專利名稱：一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，特別適用于大型燃煤發(fā)電廠煙氣凈化系統(tǒng)的節(jié)能改造。
背景技術(shù)：
第一，十二五期間，火電廠煙氣脫硝已成為強制性要求，同時自2012年I月I日起實施的《火電廠大氣污染物排放標準(GB 13223 - 2011)》對火電廠排放的污染物提出了更高的控制要求。目前，選擇性催化還原技術(shù)(簡稱SCR)是國內(nèi)火電廠普遍采用的脫硝工藝。根據(jù)現(xiàn)有的SCR技術(shù)，催化劑反應溫度窗口一般在320°C 400°C，如脫硝效率要達到70%以上則脫硝反應溫度一般需要達到340°C以上。然而在鍋爐實際運行中，受機組設(shè)計因素及負荷變動等因素的影響，在負荷不足時部分中小機組的省煤器出口的煙氣溫度難以持續(xù)維持在340°C以上，這給充分發(fā)揮SCR催化劑作用，氮氧化物的有效脫除帶來不利因素。另外，煙氣溫度過低產(chǎn)生的氨逃逸問題會造成下游空預器的堵塞，從而影響到鍋爐的正常安全運行。第二，為使SCR催化劑脫硝效率能夠達標，需要對省煤器出口煙氣溫度進行抬升，但煙溫抬升的結(jié)果在降低鍋爐效率的同時勢必會使得下游的設(shè)備運行偏離其設(shè)計值，如較高的煙氣溫度同樣會引起進入電除塵器以及脫硫裝置煙氣溫度上升，從而產(chǎn)生除塵效率下降、脫硫水耗上升、鍋爐整體效率下降等問題。第三，隨著脫硫技術(shù)的發(fā)展和對氣氣換熱器(簡稱GGH)認識的深入，人們發(fā)現(xiàn)GGH存在基建投資大、施工周期長、結(jié)構(gòu)復雜、運行可靠性低、運行能耗高等缺點。因此，近年來在新建煙氣脫硫系統(tǒng)中已基本取消GGH。在沒有安裝GGH的脫硫系統(tǒng)中，為使進入脫硫系統(tǒng)的煙氣溫度(125°C左右)降至吸收塔的工作溫度(50°C左右)，在吸收塔煙道入口需大量噴淋水，導致耗水量巨大(以1000MW機組為例，需增加耗水62t/h)。以此方式進行煙氣減溫，不僅增加水耗和煙氣阻力，且浪費了大量可利用的鍋爐排煙廢熱。此外，脫硫系統(tǒng)在取消GGH后由于煙氣溫度不夠高而可能產(chǎn)生的“石膏雨”也成為新的環(huán)保問題。因此，根據(jù)上述問題，如何利用大型火電廠現(xiàn)有條件，針對鍋爐運行特性，重新對其爐后煙氣換熱系統(tǒng)及凈化系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計及改造，在提高除塵、脫硫、脫硝效率的同時最大程度地利用煙氣廢熱，提高發(fā)電廠整體運行的可靠性是亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容為提高大型火力發(fā)電廠煙氣脫硫、脫硝以及除塵效率，緩解或消除目前脫硫系統(tǒng)(無GGH)產(chǎn)生的“石膏雨”現(xiàn)象，并充分利用機組的鍋爐排煙廢熱，本實用新型提供一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能技術(shù)。本實用新型是鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門、凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門、高溫煙氣換熱器、水水換熱器、低溫煙氣換熱器、前置空預器和二次熱風加熱凈煙氣系統(tǒng)的組合，在提升SCR反應器前的煙氣溫度，保證脫硝效率的同時回收火力發(fā)電廠的排煙廢熱以用于加熱凝結(jié)水、空預器入口空氣和脫硫裝置出口凈煙氣，同時在機組負荷變動時該系統(tǒng)仍可實現(xiàn)將煙氣溫度控制在經(jīng)濟工況的范圍內(nèi)。本實用新型采用一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鍋爐(I)、省煤器(2)、脫硝裝置(3)、空預器(4)、電除塵器(5)、脫硫系統(tǒng)增壓風機(15)、脫硫裝置(6)、煙囪(7)以及送風機(10);鍋爐( I)、省煤器(2)、脫硝裝置(3)、空預器(4)、電除塵器(5)、增壓風機(15)、脫硫裝置(6)以及煙囪(7)依次通過管道連接；所述的省煤器(2)具有入水口(2-1)和出水口(2-2)，送風機(10)與空預器(4)連接；其中，該系統(tǒng)還包括水換熱器(11)，所述空預器(4)與電除塵器(5)之間設(shè)置有高溫煙氣換熱裝置(12)，該高溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)進口與空預器(4)出口相連，該高溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)出口與電除塵器(5)進口相連，水換熱器(11)的進出口與高溫煙氣換熱器(12)的液側(cè)進出口相連通形成回路；所述的電除塵器(5)與脫硫系統(tǒng)增壓風機(15)之間設(shè)置有低溫煙氣換熱裝置(14)，該低溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)進口與電除塵器(5)出口相連，該低溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)出口與增壓風機(15)進口相連；所述空預器(4)與送風機(10)之間設(shè)置有前置空預器(9)，該前置空預器的氣側(cè)進口與送風機(10)出口相連，該前置空預器的氣側(cè)出口與空預器(4)進口相連，所述的低溫煙氣換熱器(14)的液側(cè)進出口與前置空預器(9)的液側(cè)進出口相連通形成回路。其中，所述的高溫煙氣換熱器(12)與水換熱器(11)的回路上以及低溫煙氣換熱器(14)與前置空預器(9)的回路上都設(shè)置有循環(huán)泵(13)。其中，該系統(tǒng)還包括鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門(8)、凝結(jié)水進口(11-1)、凝結(jié)水出口(11-2)以及凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)，所述鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門(8)的一端與省煤器(2)的入水口(2-1)連接和另一端與出水口(2-2)連接；所述的凝結(jié)水進口(11-1)的兩端分別與凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)、水換熱器(11)連接，凝結(jié)水出口(11-2)的兩端分別與凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)、水換熱器(11)連接；所述的鍋爐給水電動調(diào)節(jié)門(8)處于常閉狀態(tài)，凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)處于常開狀態(tài)。其中，所述的電除塵器(5)上設(shè)置有一條支路，該支路包括空預器二次熱風出口(4-1)、進鍋爐二次熱風(4-2)、進煙囪二次熱風(4-3)，所述的空預器二次熱風出口(4-1)的一端與電除塵器(5)相連，進鍋爐二次熱風(4-2)與進煙 二次熱風(4-3)并聯(lián)且一端都與空預器二次熱風出口(4-1)相連，進鍋爐二次熱風(4-2)的另一端與鍋爐(I)連接，進煙囪二次熱風(4-3)的另一端與脫硫裝置(6)、煙囪(7)之間的管道連接。采用空預器(4)與電除塵器(5)之間設(shè)置有高溫煙氣換熱裝置(12)，該高溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)進口與空預器(4)出口相連，該高溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)出口與電除塵器
(5)進口相連；其功能是利用凝結(jié)水與高溫煙氣換熱器中氣側(cè)煙氣的溫差，通過水換熱元件加熱凝結(jié)水，從而對高溫煙氣換熱器吸收的熱量進行控制。實現(xiàn)此處煙氣余熱吸收的目的一方面吸收為滿足脫硝裝置反應溫度而在省煤器處未吸收的煙氣熱量；另一方面進一步降低進入電除塵器的煙氣溫度，從而提高電除塵器除塵效率。采用電除塵器(5)與脫硫系統(tǒng)增壓風機(15)之間設(shè)置有低溫煙氣換熱裝置(14)，該低溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)進口與電除塵器(5)出口相連，該低溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)出口與增壓風機(15)進口相連低溫煙氣換熱器(14)的液側(cè)進出口與前置空預器(9)的液側(cè)進出口相連通形成回路，并在回路上設(shè)置循環(huán)泵；其功能是將電除塵器出口煙氣中的余熱進行回收，從而有效降低進入脫硫系統(tǒng)的煙溫，并減少脫硫系統(tǒng)入口噴淋用水的水量。[0012]采用空預器(4)與送風機(10)之間設(shè)置有前置空預器(9)，前置空預器的氣側(cè)進口與送風機(10)出口相連，前置空預器的氣側(cè)出口與空預器(4)進口相連；低溫煙氣換熱器(14)的液側(cè)進出口與前置空預器(9)的液側(cè)進出口相連通形成回路；其功能是是接收從低溫煙氣換熱器傳輸過來的煙氣廢熱，并通過前置空預器加熱通過送風機送入鍋爐空預器的風溫，進而提高鍋爐內(nèi)粉煤燃燒的環(huán)境溫度，提高鍋爐效率。采用鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門(8)的一端與省煤器(2)的入水口(2-1)連接，另一端與出水口(2-2)連接，其功能是依據(jù)鍋爐負荷的變動情況，通過調(diào)節(jié)閥門的開度來控制流經(jīng)省煤器的水流量，主要是減少流經(jīng)省煤器的鍋爐給水，進而控制通過省煤器從煙氣中吸收的余熱，主要是提高省煤器出口的煙溫，從而保證進入脫硝裝置的煙氣溫度能夠在不同鍋爐負荷下都能持續(xù)滿足脫硝反應溫度要求。采用凝結(jié)水進口(11-1)的兩端分別與凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)、水換熱器 (11)連接，凝結(jié)水出口(11-2)的兩端分別與凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)、水換熱器(11)連接，其功能是通過調(diào)節(jié)閥門的開度來控制流經(jīng)高溫煙氣換熱器的凝結(jié)水流量，進而控制通過高溫煙氣換熱器從煙氣中吸收的余熱。前述裝置吸收的余熱可用于加熱鍋爐給水，彌補為了滿足脫硝系統(tǒng)的反應溫度要求而使得鍋爐給水在流經(jīng)省煤器時減少吸收的那部分煙氣余熱；甚至進一步提高原有鍋爐給水溫度，減小進入汽包的壁溫差，減小熱應力，延長汽包使用壽命。本實用新型其設(shè)計出發(fā)點主要基于兩方面1、鍋爐排煙廢熱的優(yōu)化分配利用；2、鍋爐排煙廢熱的深度利用。前者優(yōu)點表現(xiàn)在該系統(tǒng)對鍋爐排煙廢熱在鍋爐各個換熱環(huán)節(jié)的吸熱量進行重新分配，優(yōu)化原有換熱方案，為之后的廢熱深度利用奠定基礎(chǔ)。后者優(yōu)點表現(xiàn)在以前者的優(yōu)化分配利用為基礎(chǔ)，對鍋爐排煙廢熱進行深度利用。充分利用其排煙廢熱來改善鍋爐環(huán)保裝置的運行條件和性能，進一步優(yōu)化鍋爐本體的運行條件。根據(jù)鍋爐負荷，實現(xiàn)多工況節(jié)能運行，提高鍋爐的運行靈活性。此外，該系統(tǒng)將煙氣廢熱回收器回收的熱量以相對閉路循環(huán)的方式轉(zhuǎn)化為低溫低壓蒸汽，避免了以往電廠使用低溫省煤器加熱凝結(jié)水時存在系統(tǒng)投資大、運行控制難等問題。再者，該系統(tǒng)使進入脫硫裝置的煙溫降低，有利于提高脫硫效率、減少耗水量、降低煙氣阻力和脫硫系統(tǒng)運行成本。
圖I是本實用新型的設(shè)備系統(tǒng)原理圖。圖中I、鍋爐2、省煤器3、脫硝裝置4、空預器5、電除塵器6、脫硫裝置7、煙囪8、凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門9、前置空預器10、送風機11、水換熱器12、高溫煙氣換熱器13、循環(huán)泵14、低溫煙氣換熱器15、增壓風機16、凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門2-1、省煤器入水口 2-2、省煤器出水口 4-1、空預器二次熱風出口 4-2、進鍋爐二次熱風4-3、進煙囪二次熱風11-1、凝結(jié)水進口 11-2、凝結(jié)水出口具體實現(xiàn)方式該系統(tǒng)用于在已配套建設(shè)煙氣脫硫系統(tǒng)、煙氣脫硝系統(tǒng)燃煤電廠的優(yōu)化改造和新建電廠，并用于已裝有GGH或未裝GGH的電廠。該系統(tǒng)實施前，需了解鍋爐型號、常用煤種、煙道尺寸、脫硫吸收塔前煙道區(qū)的設(shè)備布置情況；鍋爐設(shè)計時已有各受熱面的換熱系數(shù)以及現(xiàn)階段實際的換熱參數(shù)，鍋爐負荷變化條件下爐內(nèi)燃燒狀況及各受熱面換熱狀況；鍋爐在不同負荷下煙氣的流量、排溫、流速、風壓、機組效率，以及增壓風機或引風機的富裕量的具體情況。根據(jù)電廠的總平布置和外圍條件，確定前置空預器、高溫煙氣換熱器、低溫煙氣換熱器及其附屬設(shè)備的布置方式，并根據(jù)具體的鍋爐煙氣廢熱可利用量、廢熱需求量，計算各個裝置的換熱系數(shù)和換熱面積，從而確定最終的裝置尺寸。請參閱圖1，本實用新型是一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鍋爐(I)、省煤器(2)、脫硝裝置(3)、空預器(4)、電除塵器(5)、脫硫系統(tǒng)增壓風機
(15)、脫硫裝置(6)、煙囪(7)以及送風機(10);鍋爐(I)、省煤器(2)、脫硝裝置(3)、空預器
(4)、電除塵器(5)、增壓風機(15)、脫硫裝置(6)以及煙囪(7)依次通過管道連接；省煤器(2 )具有入水口( 2-1)和出水口( 2-2 )，該系統(tǒng)還包括鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門(8 )，鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門(8)的一端與省煤器(2)的入水口(2-1)連接，另一端與出水口(2-2)連接，該鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門(8)處于常閉狀態(tài)；送風機(10)與空預器(4)連接；空預器(4)與電除塵器(5)之間設(shè)置有高溫煙氣換熱裝置(12)，高溫煙氣換熱裝置(12)、前置空預器(9)以及低溫煙氣換熱器(14)都是一種氣水換熱器，高溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)進口與空預器(4)出口相連，高溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)出口與電除塵器(5)進口相連；該系統(tǒng)·還包括水換熱器(11)、凝結(jié)水進口(11-1)、凝結(jié)水出口(11-2)以及凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門
(16)，水換熱器(11)的進出口與高溫煙氣換熱器(12)的液側(cè)進出口相連通形成回路，凝結(jié)水進口(11-1)的兩端分別與凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)、水換熱器(11)連接，凝結(jié)水出口(11-2)的兩端也分別與凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)、水換熱器(11)連接，凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)處于常開狀態(tài)；所述的鍋爐給水電動調(diào)節(jié)門(8)處于常閉狀態(tài)，凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)處于常開狀態(tài)；電除塵器(5)與脫硫系統(tǒng)增壓風機(15)之間設(shè)置有低溫煙氣換熱裝置(14)，該低溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)進口與電除塵器(5)出口相連，該低溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)出口與增壓風機(15)進口相連；空預器(4)與送風機(10)之間設(shè)置有前置空預器(9)，前置空預器的氣側(cè)進口與送風機(10)出口相連，前置空預器的氣側(cè)出口與空預器(4)進口相連，低溫煙氣換熱器(14)的液側(cè)進出口與前置空預器(9)的液側(cè)進出口相連通形成回路，在其回路上設(shè)置有循環(huán)泵(13);空預器(4)上設(shè)置有一條支路，該支路包括空預器二次熱風出口(4-1)、進鍋爐二次熱風(4-2)、進煙囪二次熱風(4-3)，所述的空預器二次熱風出口(4-1)的一端與電除塵器(5)相連，進鍋爐二次熱風(4-2)與進煙囪二次熱風(4-3)并聯(lián)且一端都與空預器二次熱風出口(4-1)相連，進鍋爐二次熱風(4-2)的另一端與鍋爐(I)連接，進煙囪二次熱風(4-3)的另一端與脫硫裝置(6)、煙囪(7)之間的管道連接。
權(quán)利要求1.一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鍋爐(I)、省煤器(2)、脫硝裝置(3)、空預器(4)、電除塵器(5)、脫硫系統(tǒng)增壓風機(15)、脫硫裝置(6)、煙囪(7)以及送風機(10);鍋爐(I)、省煤器(2)、脫硝裝置(3)、空預器(4)、電除塵器(5)、增壓風機(15)、脫硫裝置(6)以及煙囪(7)依次通過管道連接；所述的省煤器(2)具有入水口(2-1)和出水口(2-2)，送風機(10)與空預器(4)連接；其特征在于該系統(tǒng)還包括水換熱器(11)，所述空預器(4)與電除塵器(5)之間設(shè)置有高溫煙氣換熱裝置(12)，該高溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)進口與空預器(4)出口相連，該高溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)出口與電除塵器(5)進口相連，水換熱器(11)的進出口與高溫煙氣換熱器(12)的液側(cè)進出口相連通形成回路；所述的電除塵器(5)與脫硫系統(tǒng)增壓風機(15)之間設(shè)置有低溫煙氣換熱裝置(14)，該低溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)進口與電除塵器(5)出口相連，該低溫煙氣換熱裝置的氣側(cè)出口與增壓風機(15)進口相連；所述空預器(4)與送風機(10)之間設(shè)置有前置空預器(9)，該前置空預器的氣側(cè)進口與送風機(10)出口相連，該前置空預器的氣側(cè)出口與空預器(4)進口相連，所述的低溫煙氣換熱器(14)的液側(cè)進出口與前置空預器(9)的液側(cè)進出口相連通形成回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于所述的高溫煙氣換熱器(12)與水換熱器(11)的回路上以及低溫煙氣換熱器(14)與前置空預器(9)的回路上都設(shè)置有循環(huán)泵(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門(8)、凝結(jié)水進口(11-1)、凝結(jié)水出口(11-2)以及凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)，所述鍋爐給水旁路電動調(diào)節(jié)門(8)的一端與省煤器(2 )的入水口( 2-1)連接，另一端與出水口( 2-2 )連接；所述的凝結(jié)水進口( 11-1)的兩端分別與凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)、水換熱器(11)連接，凝結(jié)水出口( 11-2)的兩端分別與凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)、水換熱器(11)連接；所述的鍋爐給水電動調(diào)節(jié)門(8)處于常閉狀態(tài)，凝結(jié)水旁路電動調(diào)節(jié)門(16)處于常開狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于所述的空預器(4)上設(shè)置有一條支路，該支路包括空預器二次熱風出口(4-1)、進鍋爐二次熱風(4-2)、進煙囪二次熱風(4-3)，所述的空預器二次熱風出口(4-1)的一端與電除塵器(5)相連，進鍋爐二次熱風(4-2)與進煙囪二次熱風(4-3)并聯(lián)且一端都與空預器二次熱風出口(4-1)相連，進鍋爐二次熱風(4-2)的另一端與鍋爐(I)連接，進煙囪二次熱風(4-3)的另一端與脫硫裝置(6)、煙囪(7)之間的管道連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于所述的空預器(4)上設(shè)置有一條支路，該支路包括空預器二次熱風出口(4-1)、進鍋爐二次熱風(4-2)、進煙囪二次熱風(4-3)，所述的空預器二次熱風出口(4-1)的一端與電除塵器(5)相連，進鍋爐二次熱風(4-2)與進煙 二次熱風(4-3)并聯(lián)且一端都與空預器二次熱風出口(4-1)相連，進鍋爐二次熱風(4-2)的另一端與鍋爐(I)連接，進煙囪二次熱風(4-3)的另一端與脫硫裝置(6)、煙囪(7)之間的管道連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于煙氣脫硫脫硝工藝優(yōu)化的深度節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)的鍋爐、省煤器、脫硝裝置、空預器、電除塵器、增壓風機、脫硫裝置以及煙囪依次通過管道連接；所述的省煤器具有入水口和出水口，送風機與空預器連接；其中，該系統(tǒng)還包括水換熱器，所述空預器與電除塵器之間設(shè)置有高溫煙氣換熱裝置，水換熱器的進出口與高溫煙氣換熱器的液側(cè)進出口相連通形成回路；所述的電除塵器與脫硫系統(tǒng)增壓風機之間設(shè)置有低溫煙氣換熱裝置；所述空預器與送風機之間設(shè)置有前置空預器，所述的低溫煙氣換熱器的液側(cè)進出口與前置空預器的液側(cè)進出口相連通形成回路；該系統(tǒng)具有效率高、利用率高、可靠性高等特點。
文檔編號B01D53/60GK202762308SQ20122020169
公開日2013年3月6日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者鐘金鳴, 牟文彪, 潘志強, 周海濱, 管彥楓, 張東明, 林少平 申請人:浙江浙能節(jié)能科技有限公司