CN108211693B - 平板式脱硝催化剂电加热装置及加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的平板式脱硝催化剂电加热装置，包括加热组件和温控组件，通过给金属材质筛网进行通电，加热氧化物催化剂，解决燃煤电厂长期低负荷运行时脱硝催化剂因烟气温度过低造成的脱硝效率低而导致的ABS中毒问题，该装置不仅适用于燃煤电厂，还适用于因排烟温度不足，无法满足脱硝运行的其它锅炉设施，如垃圾焚烧炉、陶瓷窑炉、水泥窑炉等，具有广泛的工业应用前景。面对日益严格的环境排放标准，本发明还提供了一种电加热方法，为电加热催化剂装置工业化大规模生产和应用提供了可能。
Description
技术领域
本发明涉及一种平板式脱硝催化剂电加热装置及加热方法，属于燃煤电厂催化还原技术领域。
背景技术
中国经历了“拉闸限电”时代的无奈后，大力推进新建、扩建火电机组，持续推动水电、核电、风电、太阳能等清洁能源的发展，中国电力进入了全面疯狂的发展时代。2016年底，全国口径发电装机容量16.5亿千瓦。其中，火电装机容量占总装机容量的66.64%；截至2016年6月底，核电机组30台，新建机组24台位居世界第一。
同时，中国经济进入新常态，用电需求增速明显放缓。一是新建机组的狂热，一是社会用电需求量明显放缓。当火电利用小时数低于5000h，全部发电设备的利用小时数低于4500h，电力产能就会出现过剩的情况。2015年火电发电设备利用小时数为4329小时，2016年降低至4165小时，预计2017年火电设备利用小时进一步降至4000左右小时。电力产能过剩日益严峻，因此火电机组被要求降低负荷运行，随之SCR入口烟温也降低。目前，使用最广泛的商用脱硝催化剂温度低于280℃后，催化剂本身脱硝效率显著降低，同时烟气中的硫会与NH3反应生成硫酸氢铵（ABS）覆盖在催化剂表面，大幅降低催化剂脱硝活性。因此，脱硝催化剂低负荷运行面临着寿命短甚至无法使用的严峻考验。
目前，低温高硫烟气通常采用增设省煤器烟气/工质旁路、热水再循环、省煤器采取分组布置，低负荷提高给水温度，烟气补燃等措施。但大部分燃煤机组都频繁低负荷长期运行的方法，以上方法增加煤耗，系统积灰、降低锅炉热效率、大幅度增加运行成本等问题。而低温催化剂至今无法解决催化剂ABS中毒问题。鉴于此，开发低负荷低成本运行的脱硝系统成为今年的研究热点。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种平板式脱硝催化剂电加热装置及加热方法，解决了电力产能过剩，燃煤电厂长期低负荷运行时烟气烟温过低造成脱硝催化剂脱硝效率低而造成ABS中毒的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种平板式脱硝催化剂电加热装置，包括加热组件和温控组件，所述加热组件包括金属材质筛网、单元盒、高温绝缘材料的导线、框架和氧化物催化剂；所述氧化物催化剂涂覆在所述金属材质筛网表面，若干块所述金属材质筛网沿着烟气流动方向平行排列在所述单元盒内，相邻的两块金属材质筛网不相连，之间为空气间隙；若干个单元盒排列在所述框架上，且所述单元盒侧壁上设有导线孔，所述金属材质筛网之间通过导线相连，连接金属材质筛网的导线穿过单元盒侧壁上的导线孔连接在相邻单元盒内的单板上，导线的端部与加热控制模块相连；
所述温控组件包括温度检测模块、温度处理模块、加热控制模块和控制中心，所述温度检测模块用于检测检测点处的温度，检测点为SCR反应器入口烟道处及SCR反应器内每个单元盒上氧化催化剂处，并将检测到温度信息发送给温度处理模块，由温度处理模块建立温度模型，并结合锅炉蒸发量信息计算出每个检测点的温度，然后将计算结果发送给控制中心，控制中心结合SCR反应器入口烟道处的设置温度向加热控制模块发送指令，控制加热控制模块的工作或停止工作。
进一步，所述单元盒四个内壁上均设有绝缘板，所述绝缘板对应位置处设有卡槽，所述金属材质筛网的边缘处插入卡槽内。
进一步，所述导线外表面包覆一层高温缓冲绝缘管。
进一步，所述高温缓冲绝缘管由外层硬质绝缘材料和内层弹性绝缘材料构成。
进一步，所述温控组件还包括短路自检控制模块，所述短路自检控制模块与所述控制中心相连。
本发明还提供了一种采用上述平板式脱硝催化剂电加热装置对脱硝催化剂进行电加热的方法，包括以下步骤：
步骤一，通过控制中心设置SCR反应器入口烟道处的温度，即为设置温度；
步骤二，温度检测模块用于检测检测点处的温度，检测点为SCR反应器入口烟道处及SCR反应器内每个单元盒上氧化催化剂处，并将检测到温度信息发送给温度处理模块；
步骤三，温度处理模块建立温度模型，并结合锅炉蒸发量信息计算出每个检测点的温度，然后将计算结果发送给控制中心；
步骤四，控制中心结合SCR反应器入口烟道处的设置温度向加热控制模块发送指令，控制加热控制模块的工作或停止工作。
其中，步骤四中，若SCR反应器入口烟道处的烟气温度大于设定温度一，则控制中心向加热控制模块发送停止工作指令；若SCR反应器入口烟道处的烟气温度小于设定温度一，且催化剂表面温度低于设定温度二，继续加热；若催化剂的表面温度不低于设定温度三，停止加热。此叙述中设定温度一为300~420℃，设定温度二为280~350℃，设定温度三为280~350℃。
本发明所达到的有益技术效果：本发明提供的平板式脱硝催化剂电加热装置，通过金属材质筛网进行通电，加热氧化物催化剂，解决燃煤电厂长期低负荷运行时脱硝催化剂因烟气温度过低造成的脱硝效率低而导致的ABS中毒问题，该装置不仅适用于燃煤电厂，还适用于因排烟温度不足，无法满足脱硝运行的其它锅炉设施，如垃圾焚烧炉、陶瓷窑炉、水泥窑炉等，具有广泛的工业应用前景。面对日益严格的环境排放标准，本发明还提供了一种电加热方法，为加热催化剂装置工业化大规模生产和应用提供了可能。
附图说明
图1本发明之加热组件结构示意图；
图2本发明之温控组件组成框图。
其中：2金属材质筛网；3单元盒；4绝缘板；5导线；6导线孔；7高温缓冲绝缘管；8框架；9氧化物催化剂；。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
如图1-2所示，本发明提供一种平板式脱硝催化剂电加热装置，包括加热组件和温控组件，所述加热组件包括金属材质筛网2、单元盒、高温绝缘材料的导线5、框架8和氧化物催化剂9；所述氧化物催化剂9涂覆在所述金属材质筛网2的表面，若干块所述金属材质筛网2沿着烟气流动方向平行排列在所述单元盒3内，相邻的两块金属材质筛网2不相连，之间为空气间隙；若干个单元盒3排列在所述框架8上，若干个单元盒3在框架8上摆放整齐后放入SCR反应器中；所述单元盒3侧壁上设有导线孔6，所述金属材质筛网2之间通过导线5相连，连接金属材质筛网2的导线5穿过单元盒3侧壁上的导线孔6连接在相邻单元盒3内的金属材质筛网2上，导线5的端部与加热控制模块相连，因此，金属材质筛网2通过导线5与加热控制模块形成回路，且由加热控制模块控制回路的通电或断电；
其中，氧化物催化剂9为钒钨（钼）钛氧化物或稀土基氧化物等脱硝催化剂；金属材质筛网的材质为不锈钢、镍铬合金、铁铬铝合金、铝镍铁合金，金属材质筛网作为脱硝催化剂的载体，具有电阻性，通电后作为电阻发热，从而对负载在其表面的脱硝催化剂进行加热，达到由NH3和NO反应生产N2和H2O所需的温度；为了防止脱硝催化剂因磨损而造成金属材质筛网连接造成短路，相邻两块金属材质筛网不相连，之间为空气间隙，空气间隙可以根据需要设计；同时为了防止金属材质筛网与单元盒之间产生摩擦而造成短路，在所述单元盒四个内壁上均设有绝缘板，所述绝缘板对应位置处设有卡槽，所述金属材质筛网的边缘处插入卡槽内，相邻两卡槽之间的距离以不影响金属材质筛网微小震动为前提。
所述导线5外表面包覆一层高温缓冲绝缘管7，用于固定导线5，防止单元盒3震动而造成导线5金属丝裸露或断裂；所述高温缓冲绝缘管7由外层硬质绝缘材料和内层弹性绝缘材料构成，外层硬质绝缘材料在导线孔6内与单元盒相连，内层弹性绝缘材料由于其具有耐磨和伸缩性，可以有效防止导线金属丝裸露或断裂。
所述温控组件包括温度检测模块、温度处理模块、加热控制模块和控制中心，所述温度检测模块用于检测检测点处的温度，检测点为SCR反应器入口烟道处及SCR反应器内每个单元盒上氧化催化剂处，并将检测到温度信息发送给温度处理模块，由温度处理模块建立温度模型，并结合锅炉蒸发量信息计算出每个检测点的温度，然后将计算结果发送给控制中心，控制中心结合SCR反应器入口烟道处的设置温度向加热控制模块发送指令，控制加热控制模块的工作或停止工作。
所述温控组件还包括短路自检控制模块，所述短路自检控制模块与所述控制中心相连，用于监控各个模块工作时的电流运行情况，发现异常及时通知断电，同时反馈给控制中心，由控制中心进行声波或蒸汽吹灰处理，有效避免因堵灰而造成的短路。
本发明还提供了一种采用上述平板式脱硝催化剂电加热装置对脱硝催化剂进行电加热的方法，包括以下步骤：
步骤一，通过控制中心设置SCR反应器入口烟道处的温度，即为设置温度；
步骤二，温度检测模块用于检测检测点处的温度，检测点为SCR反应器入口烟道处及SCR反应器内每个单元盒上氧化催化剂处，并将检测到温度信息发送给温度处理模块；
步骤三，温度处理模块建立温度模型，并结合锅炉蒸发量信息计算出每个检测点的温度，然后将计算结果发送给控制中心；
步骤四，控制中心结合SCR反应器入口烟道处的设置温度向加热控制模块发送指令，控制加热控制模块的工作或停止工作。
其中，步骤四中，若SCR反应器入口烟道处的烟气温度大于设定温度一，则控制中心向加热控制模块发送停止工作指令；若SCR反应器入口烟道处的烟气温度小于设定温度一，且催化剂表面温度低于设定温度二，继续加热；若催化剂的表面温度不低于设定温度三，停止加热。作为本发明的具体实施例，其控制指令如表1：
表1 不同温度操作指令
| 编号 | 烟气温度 | 催化剂表面温度 | 设置温度1 | 设置温度2 | 设置温度3 | 操作指令 |
| 1 | 280 | 350 | 300 | 350 | 350 | 停止 |
| 2 | 280 | 290 | 300 | 280 | 300 | 加热 |
| 3 | 360 | 280 | 350 | 280 | 350 | 停止 |
| 4 | 330 | 320 | 420 | 300 | 350 | 加热 |
| 5 | 270 | 260 | 300 | 280 | 280 | 加热 |
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.平板式脱硝催化剂电加热装置，其特征在于：包括加热组件和温控组件，所述加热组件包括金属材质筛网、单元盒、高温绝缘材料的导线、框架和氧化物催化剂；所述氧化物催化剂涂覆在所述金属材质筛网表面，若干块所述金属材质筛网沿着烟气流动方向平行排列在所述单元盒内，相邻的两块金属材质筛网不相连，之间为空气间隙；若干个单元盒排列在所述框架上，且所述单元盒侧壁上设有导线孔，所述金属材质筛网之间通过导线相连，连接金属材质筛网的导线穿过单元盒侧壁上的导线孔连接在相邻单元盒内的金属材质筛网上，导线的端部与加热控制模块相连；
所述温控组件包括温度检测模块、温度处理模块、加热控制模块和控制中心，所述温度检测模块用于检测检测点处的温度，检测点为SCR反应器入口烟道处及SCR反应器内每个单元盒上氧化催化剂处，并将检测到温度信息发送给温度处理模块，由温度处理模块建立温度模型，并结合锅炉蒸发量信息计算出每个检测点的温度，然后将计算结果发送给控制中心，控制中心结合SCR反应器入口烟道处的设置温度向加热控制模块发送指令，控制加热控制模块的工作或停止工作；
所述温控组件的控制过程包括：
若SCR反应器入口烟道处的烟气温度大于设定温度一，则控制中心向加热控制模块发送停止工作指令；若SCR反应器入口烟道处的烟气温度小于设定温度一，且催化剂表面温度低于设定温度二，继续加热；若催化剂的表面温度不低于设定温度三，则停止加热。
2.根据权利要求1所述的平板式脱硝催化剂电加热装置，其特征在于：所述单元盒四个内壁上均设有绝缘板，所述绝缘板对应位置处设有卡槽，所述金属材质筛网的边缘处插入卡槽内。
3.根据权利要求1所述的平板式脱硝催化剂电加热装置，其特征在于：所述导线外表面包覆一层高温缓冲绝缘管。
4.根据权利要求3所述的平板式脱硝催化剂电加热装置，其特征在于：所述高温缓冲绝缘管由外层硬质绝缘材料和内层弹性绝缘材料构成。
5.根据权利要求1所述的平板式脱硝催化剂电加热装置，其特征在于：所述温控组件还包括短路自检控制模块，所述短路自检控制模块与所述控制中心相连。
6.采用权利要求1-5任一项所述的平板式脱硝催化剂电加热装置对脱硝催化剂进行电加热的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，通过控制中心设置SCR反应器入口烟道处的温度，即为设置温度；
步骤二，温度检测模块用于检测检测点处的温度，检测点为SCR反应器入口烟道处及SCR反应器内每个单元盒上氧化催化剂处，并将检测到温度信息发送给温度处理模块；
步骤三，温度处理模块建立温度模型，并结合锅炉蒸发量信息计算出每个检测点的温度，然后将计算结果发送给控制中心；
步骤四，控制中心结合SCR反应器入口烟道处的设置温度向加热控制模块发送指令，控制加热控制模块的工作或停止工作；
若SCR反应器入口烟道处的烟气温度大于设定温度一，则控制中心向加热控制模块发送停止工作指令；若SCR反应器入口烟道处的烟气温度小于设定温度一，且催化剂表面温度低于设定温度二，继续加热；若催化剂的表面温度不低于设定温度三，则停止加热。
7.根据权利要求6所述的电加热方法，其特征在于：设定温度一为300~420℃，设定温度二为280~350℃，设定温度三为280~350℃。
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