应用于亚临界电站锅炉全负荷脱硝的热水循环系统及方法与流程

1.本发明涉及亚临界电站锅炉全负荷脱硝技术领域。更具体地说，本发明涉及一种应用于亚临界电站锅炉全负荷脱硝的热水循环系统及方法。


背景技术：

2.目前电站锅炉的脱硝装置大多数采用选择性催化还原(scr)技术，采用的催化剂要求的通常工作温度范围在300～400℃之间(与煤种、催化剂类型等相关)。常规锅炉设计中，会存在如下问题：在机组负荷较高时，脱硝装置进口烟温正好在催化剂正常运行范围，而在机组负荷较低时，脱硝装置进口烟温较低，低于催化剂的正常使用温度。若在低负荷时将脱硝装置进口的设计烟温提高到满足催化剂的要求，则在高负荷时烟温会更高，从而引起排烟温度高，锅炉效率低，经济性差，因此，一般情况下锅炉设计时，都按在高负荷时满足较低的排烟温度来进行设计，以确保锅炉的高效率，提高机组经济性；但是这将致使电站锅炉在低负荷时只能将脱硝装置解列运行，从而不能适应最新的电厂氮氧化物排放指标的要求，因为scr入口烟温过低时，催化剂活性降低，氨逃逸增加，从而与烟气中三氧化硫反应形成硫酸氢铵，导致下游设备如空预器堵塞，甚至损坏催化剂。
3.随着近年来国家环保标准、环保政策的相继出台，火电机组大气污染物排放要求越来越严格，同时为响应国家深度调峰政策要求，火电机组需提高深度调峰能力，电站锅炉需要实现机组并网及以上负荷，满足脱硝装置入口烟温达到脱硝装置投入使用温度的要求势在必行，亚临界火电机组也需要适应政策要求，实现机组深度调峰能力。
4.目前电站机组大多仅能实现宽负荷脱硝，采用的方法有省煤器分级布置、烟气旁路系统、省煤器水侧旁路系统等。分级省煤器存在高低负荷匹配性较差，无法满足全负荷脱硝的要求；烟气旁路存在烟气温度场分布差、烟气挡板可靠度低等缺点；省煤器水侧旁路存在提温幅度有限、工质容易汽化等缺点；上述几种常规方案都无法满足国家对火电机组深度调峰的严苛要求，无法实现全负荷条件下安全稳定的提升scr入口烟温。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
6.本发明还有一个目的是提供一种应用于亚临界电站锅炉全负荷脱硝的热水循环系统，可以将部分下降管内热水引入省煤器进水端，从而提高省煤器入口水温度，降低省煤器系统水和烟气的换热端差，减少烟气换热量，提高脱硝装置入口烟温。
7.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种应用于亚临界电站锅炉全负荷脱硝的热水循环系统，包括：
8.汇集箱，其上连通设有管路ⅰ和管路ⅱ，所述管路ⅰ与汽包的下降管连通；
9.循环泵，其进水端与所述管路ⅱ连通，所述循环泵的出水端上连通设有管路ⅲ，所述管路ⅲ连通在省煤器的主给水管路上，所述管路ⅲ上设有调节阀，其中，所述管路ⅱ上靠近所述循环泵入口处设有压力检测装置和工质的温度检测装置，以及省煤器的出水管上具
有工质的温度检测装置。优选的是，所述管路ⅲ上依次设有流量计、闸阀、止回阀，其中，所述管路ⅲ上的调节阀位于所述管路ⅲ上的流量计和闸阀之间。
10.优选的是，还包括管路ⅳ，其出水端连通在所述汇集箱上，所述管路ⅳ的进水端连通在所述管路ⅲ上，所述管路ⅳ上设有调节阀，所述管路ⅳ的进水端位于所述管路ⅲ的流量计上游。
11.优选的是，还包括暖管管路，其进水端连通在所述省煤器的出水管上，并且该进水端位于所述给水旁路管路的上游，所述暖管管路的出水端连通在所述管路ⅲ上，并且该出水端位于所述管路ⅳ与所述管路ⅲ的连接接口下游，及位于所述管路ⅲ的流量计上游，所述暖管管路上设有闸阀和止回阀。
12.优选的是，还包括：
13.给水旁路管路，其进水端连通于所述主给水管路上，出水端连通于所述省煤器的出水管上，所述给水旁路管路上设有调节阀；
14.所述给水旁路管路与省煤器出水管的上游和下游处均布设有工质温度检测装置，及上游设有压力检测装置。
15.优选的是，所述给水旁路上还依次设有闸阀、止回阀、流量计，并且所述给水旁路管路上的调节阀位于所述闸阀和所述止回阀之间。
16.优选的是，还包括高压节流阀，其设置于所述主给水管路上，并且位于所述给水旁路管路下游和所述管路ⅲ的出水端上游。
17.优选的是，所述主给水管路上设有止回阀，并且该止回阀设置所述高压节流阀上游。
18.提供一种应用于亚临界电站锅炉全负荷脱硝的热水循环方法，包括以下步骤：当电站锅炉负荷降低时，则将所述汽包的下降管中的热水部分引入所述主给水管路内。
19.优选的是，还包括：
20.将主给水管路上的冷水部分引入所述省煤器的出水管内；
21.通过在主给水管路上构建“憋压”结构，增大从主给水管路上流入所述省煤器的出水管内的冷水量。
22.本发明至少包括以下有益效果：当机组低负荷工况运行时，通过循环泵的压头，逐步缓慢开大调节阀开度，将部分下降管内热水引出，流经管路ⅰ、汇集箱、管路ⅱ、循环泵、管路ⅲ进入省煤器进水端，从而提高省煤器入口水温度，降低省煤器系统水和烟气的换热端差，减少烟气换热量，达到提高脱硝装置入口烟温的目的。
23.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
24.图1为本发明的其中一种技术方案的所述热水循环系统的管路连接示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
26.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.如图1所示，本发明提供一种应用于亚临界电站锅炉全负荷脱硝的热水循环系统，包括：
28.汇集箱4，其上连通设有管路ⅰ41和管路ⅱ43，所述管路ⅰ41与汽包3的下降管连通；
29.循环泵42，其进水端与所述管路ⅱ43连通，所述循环泵42的出水端上连通设有管路ⅲ44，所述管路ⅲ44连通在省煤器1前的主给水管路2上，所述管路ⅲ44上设有调节阀，其中，所述管路ⅱ43上靠近所述循环泵42入口处设有工质的压力检测装置和温度检测装置，以及省煤器1的出水管上具有工质的温度检测装置。锅炉系统中，包括省煤器1、为所述省煤器1供水的主给水管路2、与所述省煤器1的出水管连通的汽包3。在上述技术方案中，通过工质的压力检测装置和温度检测装置，可以监测到省煤器1出水管内的工质温度、工质运行压力，并计算得到该运行压力下对应的饱和温度，以及基于监测温度计算的过冷度。调节过程具体为：当机组低负荷工况运行时，且满足前面过冷度的计算结果限制下，通过循环泵42的压头，逐步缓慢开大调节阀开度，将部分下降管内热水引出，流经管路ⅰ41、汇集箱4、管路ⅱ43、循环泵42、管路ⅲ44进入省煤器1进水端，从而提高省煤器1入口水温度，降低省煤器1系统水和烟气的换热端差，减少烟气换热量，达到提高脱硝装置入口烟温的目的，管路ⅲ44上的调节阀可以控制强制循环热水流量。
30.在另一种技术方案中，所述管路ⅲ44上依次设有流量计、闸阀、止回阀，其中，所述管路ⅲ44上的调节阀位于所述管路ⅲ44上的流量计和闸阀之间。流量计可以监测到管路ⅲ44内工质的流量，方便精准调节调节阀的开度，止回阀可以避免工质倒流。
31.在另一种技术方案中，还包括管路ⅳ45，其出水端连通在所述汇集箱4上，所述管路ⅳ45的进水端连通在所述管路ⅲ44上，所述管路ⅳ45上设有调节阀，所述管路ⅳ45的进水端位于所述管路ⅲ44的流量计上游。
32.在上述技术方案中，循环泵42需正常运行，均具有其最小流量需要，只有满足其最小流量需要才能顺利运行，当通过管路ⅲ44的流量低于循环泵42所需要的最小流量时，则打开管路ⅳ45上的调节阀，使部分水经管路ⅳ45回流至汇集箱4，再重新进入循环泵42，起到满足循环泵42最小流量的要求的作用。
33.在另一种技术方案中，还包括暖管管路5，其进水端连通在所述省煤器1的出水管上，并且该进水端位于所述给水旁路管路6的上游，所述暖管管路5的出水端连通在所述管路ⅲ44上，并且该出水端位于所述管路ⅳ45与所述管路ⅲ44的连接接口下游，及位于所述管路ⅲ44的调节阀上游，所述暖管管路5上设有闸阀和止回阀。
34.在上述技术方案中，暖管管路5自省煤器1出水管引一路热水到循环泵42，循环泵42不投运时，通过手动调节阀门开度后，保持阀门开度不变，起到暖管作用。
35.在另一种技术方案中，还包括：
36.给水旁路管路6，其进水端连通于所述主给水管路2上，出水端连通于所述省煤器1的出水管上，所述给水旁路管路6上设有调节阀；
37.所述给水旁路管路6与省煤器1出水管的上游和下游处均布设有工质温度检测装置，及上游设有压力检测装置。在上述技术方案中，给水旁路管路6从主给水管道取水，为冷水，然后接入省煤器1出水管上，位于汽包3上游处。在机组低负荷时，通过给水旁路管路6上的调节阀开度大小，可以旁路部分给水流量，减少进入省煤器1系统参与烟气换热的冷水流量，减少省煤器1系统吸热量，提高脱硝装置入口烟温。
38.在另一种技术方案中，所述给水旁路上还依次设有闸阀、止回阀、流量计，并且所述给水旁路管路6上的调节阀位于所述闸阀和所述止回阀之间。流量计可以监测到当前分流的流量，方便精准调节调节阀的开度，止回阀可以避免冷水倒流。
39.在另一种技术方案中，还包括高压节流阀21，其设置于所述主给水管路2上，并且位于所述给水旁路管路6下游和所述管路ⅲ44的出水端上游。
40.在上述技术方案中，在给水旁路管路6上的调节阀开度较大却仍然需要进一步增大旁路流量时，可以通过主给水管道上的高压节流阀21通过“憋压”作用，将更多的冷水旁路到给水旁路管路6，从而减少进入省煤器1系统参与烟气换热的冷水流量，减少省煤器1系统吸热量，提高脱硝装置入口烟温。
41.在另一种技术方案中，所述主给水管路2上设有止回阀，并且该止回阀设置所述高压节流阀21上游。
42.提供一种应用于亚临界电站锅炉全负荷脱硝的热水循环方法，包括以下步骤：当电站锅炉负荷降低时，则将所述汽包3的下降管中的热水部分引入所述主给水管路2内。
43.在上述技术方案中，通过热水引入主给水管路2内，提升主给水管路2内的水温，从而可以提高省煤器1入口水温度，降低省煤器1系统水和烟气的换热端差，减少烟气换热量，达到提高脱硝装置入口烟温的目的，管路ⅲ44上的调节阀可以控制强制循环热水流量。
44.在另一种技术方案中，还包括以下步骤：
45.将主给水管路2上的冷水部分引入所述省煤器1的出水管内；
46.通过在主给水管路2上构建“憋压”结构，增大从主给水管路2上流入所述省煤器1的出水管内的冷水量。
47.在上述技术方案中，通过将主给水管路2内的部分冷水避开省煤器1，然后结合将热水引入主给水管道内，从而可以提升省煤器1入口水温，降低省煤器1系统水和烟气的换热端差，减少烟气换热量，达到提高脱硝装置入口烟温的目的，管路ⅲ44上的调节阀可以控制强制循环热水流量。
48.其中，管路ⅲ44上的阀体标记为：流量计401、调节阀402、闸阀403、止回阀404；
49.管路ⅳ45上的阀体标记为：调节阀405；
50.暖管管路5上的阀体标记为：止回阀51、闸阀52；
51.给水旁路管路6上的阀体标记为：流量计61、止回阀62、调节阀63、闸阀64；
52.主给水管路2上的阀体标记为：高压节流阀21、止回阀22。
53.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。