一种实现脱硝提温的蒸汽混配系统及其调节方法与流程

1.本发明属于烟气脱硝治理技术领域，具体的说，涉及一种实现脱硝提温的蒸汽混配系统及其调节方法。


背景技术：

2.在当前形式下，可再生能源迅猛发展，基于清洁能源间歇性发电的特点，电力系统可调节能力需求剧增。常规火电机组除提供稳定电力供应功能外，还需承担整体电力系统的调峰义务。近年来，可再生能源迅速发展的同时，出现严重的弃风、弃光现象，新能源消纳已成为制约可再生能源发展的关键因素；基于我国能源消费规则，清洁能源占比日益加法，风电及光伏的消纳形式日趋严峻；此外，在国家产业结构调整下，用电负荷峰谷差增大，热电联产将持续增长，供热期调峰困难加剧，且多数省份存在调峰电源建设条件有限，送出通道灵活性差，灵活性电源仍将短缺。实现深度调峰、提高机组运行灵活性，已成为决定火电企业生存的必要条件。
3.对于锅炉侧(含环保)来讲，机组的调峰能力受设备及系统配置的影响，其中较为突出的为机组宽负荷脱硝问题。对于大部分机组，都可以保证在40％负荷以上，烟气温度高于300度，但是对于部分特殊炉型或特殊煤种，存在脱硝低负荷烟气温度过低，无法正常投运的问题，无法实现机组进一步降低负荷运行。
4.通过对低负荷脱硝问题的原因进行分析可知，对于全工况脱硝，其最大问题在于机组低负荷深度调峰(40％额定负荷以下)运行时，省煤器出口烟温下游脱硝系统(scr)系统催化剂所需温度无法满足，造成脱硝系统(scr)无法正常投运，影响锅炉nox达标排放。目前解决低负荷烟温偏低的技术主要包括省煤器给水旁路、省煤器再循环、烟气旁路，其主要技术的特点以及不足之处如下：
5.一、省煤器给水旁路技术。该技术通过旁路部分给水来减少进入省煤器的水流量，从而降低省煤器的换热量，使省煤器出口烟气温度提高，进而提高脱硝装置入口烟温。烟温提升幅度通常不大于15℃。省煤器给水旁路技术，提温范围有限，省煤器出口悬吊管温度，存在汽化超温可能性大，所需改造场地较大。
6.二、省煤器再循环技术。该技术是在锅炉下降管合适的高度位置引出再循环管路，经过新增加的再循环泵加压，引入至给水管路，以提高省煤器进口水温，减小省煤器水侧与烟气侧的传热温差，从而达到减少省煤器吸热量，提高省煤器出口烟气温度的目的。可提升脱硝系统(scr)入口烟温大于15℃。省煤器再循环技术，设备后续维护量较大，投资费用较高。
7.三、烟气旁路技术。该技术在省煤器进口(或低过入口)位置的烟道上开孔，抽一部分烟气至脱硝系统(scr)接口处，设置烟气挡板，增加部分钢结构。在低负荷时，通过抽取烟气加热省煤器或(低过 省煤器)出口过来的烟气，使低负荷时脱硝系统(scr)入口处烟气温度达到脱硝反应窗口温度下限值以上。可提升脱硝系统(scr)入口烟温大于15℃。烟气旁路技术，挡板门容易卡涩，负荷适应性较差，投资费用较高。
8.基于以上原因，为满足实际生产需求，我们提供了一种实现脱硝提温的蒸汽混配系统。


技术实现要素：

9.本发明提供一种实现脱硝提温的蒸汽混配系统，以提高火电企业机组的调峰能力和机组运行灵活性，可实现脱硝全负荷调节，适应负荷变化能力强。
10.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
11.一种实现脱硝提温的蒸汽混配系统，包括通过蒸汽管路依次连接的驱动蒸汽隔离单元、蒸汽混配装置、高压加热器和省煤器，所述蒸汽管路设有压力与温度检测装置，蒸汽管路入口与低温低压蒸汽管道相连，高压加热器连接有高温高压蒸汽管道，蒸汽混配装置的引射口通过蒸汽管路与高温高压蒸汽管道相连，蒸汽混配装置并联有驱动蒸汽调节单元，给水通过高压加热器后经省煤器加热流出，锅炉烟气通过省煤器后进入脱硝系统(scr)脱硝系统。
12.进一步的，所述驱动蒸汽隔离单元包括驱动蒸汽电动隔离阀和驱动蒸汽常暖管旁路阀,驱动蒸汽电动隔离阀和驱动蒸汽常暖管旁路阀并联。
13.进一步的，所述驱动蒸汽调节单元包括驱动蒸汽旁路电动调节阀和驱动蒸汽旁路减温减压器,驱动蒸汽旁路电动调节阀和驱动蒸汽旁路减温减压器串连。
14.进一步的，所述蒸汽混配装置的引射口与高压加热器之间设有第二高压加热器进汽电动隔离阀。
15.进一步的，所述蒸汽混配装置入口设有驱动蒸汽电动调节阀。
16.进一步的，所述蒸汽混配装置的引射口设有被引射蒸汽电动隔离阀。
17.进一步的，所述高温高压蒸汽管道设有高压加热器进汽气动逆止阀和高压加热器进汽电动隔离阀。
18.本发明还提供了一种实现脱硝提温的蒸汽调节方法，其调节方法如下：根据发电系统的机组投入负荷运行工况，通过控制器自动选择不同的运行模式，以调节输出的给水通过省煤器时的温度，从而吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排烟损失，节省燃料，适应负荷变化，具体的，
19.(1)当机组并网后至25％负荷率下投运减温减压模式；
20.(2)当机组25％至40％负荷率范围投运蒸汽混配模式；
21.(3)当机组＞40％负荷率投运原进汽模式；
22.进一步的，所述减温减压模式主要配置包括：通过蒸汽管路连接的高压加热器、驱动蒸汽电动隔离阀、驱动蒸汽常暖管旁路阀、驱动蒸汽电动调节阀、第二高压加热器进汽电动隔离阀、驱动蒸汽旁路电动调节阀和驱动蒸汽旁路减温减压器，该模式运行时，关闭第二高压加热器进汽电动隔离阀和驱动蒸汽电动调节阀，通过控制器控制开启驱动蒸汽电动隔离阀及驱动蒸汽常暖管旁路阀，通过调节驱动蒸汽旁路电动调节阀的开度，并配合驱动蒸汽旁路减温减压器对蒸汽进行减温减压后通过高压加热器，用以提高通往省煤器的给水温度。
23.进一步的，所述蒸汽混配模式主要配置包括：通过蒸汽管路连接的蒸汽混配装置、高压加热器、驱动蒸汽电动隔离阀、驱动蒸汽常暖管旁路阀、驱动蒸汽电动调节阀、被引射
蒸汽电动隔离阀、第二高压加热器进汽电动隔离阀和驱动蒸汽旁路电动调节阀，该模式运行时，关闭第二高压加热器进汽电动隔离阀和驱动蒸汽旁路电动调节阀，开启驱动蒸汽电动隔离阀、驱动蒸汽常暖管旁路阀以及被引射蒸汽电动隔离阀，通过调节驱动蒸汽电动调节阀的开度，使蒸汽混配装置入口的温度和压力满足混配要求，从蒸汽混配装置的出口排出的混配后的蒸汽再通过高压加热器，用以提高通往省煤器的给水温度。
24.进一步的，所述原进汽模式主要配置包括：通过蒸汽管路连接的高压加热器、驱动蒸汽电动隔离阀、驱动蒸汽常暖管旁路阀、被引射蒸汽电动隔离阀、第二高压加热器进汽电动隔离阀、高压加热器进汽气动逆止阀和第二高压加热器进汽电动隔离阀，该模式运行时，关闭驱动蒸汽电动隔离阀、驱动蒸汽常暖管旁路阀和被引射蒸汽电动隔离阀，开启第二高压加热器进汽电动隔离阀、高压加热器进汽气动逆止阀和第二高压加热器进汽电动隔离阀，原蒸汽经高温高压蒸汽管道直接通过高压加热器，用以提高通往省煤器的给水温度。
25.本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：通过本发明提供的蒸汽混配系统，可根据发电系统的机组投入负荷运行时不同的工况，结合脱硝系统(scr)入口要求温度和脱硝系统(scr)入口实际温度，选择采用减温减压模式、蒸汽混配模式、原进汽模式这三种不同的模式，与发电机组低、中、高负荷率相适配运行，并实现自由切换和连续调节，低负荷率时，驱动蒸汽通过驱动蒸汽隔离单元和驱动蒸汽调节单元后进入高压加热器对给水进行加热；中负荷率时，驱动蒸汽通过驱动蒸汽隔离单元和蒸汽混配装置后进入高压加热器对给水进行加热，高负荷率时，同时可引入高温高压蒸汽进行混配后作为新热原进入高压加热器对给水加热，进一步提高加热效率；高负荷率时，蒸汽可通过高温高压蒸汽管道直接进入高压加热器对给水进行加热；通过这三种不同的模式，并实现自由切换和连续调节，可实现脱硝全负荷段调节，运行调节灵活，适应负荷变化能力强，使脱硝系统(scr)满足机组高、中、低负荷下的全负荷段运行，调节最终通过省煤器时的给水温度，进而达到减少省煤器吸热量，提高省煤器出口烟气温度的目的，调节scr入口温度。
26.1、通过蒸汽混配系统，控制器根据发电系统的机组投入负荷运行时不同的工况，结合脱硝系统(scr)入口要求温度和脱硝系统(scr)入口实际温度，选择采用减温减压模式、蒸汽混配模式、原进汽模式这三种不同的模式，并实现自由切换和连续调节，可实现脱硝全负荷段调节，运行调节灵活，适应负荷变化能力强，使脱硝系统(scr)满足机组高、中、低负荷下的全负荷段运行，且机组并网后可立即调节(scr)入口温度；
27.2、驱动蒸汽取自低温低压管道的蒸汽，保证压力，温度较低，安全可靠，利用少量蒸汽混配装置引射低参数蒸汽作为驱动蒸汽，并通过引射口引入高温高压蒸汽进行混合，提高其驱动蒸汽的压力，使混配后的蒸汽作为新的热源进入对应高压加热器进行给水加热，提高高压加热器的进汽参数的同时，可以进一步提高进汽量，从而调节最终通过省煤器时的给水温度，进而达到减少省煤器吸热量，提高省煤器出口烟气温度的目的。
附图说明
28.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
29.在附图中：
30.图1为本发明实施例的结构示意图；
31.图2为本发明的控制流程图；
32.图3为本发明的全工况脱硝投运模式图。
33.标注部件：蒸汽混配装置
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101，高压加热器
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102，省煤器
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103，驱动蒸汽电动隔离阀
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201，驱动蒸汽常暖管旁路阀
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202，驱动蒸汽电动调节阀
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203，被引射蒸汽电动隔离阀
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204，第二高压加热器进汽电动隔离阀
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205，驱动蒸汽旁路电动调节阀
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206，驱动蒸汽旁路减温减压器
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207，高压加热器进汽气动逆止阀
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208，高压加热器进汽电动隔离阀
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209。
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
35.本发明公开了一种实现脱硝提温的蒸汽混配系统，如图1所示，包括通过蒸汽管路依次连接的驱动蒸汽隔离单元、蒸汽混配装置(101)、高压加热器(102)和省煤器(103)，所述蒸汽管路设有压力与温度检测装置，蒸汽管路入口与低温低压蒸汽管道相连，高压加热器(102)连接有高温高压蒸汽管道，蒸汽混配装置(101)的引射口通过蒸汽管路与高温高压蒸汽管道相连，蒸汽混配装置(101)并联有驱动蒸汽调节单元，给水通过高压加热器(102)后经省煤器(103)加热流出，锅炉烟气通过省煤器(103)后进入脱硝系统(scr)脱硝系统。所述驱动蒸汽隔离单元包括驱动蒸汽电动隔离阀(201)和驱动蒸汽常暖管旁路阀(202),驱动蒸汽电动隔离阀(201)和驱动蒸汽常暖管旁路阀(202)并联。所述驱动蒸汽调节单元包括驱动蒸汽旁路电动调节阀(206)和驱动蒸汽旁路减温减压器(207),驱动蒸汽旁路电动调节阀(206)和驱动蒸汽旁路减温减压器(207)串连。
36.本发明的有益效果在于：通过本发明提供的蒸汽混配系统，可根据发电系统的机组投入负荷运行时不同的工况，结合脱硝系统(scr)入口要求温度和脱硝系统(scr)入口实际温度，选择采用减温减压模式、蒸汽混配模式、原进汽模式这三种不同的模式，与发电机组低、中、高负荷率相适配运行，并实现自由切换和连续调节，低负荷率时，驱动蒸汽通过驱动蒸汽隔离单元和驱动蒸汽调节单元后进入高压加热器(102)对给水进行加热；中负荷率时，驱动蒸汽通过驱动蒸汽隔离单元和蒸汽混配装置(101)后进入高压加热器(102)对给水进行加热，同时可引入高温高压蒸汽进行混配后作为新热原进入高压加热器对给水加热，进一步提高加热效率；高负荷率时，蒸汽可通过高温高压蒸汽管道直接进入高压加热器(102)对给水进行加热；通过这三种不同的模式，并实现自由切换和连续调节，可实现脱硝全负荷段调节，运行调节灵活，适应负荷变化能力强，使脱硝系统(scr)满足机组高、中、低负荷下的全负荷段运行，调节最终通过省煤器(103)时的给水温度，进而达到减少省煤器(103)吸热量，提高省煤器(103)出口烟气温度的目的，调节脱硝系统(scr)入口温度。
37.1、通过蒸汽混配系统，控制器根据发电系统的机组投入负荷运行时不同的工况，结合脱硝系统(scr)入口要求温度和脱硝系统(scr)入口实际温度，选择采用减温减压模式、蒸汽混配模式、原进汽模式这三种不同的模式，并实现自由切换和连续调节，可实现脱硝全负荷段调节，运行调节灵活，适应负荷变化能力强，使脱硝系统(scr)满足机组高、中、低负荷下的全负荷段运行，且机组并网后可立即调节脱硝系统(scr)入口温度；
38.2、驱动蒸汽取自低温低压管道的蒸汽，保证压力，温度较低，安全可靠，利用少量
蒸汽混配装置(101)引射低参数蒸汽作为驱动蒸汽，并通过引射口引入高温高压蒸汽进行混合，提高其驱动蒸汽的压力，使混配后的蒸汽作为新的热源进入对应高压加热器(102)进行给水加热，提高高压加热器(102)的进汽参数的同时，可以进一步提高进汽量，从而调节最终通过省煤器(103)时的给水温度，进而达到减少省煤器(103)吸热量，提高省煤器(103)出口烟气温度的目的。
39.进一步的，所述高温高压蒸汽管道设有高压加热器进汽气动逆止阀(208)和高压加热器进汽电动隔离阀(209)。所述蒸汽混配装置(101)的引射口与高压加热器(102)之间设有第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)。通过设置高压加热器进汽气动逆止阀(208)、高压加热器进汽电动隔离阀(209)和第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)，可对加入高压加热器的蒸汽气源进行选择，关闭第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)，则选择混配后的气源或者减温减压的气源对高压加热器(102)的给水进行加热；开启第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)，则选择高温高压气源对高压加热器(102)的给水进行加热。
40.进一步的，所述蒸汽混配(101)装置入口设有驱动蒸汽电动调节阀(203)。通过设置驱动蒸汽电动调节阀(203)，可控制进入蒸汽混配装置(101)进入蒸汽的补充。所述蒸汽混配装置(101)的引射口设有被引射蒸汽电动隔离阀(204)。通过设置被引射蒸汽电动隔离阀(204)，可控制高温高压蒸汽管道内蒸汽的输出。
41.本发明还提供了一种实现脱硝提温的蒸汽调节方法，其调节方法如下：如图所示，根据发电系统的机组投入负荷运行工况，通过控制器自动选择不同的运行模式，以调节输出的给水通过省煤器时的温度，从而吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排烟损失，节省燃料，适应负荷变化，具体的，
42.(1)当机组并网后至25％低负荷率下投运减温减压模式，所述减温减压模式主要配置包括：通过蒸汽管路连接的高压加热器(102)、驱动蒸汽电动隔离阀(201)、驱动蒸汽常暖管旁路阀(202)、驱动蒸汽电动调节阀(203)、第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)、驱动蒸汽旁路电动调节阀(206)和驱动蒸汽旁路减温减压器(207)，该模式运行时，关闭第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)和驱动蒸汽电动调节阀(203)，通过控制器控制开启驱动蒸汽电动隔离阀(201)及驱动蒸汽常暖管旁路阀(202)，通过调节驱动蒸汽旁路电动调节阀(206)的开度，并配合驱动蒸汽旁路减温减压器(207)对蒸汽进行减温减压后通过高压加热器(102)，用以提高通往省煤器(103)的给水温度。
43.(2)当机组25％至40％中负荷率范围投运蒸汽混配模式，所述蒸汽混配模式主要配置包括：通过蒸汽管路连接的蒸汽混配装置(101)、高压加热器(102)、驱动蒸汽电动隔离阀(201)、驱动蒸汽常暖管旁路阀(202)、驱动蒸汽电动调节阀(203)、被引射蒸汽电动隔离阀(204)、第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)和驱动蒸汽旁路电动调节阀(206)，该模式运行时，关闭第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)和驱动蒸汽旁路电动调节阀(206)，开启驱动蒸汽电动隔离阀(201)、驱动蒸汽常暖管旁路阀(202)以及被引射蒸汽电动隔离阀(204)，通过调节驱动蒸汽电动调节阀(203)的开度，使蒸汽混配装置(101)入口的温度和压力满足混配要求，从蒸汽混配装置(101)的出口排出的混配后的蒸汽再通过高压加热器(102)，用以提高通往省煤器(103)的给水温度。
44.(3)当机组＞40％高负荷率投运原进汽模式，所述原进汽模式主要配置包括：通过蒸汽管路连接的高压加热器(102)、驱动蒸汽电动隔离阀(201)、驱动蒸汽常暖管旁路阀
(202)、被引射蒸汽电动隔离阀(204)、第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)、高压加热器进汽气动逆止阀(208)和高压加热器进汽电动隔离阀(209)，该模式运行时，关闭驱动蒸汽电动隔离阀(201)、驱动蒸汽常暖管旁路阀(202)和被引射蒸汽电动隔离阀(204)，开启第二高压加热器进汽电动隔离阀(205)、高压加热器进汽气动逆止阀(208)和高压加热器进汽电动隔离阀(209)，原蒸汽经高温高压蒸汽管道直接通过高压加热器(102)，用以提高通往省煤器(103)的给水温度。
45.如图3所示，相对于传统生产，该系统并网投运后，在低段和中段发电负荷率时，其脱硝系统(scr)入口温度有明显的提升，远高于投运之前的温度，并且随着负荷率的提高，到了高负荷率阶段，其优势更加明显，脱硝系统(scr)入口温度更高，更加能够体现出本系统节能降耗的优点。
46.其中，控制器通过压力与温度检测装置所测得的压力与温度各参数，并根据测量结果对各执行原件实行自动控制，各压力与温度检测装置安装位置参照图1中参数标定位置，其各个压力与温度参数标记如下：
47.驱动蒸汽压力/温度(p1/t1)，蒸汽混配装置入口驱动蒸汽压力/温度(p2/t2)，
48.蒸汽混配装置被引射蒸汽入口压力/温度(p3/t3)，驱动蒸汽旁路电动调节阀阀后蒸汽压力/温度(p4/t4)，蒸汽混配装置出口蒸汽压力/温度(p5/t5)，高压加热器出口水温(t6)，脱硝系统(scr)入口烟气温度(t7)。
49.综上所述，1、本发明所述系统通过采用减温减压模式、蒸汽混配模式、原进汽模式这三种不同的模式，具备自由切换和连续调节，可实现脱硝全负荷调节，适应负荷变化能力强；
50.2、本发明所述系统在40％负荷率下，可有效提升脱硝系统(scr)入口烟温大于15℃，提温范围较大；
51.3、本发明所述系统所包含的设备可靠性高、维护量低、设备所需场地较小，投资费用较低；
52.4、本发明所述调节方法是全负荷段调节的有效补充，选用模式可随时切换，运行调节灵活；
53.5、调节目标是给水温度，汽水换热过程快，温度调节性能好。
54.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例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，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。