一种适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环系统及方法与流程

1.本技术涉及锅炉环保技术领域，特别涉及到一种适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环系统及方法。


背景技术：

2.近年来，风电、光伏、水电等新能源电力装机容量持续快速增长，在役及在建装机容量均已位居世界第一，但另一方面，其发电出力的随机性和不稳定性也给电力系统的安全运行和电力供应保障带来了巨大挑战，部分地区出现了弃风、弃光和弃水问题。为解决日益严重的弃风(光、水)问题，提高新能源的消纳能力挖掘火电机组调峰潜力，提升火电运行灵活性，提高新能源消纳能力是非常重要的。随着双碳目标的提出，燃煤火电机组将从电量保证型的主体电源转变为调节型电源。
3.火电机组通过相关燃烧器改造、旁路烟道等多种技术方案实现了锅炉本体及辅机的超低负荷下安全运行，但由于超低负荷下锅炉本体及辅机偏离设计工况运行，依然存在较多问题，较突出的问题为低负荷下为保证机组安全运行，一般为双送风机运行，这就导致低负荷下锅炉运行氧量极高，同时受限与煤粉管道最低风速以及磨煤机最小通风量限制，风煤比极高，这两方面导致氮氧化物生成量居高不下，为满足环保指标要求，通常低负荷下氨逃逸率较高，同时低负荷下由于排烟温度降低，导致硫酸氢氨黏附加剧，造成低负荷空预器堵塞问题。
4.针对低负荷下氮氧化物生成量高、氨逃逸率高、硫酸氢氨堵塞严重，目前主流的几种方案：(1)通过精准喷氨系统，对入口nox质量浓度进行预测，并在反应器喷氨格栅之前对喷氨管道进行分区，均衡控制各区喷氨量，实现scr系统稳定超低排放，但该方法只能解决低负荷下氨逃逸高的问题，无法从根本上降低低负荷工况下氮氧化物生成量。(2)通过空预器本体改造，将传统空预器蓄热元件由高、中、低三段式，改为高、低两段式，增加冷端蓄热元件高度，防止硫酸氢氨跨层沉积，同时配套高能量射流吹灰器，通过高压蒸汽或高压水进行吹扫，降低空预器阻力。
5.上述两种方案为在氮氧化物生成后，降低氨逃逸率；或者在硫酸氢氨堵塞后进行清理；无法从根源上解决低负荷下氮氧化物生成量居高不下的问题。


技术实现要素：

6.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提出了一种适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环系统及方法，将引风机出的口净烟气送入一次风机和二次风机，不降低空气预热器的一次风温度和二次风温度减少了对锅炉燃烧稳定性的影响；此外本技术可以降低一次粉管煤粉混合氧量和降低整体运行氧量，从而降低低负荷下氮氧化物生成量；且可同时提高空预器冷侧的综合温度，减少硫酸氢氨沉积的可能性。
7.有鉴于此，根据本技术的实施例提出了一种适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环系统，包括：
8.空气预热组件，其包括空气预热器和引风机；其中所述空气预热器分别与所述引风机和燃煤锅炉系统连接；所述引风机将所述燃煤锅炉系统中的烟气引入所述空气预热器，且根据烟气流通方向，所述引风机设置在所述空气预热器的下游；
9.旁路循环组件，包括第一通路和第二通路；其中所述第一通路和所述第二通路的入口均通过主回流管道与所述引风机的出口连接，所述第一通路和所述第二通路的出口分别连接空气预热器。
10.在一些实施例中，所述空气预热组件还包括净化件，其设置在所述空气预热器和所述引风机之间用于净化烟气。
11.在一些实施例中，所述空气预热器包括两两相互紧邻的烟气侧分仓、一次风仓和二次风仓；其中烟气受所述引风机作用沿第一方向通入所述烟气侧分仓；所述引风机出口的烟气经过所述净化件净化后沿第二方向分别通过所述一次风仓和所述二次风仓后通入所述燃煤锅炉系统。
12.在一些实施例中，所述第一通路和第二通路的结构相同包括沿第二方向依次设置的开关挡板、调节挡板组件和风机；其中调节挡板组件包括两个并列设置的调节挡板；其中一个调节挡板两端分别与所述开关挡板和所述风机连接；另一所述调节挡板两端分别与所述风机和外界空气连接。
13.在一些实施例中，所述第一通路和第二通路上还包括分别设置在所述开关挡板上游的第一流量表和第二流量表，且分别用于测量经过所述第一通路和所述第二通路的烟气量。
14.在一些实施例中，所述第一通路和第二通路上均还包括设置在所述风机下游和所述空气预热器之间的第一氧表和第二氧表，其分别用于测量所述第一通路和第二通路分别通入所述空气预热器的烟气中的氧气含量。
15.在一些实施例中，所述引风机的出口设置第三流量表；用于测量通过所述引风机的烟气总量。
16.在一些实施例中，所述主回流管道上设置有第三氧表，用于测量回流的总烟气中的氧含量。
17.在一些实施例中，所述燃煤锅炉系统包括炉膛、屏区受热单元、后竖井单元和脱硝单元；其中空气预热组件与所述脱硝单元连接。
18.在一些实施例中，提出了一种适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环方法，
19.包括将上述任一实施例中的所述的循环系统与燃煤锅炉系统连接；
20.根据第一流量表、第二流量表和第三流量表测得一次风中再循环烟气量v
xh-1
、二次风中再循环烟气量v
xh-2
调整烟气再循环率x，使得烟气再循环率x的范围为10％-20％；其中烟气再循环率x＝x
xh-1
x
xh-2
＝v
xh-1
/v3 v
xh-2
/v3；
21.式中，x
xh-1
为一次风中烟气再循环率；x
xh-2
为二次风中烟气再循环率；v3为烟气总量。
22.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
23.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
24.图1为本技术一实施例提供的适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环系统的结构示意图。
25.图2为本技术一实施例提供的适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环系统的结构示意图。
26.图3为本技术一实施例提供的适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环系统的结构示意图。
27.其中，1、炉膛；2、屏区受热单元；3、后竖井单元；4、脱硝单元；5、一次风仓；6、二次风仓；7、烟气侧分仓；8、一次风机；9、二次风机；10、引风机；11、开关挡板；12、调节挡板；13-1、第一氧表；13-2、第二氧表；13-3、第三氧表；14-1、第一流量表；14-2、第二流量表；14-3、第三流量表；15、净化件；16、主回流管道。
具体实施方式
28.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
30.有鉴于此，如图1所示，根据本技术的实施例提出了一种适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环系统，包括空气预热组件和旁路循环组件，其中
31.空气预热组件包括空气预热器和引风机10；其中空气预热器分别与引风机10和燃煤锅炉系统连接；引风机10将燃煤锅炉系统中的烟气引入空气预热器，且根据烟气流通方向，引风机10设置在空气预热器的下游；
32.具体的空气预热器为普通常规的空气预热器，为本领域常见装置，在本实施例中引风机10将燃煤锅炉系统中的烟气引入空气预热器，且根据烟气流通方向，引风机10设置在空气预热器的下游可理解为：空气预热器的入口与燃煤锅炉系统的出口连接，空气预热器的出口与引风机10的入口连接，即通过与空气预热器连接的引风机10，将燃煤锅炉系统的烟气从燃煤锅炉系统中引出，并通过空气预热器后通过引风机10的出口排出。
33.旁路循环组件，包括第一通路和第二通路；其中第一通路和第二通路的入口均通过主回流管道16与引风机10的出口连接，第一通路和第二通路的出口分别连接空气预热器。
34.具体的，旁路循环组件包括第一通路和第二通路；其中从本实施例引风机10的出口分别通过主回流管道16与第一通路和第二通路的入口连通；即引风机10从燃煤锅炉系统中引出的烟气通过空气预热器的热侧进入引风机10，而引风机10通过第一通路和第二通路将烟气回流至空气预热器的冷侧，实现空气预热器热侧的引出的烟气与空气预热器冷侧的回流烟气换热，从而保证不降低空气预热器一次风温度和二次风温度减少了对锅炉燃烧稳
定性的影响，提高空预器冷端的综合温度。
35.优选的，在一些实施例中，如图2所示，空气预热组件还包括净化件15，其设置在空气预热器和引风机10之间用于净化烟气。
36.本实施例通过在空气预热器和引风机10之间设置净化件15，实现空气预热器热侧的引出的烟气在进入引风机10前进行净化。本实施例中的净化件15可理解为电除尘器，其中如图2所示，电除尘器的入口连接空气预热器的热侧出口，其出口连接引风机10的入口。在本实施例中，在空气预热器热侧的引出的烟气与空气预热器冷侧的回流烟气换热提高空预器冷端综合温度，在回流的烟气换热后通入燃煤锅炉系统中也可减少燃煤锅炉系统硫酸氢氨沉积的可能性。
37.在一些实施例中，空气预热器包括两两相互紧邻的烟气侧分仓7、一次风仓5和二次风仓6；其中烟气受引风机10作用沿第一方向通入烟气侧分仓7；引风机10出口的烟气经过净化件15净化后沿第二方向分别通过一次风仓5和二次风仓6后通入燃煤锅炉系统。
38.具体的空气预热器包括两两相互紧邻的烟气侧分仓7、一次风仓5和二次风仓6，即圆形的空气预热器通过隔板分为三个互不相同但互相紧邻的烟气侧分仓7、一次风仓5和二次风仓6；其中本实施例中的烟气侧分仓7对应上述实施例中的空气预热器的热侧；一次风仓5和二次风仓6对应上述实施例中的空气预热器的冷侧；其中燃煤锅炉系统的烟气经过烟气侧分仓7进入引风机10，净化后回流的烟气经过主回流管道16后分别通过第一通路和第二通路进入一次风仓5和二次风仓6，并与烟气侧分仓7中的烟气换热升温后，再次通入燃煤锅炉系统进行助燃。
39.在一些实施例中，引风机10的出口设置第三流量表14-3，用于测量通过引风机10的烟气总量。此外在主回流管道16上设置有第三氧表13-3，用于测量回流的总烟气中的氧含量。
40.在一些实施例中，第一通路和第二通路的结构相同包括烟气沿第二方向的流通方向依次设置的开关挡板11、调节挡板12组件和风机；其中调节挡板12组件包括两个并列设置的调节挡板12；其中一个调节挡板12两端分别与开关挡板11和风机连接；另一调节挡板12两端分别与风机和外界空气连接。
41.具体的，具体的如图3所示，第一通路上包括第一开关挡板11、第一调节挡板12组件和一次风机8；其中第一开关挡板11的入口连接主回流管道16的出口，一次风机8的出口连接一次风仓5的入口；而第一调节挡板12组件包括两个并列设置的第一调节挡板12；其中一个第一调节挡板12两端分别与第一开关挡板11和一次风机8连接；另一第一调节挡板12两端分别与一次风机8和外界空气连接。第二通路包括烟气沿第二方向依次设置的第二开关挡板11、第二调节挡板12组件和二次风机9；其中第二开关挡板11的入口连接主回流管道16的出口，二次风机9的出口连接二次风仓6的入口；第二调节挡板12组件包括两个并列设置的第二调节挡板12；其中一个第二调节挡板12两端分别与第二开关挡板11和二次风机9连接；另一第二调节挡板12两端分别与二次风机9和外界空气连接。因此本实施例中主回流管道16输入的洁净烟气分别进入第一通路和第二通路；进入第一通路中的洁净烟气依次通过第一开关挡板11、与第一开关挡板11连接的第一调节挡板12和一次风机8后进入一次风仓5。其中第二通路与第一通路类似不再赘述。
42.在一些实施例中，第一通路和第二通路上均还包括设置在开关挡板11上游的第一
流量表14-1和第二流量表14-2，且分别用于测量经过第一通路和第二通路的烟气量。
43.在一些实施例中，第一通路还包括设置在第一开关挡板11上游的第一流量表14-1，用于测量经过第一通路的烟气；第二通路还包括设置在第二开关挡板11上游的第二流量表14-2，用于测量经过第二通路的烟气。
44.在一些实施例中，第一通路和第二通路上均还包括设置在风机下游和空气预热器之间的第一氧表13-1和第二氧表13-2，其分别用于测量第一通路和第二通路分别通入空气预热器的烟气中的氧气含量。
45.在一些实施例中，第一通路上还包括设置在一次风机8下游和一次风仓5之间的第一氧表13-1，用于测量通入一次风仓5内烟气的氧气含量；第二通路上还包括设置在二次风机9下游和二次风仓6之间的第二氧表13-2，用于测量通入二次风仓6内烟气的氧气含量
46.在一些实施例中，燃煤锅炉系统包括炉膛1、屏区受热单元2、后竖井单元3和脱硝单元4；其中空气预热组件与脱硝单元4连接。
47.具体的，燃煤锅炉系统为常见的燃煤锅炉不再赘述，其中燃煤锅炉中在炉膛1内通过粉管向其中注入煤粉，并通入一次风和二次风后燃烧。
48.在一些实施例中，提出了一种适用于低负荷下的燃煤锅炉烟气再循环方法，
49.包括将上述任一实施例中的循环系统与燃煤锅炉系统连接；
50.根据第一流量表14-1、第二流量表14-2和第三流量表14-3测得一次风中再循环烟气量v
xh-1
、二次风中再循环烟气量v
xh-2
及并计算烟气再循环率x，并调整开关挡板和调节挡板使得x为10％-20％，其中x的计算方法如下：
51.x＝x
xh-1
x
xh-2
＝v
xh-1
/v3 v
xh-2
/v3；
52.式中，x
xh-1
为一次风中烟气再循环率；x
xh-2
为二次风中烟气再循环率；v3为烟气循环总量。
53.示例性的，某300mw等级机组，根据低负荷下燃煤量b，计算理论空气量v
k0
、理论氮气量v
n2
、理论三原子气体量v
ro2
，其中需要解释的就是三原子就是由3个原子组成的气体,如co2、s
o2
、和n
o2
等，在本实施例中主要是对no2的测量。则理论烟气量v
y0
＝v
k0
v
n2
v
ro2
，根据煤粉管道最小风速要求(不小于18m/s)、磨煤机出口最小风温要求(不小于60℃)计算最小一次风量，取两者中较大值v
k1
,，低负荷下送风机最小出力v
k2
，实际空气量为v
k-s
＝v
k1
v
k2
；最优空气量v
k-y
＝a
×vk0
(a一般取1.2-1.5)。
54.根据计算可知最优烟气再循环率x＝(v
k-s-v
k-y
)/(v
k-s
v
n2
v
ro2
)，根据本实施例中得到的最优烟气再循环率x，调整循环系统中的第一通路和第二通路上的开关挡板和调节挡板组件，通过第一流量表、第二流量表和第三流量表显示的数值，根据烟气再循环率x＝x
xh-1
x
xh-2
＝v
xh-1
/v3 v
xh-2
/v3计算系统中的烟气再循环率x。其中控制第一氧表13-1的测量值o2在16％左右，根据最优空气量控制第三氧表13-3的测量值o2在3-7％左右，可将氮氧化物降低20％-40％，根据实际氮氧化物情况进行微调。
55.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而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技术的限制。
56.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
57.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
58.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
59.在本技术中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
60.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。