CN102937296B - 一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，所述锅炉在烟道中布置有省煤器、SCR设备（2）、空气预热器（3）；所述省煤器从烟气侧来看，分为前级省煤器（1）和后级省煤器（6）；锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过前、后级省煤器，而后通过与SCR设备相连的烟道（4）进入SCR设备（2），最后通过空气预热器入口烟道（5）进入空气预热器（3）。本发明确保进入SCR设备的烟气温度在所有负荷下均高于其催化剂要求的反应温度。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉设备领域，尤其是一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉。
背景技术
随着国家对环保的日益重视，为了确保最终的NOx的排放指标，在采用低NOx燃烧设备的同时脱硝设备已经成为今后锅炉的标准配置之一。在常规的锅炉设计中，如果采用SCR（选择性催化还原）脱硝方式，脱硝装置通常布置在锅炉受热面的出口，空气预热器的入口。但为了同时确保锅炉能达到较高的效率，通常满负荷时空气预热器的烟气温度在350~400℃左右，在高负荷下该烟气温度能满足SCR设备的投运要求。但随着负荷的降低，经过SCR设备的烟气温度也随之降低，如果低于某一温度（如315℃，具体要求看SCR设备），SCR设备中的催化剂就无法工作，因此无法起到脱NOx的作用。如果确保进入SCR设备的烟气温度全负荷满足催化剂的反应温度，则满负荷时进入SCR设备的烟气温度要远高于常规取值，同样由于烟气经过SCR设备基本不产生大幅温降，如此高的烟气温度进入空气预热器一则无法使用原先的空气预热器的材料，二则仅通过空气预热器无法满足常规排烟温度的要求，造成锅炉排烟损失的增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，使得在全程负荷状态下SCR设备都能够脱硝。技术方案如下：
一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，所述锅炉在烟道中布置有省煤器、SCR设备、空气预热器； 所述省煤器从烟气侧来看，分为前级省煤器和后级省煤器；
锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过前、后级省煤器，而后通过与SCR设备相连的烟道进入SCR设备，最后通过空气预热器入口烟道进入空气预热器。
优选的，还包括一切换设备，从汽水侧来看，介质可以先进入前级省煤器，再进入后级省煤器；也可以先进入后级省煤器，再进入前级省煤器。优选的，所述切换设备包括：前后左右四阀；当前、后阀打开，左右阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联，介质先后进入前后级省煤器；当左右阀打开，前后阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联，介质先进入后级省煤器，再进入前级省煤器。
优选的，包括一切换设备，从汽水侧来看，介质可以先进入前级省煤器，再进入后级省煤器；也可以同时进入前后级省煤器，并使得后级省煤器逆流布置。优选的，所述切换设备包括：前后左右中五阀；
优选的，当前、后阀打开，左右中三阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联，介质先后进入前后级省煤器；当左阀与后阀关闭，前阀、右阀和中阀打开时，从汽水侧看，前后级省煤器并联连接，后级省煤器逆流布置。
优选的，所述阀之一有调节阀功能。
优选的，所述SCR设备入口处设置一烟温测量装置；在切换设备和烟温装置之间设置自动反馈装置，当SCR设备入口温度低于某温度时，指令切换设备进行切换。
优选的，所述SCR设备入口处设置一烟温测量装置；在调节阀或调节装置和烟温装置之间设置自动反馈装置，所述自动反馈装置与烟温测量装置和调节阀的开度关联。
本发明通过对系统的优化，将锅炉的系统进行改进，确保进入SCR设备的烟气温度在所有负荷下均高于其催化剂要求的反应温度，同时确保进入空气预热器的烟气温度也在其合理范围，不增加空气预热器设计的难度和锅炉的排烟损失。
锅炉最后一级受热面为省煤器，本发明将最后一级受热面分级布置（串联或并联），通过一切换设备使得后级省煤器出口烟气温度提高，确保在锅炉全负荷中SCR反应的温度区间，同时确保空气预热器的设计和排烟温度在合理的水平。
附图说明
图1为常规的带SCR设备的π锅炉布置图示；
图2为常规的带SCR设备的塔式锅炉布置图示；
图3为前后级省煤器顺流和逆流切换装置示意图；
图4为前后级省煤器顺流逆流及串联并联切换装置示意图；
图中：前级省煤器1，SCR设备2，空气预热器3，本体与SCR设备的连接烟道4，空气预热器入口烟道5，后级省煤器6，前阀7、后阀8、左阀9、右阀10、中阀20。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但本发明不局限于以下的实施例。
图1为常规的带SCR设备的π锅炉布置图示。省煤器布置在锅炉尾部烟道中，作为锅炉本体的最后一级受热面；SCR设备2布置在空气预热器3前，锅炉本体和SCR设备通过烟道4相连，SCR设备2与空气预热器3通过烟道连接。锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过省煤器，而后通过与SCR设备相连的烟道4进入SCR设备2，而后烟气经过空气预热器入口烟道5进入空气预热器3。
图2为常规的带SCR设备的塔式锅炉布置图示。省煤器布置在锅炉上部烟道中，作为锅炉本体的最后主要受热面。
图3，前后级省煤器串联并联切换装置示意图。在前级省煤器进口前设置一阀，称为前阀7，在后级省煤器出口之后设置一阀，称为后阀8。在前级省煤器进口和后级省煤器出口之间设置两个旁路管道，即在前阀7后与后阀后之间设置第一旁路；另外在前阀7前与后阀8前之间设置第二旁路。在两旁路上各设置一阀，即在第一旁路上设置左阀9，在第二旁路上设置右阀10。当左右阀关闭，前后阀打开时，从汽水侧看，前后级省煤器为由前级到后级的串联连接。当前后阀关闭，左右阀打开时，从汽水侧看，前后级省煤器为由后级到前级的串联连接。因此通过这四个阀的切换，使得汽水侧介质可以先进入前级省煤器1，也可以先进入后级省煤器6，与省煤器外面的烟气配合，实现顺流与逆流的切换。顺流和逆流是指工质(水蒸气、给水和空气等)和烟气之间的相对流动方向。当烟气和工质的流动方向相同时，称顺流;当烟气和工质的流动方向相反时，称逆流。假设烟气是从前级省煤器1流向后级省煤器6的，当左右阀关闭，前后阀打开时，前后级省煤器顺流布置；当前后阀打开时，左右阀关闭，前后级省煤器逆流布置。当进入省煤器的汽水介质总量不变时，可以通过顺流和逆流的切换，改变前级省煤器出口烟气和后级省煤器出口烟气的温度。前后级省煤器整体逆流时，传热温压高，吸热量大，后级省煤器出口的烟气温度低；前后级省煤器整体顺流时，传热温压低，吸热量小，后级省煤器出口的烟气温度高。即当锅炉负荷降低时，为了提高进入SCR设备烟气温度，省煤器应当顺流布置。如果前后左右四阀具有调节阀功能或者其本身为关断阀但前后设置调节阀，也可以调节进入省煤器的介质流量。例如当前后阀开启，左右阀之一有一定的开度时，进入省煤器的介质流量有所减少，出口烟气的温度上升。
图4为前后级省煤器顺流逆流及串并联切换装置示意图，在图3的基础上，在左阀9后和前级省煤器出口之间设置第三旁路管道，并在第三旁路管道设置中阀20。当中阀20关闭时，其情况与图3相同，不再阐述。当左阀9与后阀8关闭，前阀7、右阀10和中阀20打开时，从汽水侧看，前后级省煤器并联连接；假设烟气是从前级省煤器1流向后级省煤器6的，此时，前级省煤器顺流布置，后级省煤器逆流布置。如果前后左右中五阀具有调节阀功能或者或者其本身为关断阀但前后设置调节阀，也可以调节进入前后级省煤器的之间介质流量比，例如前级占40%，后级占60%。
在图4中，当前后阀关闭，左中右阀开启时，汽水介质先进入后级省煤器，出后级省煤器后，汽水分两路，一路从中阀20经过；一路从前级省煤器经过，再经过左阀；最后两路在合并。此时，中阀20相当于是一个旁路阀的作用。通过调节中阀的开度，调节进入前级省煤器的汽水流量，从而调节前级省煤器出口烟气的温度。
Claims (7)
1.一种适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，所述锅炉在烟道中布置有省煤器、SCR设备(2)、空气预热器(3)；所述省煤器从烟气侧来看，分为前级省煤器(1)和后级省煤器(6)；其特征在于：
锅炉燃烧后的烟气在经过锅炉本体的其他受热面后，先经过前、后级省煤器，而后通过与SCR设备相连的烟道(4)进入SCR设备(2)，最后通过空气预热器入口烟道(5)进入空气预热器(3)；
还包括一切换设备，通过该切换设备，从汽水侧来看，使得介质能够先进入前级省煤器(1)，再进入后级省煤器(6)；也能够先进入后级省煤器(6)，再进入前级省煤器(1)。
2.根据权利要求1所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，其特征在于：
所述切换设备包括：前阀(7)、后阀(8)、左阀(9)、右阀(10)四阀；
当前、后阀打开，左、右阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联，介质先后进入前后级省煤器；
当左、右阀打开，前、后阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联，介质先进入后级省煤器，再进入前级省煤器。
3.根据权利要求1所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，其特征在于：
所述一切换设备，通过该切换设备，从汽水侧来看，使得介质能够先进入前级省煤器(1)，再进入后级省煤器(6)；也能够同时进入前后级省煤器，并使得后级省煤器逆流布置。
4.根据权利要求3所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，其特征在于：
所述切换设备包括：前阀(7)、后阀(8)、左阀(9)、右阀(10)、中阀(20)五阀；
当前、后阀打开，左右中三阀关闭时，从汽水侧来看，前后级省煤器串联，介质先后进入前后级省煤器；
当左阀(9)与后阀(8)关闭，前阀(7)、右阀(10)和中阀(20)打开时，从汽水侧看，前后级省煤器并联连接，后级省煤器逆流布置。
5.根据权利要求2或4所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，其特征在于：
所述阀之一有调节阀功能。
6.根据权利要求1-4之一所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，其特征在于：
所述SCR设备(2)入口处设置一烟温测量装置；在切换设备和烟温测量装置之间设置自动反馈装置，当SCR设备(2)入口温度低于某温度时，指令切换设备进行切换。
7.根据权利要求5所述的适用脱硝设备负全程负荷投运的锅炉，其特征在于：
所述SCR设备(2)入口处设置一烟温测量装置；在调节阀和烟温测量装置之间设置自动反馈装置，所述自动反馈装置与烟温测量装置和调节阀的开度关联。
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