管道的维护，而且还可以根据不同情况、不同的温度需求来调节不同烟气的温度，而这个过程对于烟气的处理是十分重要的。为了减少不合格尾气的产生，在本发明中，不仅处理外设的低温尾气，而且对于处理装置本身的尾气也会进行监控和尾气处理，使得所有的尾气均能够进行混合从而达到尾气处理的设定温度，尽可能的减少不达标尾气的产生。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。