CN108613164B - 一种改善低负荷下脱硝效果的给水加热系统 - Google Patents
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Abstract
一种火电机组给水加热系统，包括水‑汽喷射器、锅炉、汽轮机、高压加热器；水‑汽喷射器设置于高压加热器的凝结水旁路上，水‑汽喷射器的进水口和排水口接入凝结水旁路管道；高加出口给水引射混合一部分高温主蒸汽，混合后给水温度提升，省煤器出口至脱硝装置入口烟气温度提升，通过合理设置加热给水量及蒸汽量，使得较低负荷时脱硝装置工作在正常温度范围内，使得机组低负荷时氮氧化物正常脱除，有效减少污染物排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种火电机组给水加热系统，特别涉及一种改善脱硝效果的给水加热系统。
背景技术
目前我国火电机组装机容量占总装机容量的70％左右、发电量占总发电量的80％左右，火电在电力工业中占主导地位。我国火电机组不但承担基本负荷，还频繁参与调峰，低负荷及频繁变负荷已成为我国大型燃煤机组的正常运行状态。随着我国社会经济发展及生活方式的变化，电网峰谷差已高达50％。据中电联统计，近年来我国火电机组年平均利用小时数在5000小时左右，机组负荷率低于60％，机组在全生命周期中处于变工况运行的时间比已达70％。
目前阶段，我国燃煤火电机组脱硝普遍采用选择性催化还原法(SCR)，其原理是在催化剂的作用下，NOx与NH3发生反应，生成水蒸汽与氮气。为保证脱硝的效果，要求烟气的温度在一定范围之内，烟气温度过高，则催化剂易烧结、丧失活性；烟气温度过低，则反应速度下降、影响脱硝效果。在实际工程中，SCR装置安装在省煤器之后、空气预热器之前，以满足脱硝所要求的烟气温度。
当火电机组低负荷运行时，省煤器出口烟温下降，SCR装置内催化剂的活性削弱，一方面影响脱硝效果，使烟气中的NOx含量增加；另一方面造成氨逃逸，在空预器及锅炉尾部烟道内形成NH4F、(NH4)2SO3等，阻塞流动通道，使烟气阻力上升，影响设备的安全稳定运行。当机组负荷下降时，烟气流量也随之下降，炉膛出口烟温降低，再热蒸汽温度及锅炉给水温度均下降，从而导致省煤器出口烟温下降；当负荷下降至一定值之后，SCR装置的脱硝效率急剧下降，使NOx排放升高；未反应的NH3逃逸，在空预器及锅炉尾部烟道内形成NH4F、(NH4)2SO3等，阻塞流动通道，使烟气阻力上升；烟气温度下降，使空预器出口热风温度降低、影响锅炉的燃烧稳定性，并加剧锅炉尾部烟道相关设备的腐蚀。我国新的火电厂烟气污染物排放标准制定后，全国火电机组的SCR脱硝装置在低负荷运行时均出现了这些问题。
为解决上述问题，现有的措施主要有设置0号高压加热器、烟气旁路、省煤器分级布置等。0号高压加热器，增加投资，系统布置复杂；烟气旁路投资大、且烟气温度不均匀，效果较差；省煤器分级布置可解决低负荷下SCR的脱硝问题，但在高负荷下SCR装置易超温、使催化剂烧结。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种用于改善火电机组低负荷脱硝效果给水加热系统，通过给水加热通过提高锅炉给水温度来减少烟气在省煤器中的放热，其安全性好、投资适中，具有良好的应用前景。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种火电机组给水加热系统，包括水-汽喷射器、锅炉、汽轮机、高压加热器；其特征在于，与锅炉相连通的水-汽喷射器和汽轮机高压缸；来自锅炉的主蒸汽管路进入汽轮机高压缸；主蒸汽管路上设有旁路蒸汽管接入水-汽喷射器的抽汽口；水-汽喷射器设置于高压加热器的凝结水旁路上，水-汽喷射器的进水口和排水口接入凝结水旁路管道。
进一步地，在锅炉与水-汽喷射器之间的旁路蒸汽管上安装有高压蒸汽阀。
进一步地，高压加热器包括多个高压加热器，水-汽喷射器位于其中一个或几个高压加热器的凝结水旁路上。
进一步地，多个高压加热器具有共同的凝结水旁路上设置水-汽喷射器。
进一步地，多个高压加热器具有各自的凝结水旁路上，分别设置对应的水-汽喷射器。
进一步地，水-汽喷射器、设置于1号高加旁路上，水-汽喷射器3的进水口连接1号高加的凝结水进水管，水-汽喷射器、的出水口连接1号高加的凝结水出水管。
进一步地，1号高压加热器的出水侧与锅炉相连通。
进一步地，水-汽喷射器的进水口管路上安装有进水调节阀，排水口管路上安装有出水调节阀。
进一步地，当火电机组运行负荷较大、锅炉省煤器出口烟温满足SCR装置脱硝的要求时，关闭高压蒸汽阀、进水调节阀、出水调节阀，水-汽喷射器不投入运行；当火电机组负荷较低、锅炉省煤器出口烟温不满足SCR装置脱硝的要求时，开启高压蒸汽阀、进水调节阀、出水调节阀，水-汽喷射器投入运行，提高锅炉给水水温。
本发明的优点是：采用该技术，可使低负荷下锅炉的给水温度提高30℃-60℃，使SCR装置的有效运行负荷区间大幅度拓展，保证了低负荷下烟气的脱硝效果，提高了锅炉的其安全可靠性。
附图说明
图1是本系统的结构示意图。
图中1、锅炉；2、汽轮机高压缸；3、水-汽喷射器；4、1号高加；5、2号高加；6、高压蒸汽阀；7、出水调节阀；8、进水调节阀。
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。
以下结合附图对本发明进行详细说明，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明中系统中包括水-汽喷射器3、高压蒸汽阀6、进水调节阀8、出水调节阀7；与锅炉相连通的水-汽喷射器3和汽轮机高压缸2；来自锅炉的主蒸汽管路进入汽轮机高压缸；主蒸汽管路上设有旁路蒸汽管接入水-汽喷射器3的抽汽口；在锅炉与水-汽喷射器3之间的旁路蒸汽管上安装有高压蒸汽阀6；凝结水管路经过2号高加和1号高加进入锅炉；水-汽喷射器3设置于1号高加旁路上，水-汽喷射器3的进水口连接1号高加的凝结水进水管，并安装有进水调节阀8，水-汽喷射器3的出水口连接1号高加的凝结水出水管，并安装有出水调节阀7。1号高压加热器4的出水侧与锅炉相连通。
水-汽喷射器3所需的高压蒸汽来自锅炉的水冷壁出口联箱，经高压蒸汽进汽阀进入水-汽喷射器；水-汽喷射器3的进水口接入压力较高的2号高加出水，作为工作水源，在水-汽喷射器3中引射抽吸一部分高温主蒸汽，混合后给水温度提升，经水-汽喷射器3出水口进入1号高压加热器的凝结水出水管，从而提高给水水温；
当火电机组运行负荷较大、锅炉省煤器出口烟温满足SCR装置脱硝的要求时，关闭高压蒸汽阀6、进水调节阀8、出水调节阀7，水-汽喷射器3不投入运行；当火电机组负荷较低、锅炉省煤器出口烟温不满足SCR装置脱硝的要求时，开启高压蒸汽阀6、进水调节阀8、出水调节阀7，水-汽喷射器3投入运行，提高锅炉给水水温；
另外，水-汽喷射器还可根据需要位于多个高压加热器的凝结水旁路，如1号高加和2号高加共同具有一个凝结水旁路，其旁路中设置一个水-汽喷射器；或者，多个高加具有各自凝结水旁路，其中分别设置对应水-汽喷射器。
本发明提出的方案属于给水加热，其原理是通过水-汽喷射器抽吸部分高温主蒸汽加热部分锅炉给水，来提高锅炉的给水温度。
通过压力较高的2号高加出口给水引射混合一部分高温主蒸汽，混合后给水温度提升。进入锅炉省煤器的给水温度提升后，省煤器换热温差降低，在换热面积不变的情况下，换热量减小，省煤器吸收烟气热量减小，省煤器出口至脱硝装置入口烟气温度提升，通过合理设置加热给水量及蒸汽量，使得较低负荷时脱硝装置工作在正常温度范围内，使得机组低负荷时氮氧化物正常脱除，有效减少污染物排放。
相比现有系统，可去掉0号高压加热器，减少了投资，更容易进行系统布置，整体热效率略有降低。
本发明优点：(1)本发明利用喷射式热泵与低负荷给水加热器加热给水，提高了低负荷运行状况下的给水温度，保证了低负荷工况的脱硝效果。喷射式热泵结构简单，无运动部件，工作过程安全可靠；
(2)采用本发明可使给水温度提高30℃-60℃；
(3)本发明的低负荷给水加热系统，其系统简单，投资小，安全可靠；即可用于新建机组设计，也可用于既有机组的改造，具有广阔的应用前景。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种火电机组给水加热系统，包括水-汽喷射器、锅炉、汽轮机、高压加热器；其特征在于，与锅炉相连通的水-汽喷射器和汽轮机高压缸；来自锅炉的主蒸汽管路进入汽轮机高压缸；主蒸汽管路上设有旁路蒸汽管接入水-汽喷射器的抽汽口；水-汽喷射器设置于高压加热器的凝结水旁路上，水-汽喷射器的进水口和排水口接入凝结水旁路管道；
高压加热器包括多个高压加热器，水-汽喷射器位于其中一个或几个高压加热器的凝结水旁路上；
多个高压加热器具有共同的凝结水旁路上设置水-汽喷射器；或者，多个高压加热器具有各自的凝结水旁路上，分别设置对应的水-汽喷射器；
在锅炉与水-汽喷射器之间的旁路蒸汽管上安装有高压蒸汽阀；
水-汽喷射器、设置于1号高加旁路上，水-汽喷射器(3)的进水口连接1号高加的凝结水进水管，水-汽喷射器、的出水口连接1号高加的凝结水出水管；
水-汽喷射器(3)所需的高压蒸汽来自锅炉的水冷壁出口联箱，经高压蒸汽进汽阀进入水-汽喷射器；水-汽喷射器(3)的进水口接入压力较高的2号高加出水，作为工作水源，在水-汽喷射器(3)中引射抽吸一部分高温主蒸汽，混合后给水温度提升，经水-汽喷射器(3)出水口进入1号高压加热器的凝结水出水管，从而提高给水水温。
2.根据权利要求1所述火电机组给水加热系统，其特征在于：1号高压加热器的出水侧与锅炉相连通。
3.根据权利要求1所述火电机组给水加热系统，其特征在于：水-汽喷射器的进水口管路上安装有进水调节阀，排水口管路上安装有出水调节阀。
4.根据权利要求3所述火电机组给水加热系统，其特征在于：当火电机组运行负荷较大、锅炉省煤器出口烟温满足SCR装置脱硝的要求时，关闭高压蒸汽阀、进水调节阀、出水调节阀，水-汽喷射器不投入运行；当火电机组负荷较低、锅炉省煤器出口烟温不满足SCR装置脱硝的要求时，开启高压蒸汽阀、进水调节阀、出水调节阀，水-汽喷射器投入运行，提高锅炉给水水温。
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