基于灵活调峰、精准喷氨改造的燃煤锅炉SCR脱硝防堵喷氨系统及调整方法

技术领域

本发明属于燃煤锅炉脱硝技术领域，具体涉及一种基于灵活调峰、精准喷氨改造的燃煤锅炉SCR脱硝防堵喷氨系统及调整方法。

背景技术

我国火电厂目前占比仍较高，火电厂的运行是烟尘排放的主要来源，为控制环境污染等情况，国家对烟尘烟气的排放做出了超净排放的相关规定，超净排放即在6％含氧量条件下，烟尘、SO

随着新能源发电占比越来越重，火电机组增大可调区间势在必行，目前大部分机组通过进行灵活调峰改造增加机组可调区间，随着负荷进一步降低，对脱硝设备性能要求更高。目前燃煤锅炉脱硝系统主要有两种形式：SCR与SNCR，即催化还原法和催化非还原法两种，大部分电厂选择催化还原法除去烟气中NOx。目前催化还原法使用过程中，由于脱硝烟道位置烟气流速较低，常规的喷氨格栅为圆形钢管直接焊接于喷氨格栅母管上，顺着烟气流向进行布置，喷口上部无任何防堵结构，由于重力及涡流作用，烟道中的灰会落入喷口造成堵塞，而且部分机组脱硝稀释风引自热一次风，由于热一次风含灰量较大，较多飞灰及水解尿素结晶物会粘附在喷氨支管内壁之上，影响喷氨支管通流面积，增加了喷氨支管阻力，相同调门开度下造成该支管喷氨量降低，造成整个烟道不同区域喷氨不均，在深度调峰工况下，由于脱硝入口烟温较低，炉膛氧量较高，脱硝入口NOx生成更多，脱硝效率下降，喷氨不均问题被进一步放大，出现脱硝系统无法满足正常调整问题，限制机组下调负荷。另外由于喷氨格栅直喷氨气不均匀，部分位置存在过喷情况，造成脱硝出口氨逃逸较大，氨逃逸至空预器位置会与三氧化硫生成具有粘滞性的硫酸氢氨物质，堵塞空预器，影响锅炉的正常运行，目前这也是超净排放后存在的一个主要问题。

发明内容

针对现有技术方法的不足，本发明提供一种基于灵活调峰、精准喷氨改造的燃煤锅炉SCR脱硝防堵喷氨系统及调整方法，精准地控制脱硝系统喷氨均匀性，解决喷氨格栅及喷氨支管发生堵塞造成局部氨逃逸较大堵塞空预器以及深度调峰工况下脱硝系统影响机组下调负荷问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于灵活调峰、精准喷氨改造的燃煤锅炉SCR脱硝防堵喷氨系统，包括若干喷氨单元和吹扫单元；

所述喷氨单元包括分区联箱、若干喷氨支管和喷氨格栅，所述喷氨格栅设置在烟道内，所述分区联箱通过分区母管连通喷氨母管，所述分区联箱通过喷氨支管连通喷氨格栅，所述喷氨母管、分区母管、喷氨支管上分别设置母管调门、联箱调门、支管调门；

所述吹扫单元包括若干支管蒸汽吹扫管道，每根喷氨支管通过一根支管蒸汽吹扫管道连通蒸汽吹扫母管，支管蒸汽吹扫管道在喷氨支管上的接入位置位于支管调门后部，每根支管蒸汽吹扫管道起始位置设置支管蒸汽吹扫管道调门；

所述系统还包括控制单元，所述控制单元包括控制器，每根喷氨支管内分别设置压力传感器和温度传感器，每个喷氨单元的出口分别设置NOx浓度检测仪，所述系统的进口还设置NOx浓度检测仪，所述控制器与压力传感器、温度传感器、NOx浓度检测仪电连接。

优选地，所述吹扫单元还包括喷氨母管吹扫管道，所述蒸汽吹扫母管通过喷氨母管吹扫管道连通喷氨母管，所述喷氨母管吹扫管道上设置喷氨母管吹扫管道调门，所述分区联箱和喷氨母管下方分别设置排污口一和排污口二。

优选地，所述母管调门、联箱调门、支管调门、支管蒸汽吹扫管道调门或者喷氨母管吹扫管道调门为电动调门，所述控制器与母管调门、联箱调门、支管调门、支管蒸汽吹扫管道调门、喷氨母管吹扫管道调门电连接。

优选地，所述喷氨格栅沿烟道宽度方向设置两组，每组包括平行设置的若干对喷氨格栅，每对包括两支喷氨格栅，两支喷氨格栅通过支架固定在烟道内，每个喷氨单元的出口且对应两组喷氨格栅分别设置一个NOx浓度检测仪。

优选地，所述每支喷氨格栅由两节连接而成，其中一节端部设置L型卡槽，另外一节端部设置接头，所述接头上设置与所述L型卡槽匹配的卡块，所述接头表面还设置环形密封垫，每支喷氨格栅上开设若干喷氨口。

优选地，所述喷氨口为正六边形，所述喷氨口上设置防堵喷嘴，所述防堵喷嘴横截面为正六边形，上端封闭，外周各个面上分别开设一个圆形喷口。

优选地，所述喷氨格栅底部还设置防磨瓦，所述防磨瓦与支架焊接固定，所述喷氨格栅与防磨瓦通过U型卡扣固定；所述蒸汽吹扫母管上设置疏水阀。

一种基于灵活调峰、精准喷氨改造的燃煤锅炉SCR脱硝防堵喷氨调整方法，包括如下步骤：

(1)打开喷氨母管上的母管调门、分区母管上的联箱调门、喷氨支管上的支管调门，氨气从喷氨母管通过分区母管进入分区联箱，再从分区联箱通过喷氨支管送入喷氨格栅，最后从喷氨格栅上的喷氨口均匀喷出；

(2)当喷氨支管内的压力传感器的压力值超过设定值或者温度传感器的温度低于设定值，支管蒸汽吹扫管道上的支管蒸汽吹扫管道调门打开，喷氨支管上的支管调门关闭，对喷氨支管和喷氨格栅进行吹扫，杂质从喷氨口排出；

(3)根据NOx浓度测试仪测量的NO

优选地，当机组停机时，还包括对喷氨母管、分区联箱进行吹扫，包括：

当对喷氨母管进行吹扫时，支管蒸汽吹扫管道上的支管蒸汽吹扫管道调门关闭，喷氨母管吹扫管道上的喷氨母管吹扫管道调门打开，分区母管上联箱调门关闭，对喷氨母管进行吹扫，杂质从喷氨母管的排污口二排出；

当对分区联箱进行吹扫时，支管蒸汽吹扫管道上的支管蒸汽吹扫管道调门关闭，喷氨支管上的支管调门关闭，喷氨母管吹扫管道上的喷氨母管吹扫管道调门打开，分区母管上联箱调门打开，对分区联箱进行吹扫，杂质从分区联箱管的排污口一排出。

优选地，所述母管调门、联箱调门、支管调门、支管蒸汽吹扫管道调门或者喷氨母管吹扫管道调门为电动调门，由控制器控制开闭。

本发明的积极有益效果：

1.本发明脱硝防堵喷氨系统包括喷氨单元、吹扫单元和控制单元，单侧烟道对应设置若干喷氨单元和吹扫单元，喷氨单元包括分区联箱、若干喷氨支管和喷氨格栅，喷氨格栅沿烟道宽度方向设置两组，每组包括平行设置的若干对喷氨格栅，每对包括两支喷氨格栅，每根喷氨支管对应一支喷氨格栅，精准地控制脱硝系统喷氨均匀性；吹扫单元的蒸汽吹扫母管内通入高温高压过热蒸汽，具有较高的吹扫温度，将喷氨支管、喷氨格栅管壁上附着的结晶物气化，将附着的积灰吹走，解决喷氨格栅及喷氨支管发生堵塞造成喷氨不均，引起局部氨逃逸较大，深度调峰工况下氮氧化物无法控制情况，同时可避免空预器堵塞问题；控制单元控制各部件自动运行，工作效率高。本发明改造的燃煤锅炉SCR脱硝防堵喷氨系统，通过喷氨母管、分区母管、分区联箱、喷氨支管和喷氨格栅保证喷氨均匀喷出，同时防堵单元能够及时防堵吹扫，满足电网的调峰，保证脱硝系统高效运行，可明显提高火电机组负荷可调区间。

2.本发明每支喷氨格栅由两节连接而成，防堵喷嘴可拆卸设置在喷氨格栅的喷氨口上，喷氨格栅底部还设置防磨瓦，喷氨格栅与防磨瓦通过U型卡扣固定。每逢大修期间，方便对两节喷氨格栅以及防堵喷嘴进行拆卸，喷氨格栅内杂物方便清理，不用进行割管，安装和拆卸方便，可大大节省检修时间，成本较低，实用性强。

3.本发明喷氨口上设置防堵喷嘴，防堵喷嘴横截面为正六边形，上端封闭，外周各个面上分别开设一个圆形喷口，共六个喷口，提高烟道内氨气的均匀性，增加了氨气与烟气的混合均匀程度，便于更准确的控制喷氨量，有效防止喷氨不均匀问题，可避免烟道内飞灰沉积堵塞喷口。

4.本发明根据压力传感器或者温度传感器检测信息进行防堵吹扫，当喷氨支管内的压力传感器的压力值超过设定值或者温度传感器的温度低于设定值，支管蒸汽吹扫管道上的支管蒸汽吹扫管道调门打开，喷氨支管上的支管调门关闭，对喷氨支管和喷氨格栅进行吹扫，杂质从喷氨口排出；还包括当机组停机时，对喷氨母管、分区联箱进行吹扫。本发明通过对喷氨支管、喷氨格栅、喷氨母管、分区联箱进行整个系统吹扫，且分段吹扫，避免吹扫死区。

5.本发明根据NOx浓度测试仪测量的NOx浓度，调节喷氨母管上的母管调门、分区母管上的联箱调门以及喷氨支管上的支管调门开度大小，控制烟道不同位置的喷氨量，精准地控制系统喷氨量及喷氨均匀性，降低脱硝出口氨逃逸率，保证各设备安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明脱硝防堵喷氨系统结构示意图；

图2为防堵喷嘴结构示意图；

图3为单支喷氨格栅结构示意图之一；

图4为单支喷氨格栅结构示意图之二；

图中：1-喷氨母管，2-分区母管，3-联箱调门，4-分区联箱，5-支管调门，6-烟道前墙，7-喷氨支管，8-喷氨格栅，9-烟道后墙，10-支架，11-防堵喷嘴，12-支管蒸汽吹扫管道，13-排污口一，14-支管蒸汽吹扫管道调门，15-喷氨母管吹扫管道，16-排污口二，17-蒸汽吹扫母管，18-压力传感器，19-温度传感器，20-喷氨母管吹扫管道调门，21-疏水阀，22-母管调门，23-L型卡槽，24-卡块，25-防磨瓦，26-U型卡扣，27-喷口。

具体实施方式

下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

参见图1-4，一种基于灵活调峰、精准喷氨改造的燃煤锅炉SCR脱硝防堵喷氨系统，每侧烟道包括若干喷氨单元和吹扫单元；

每个喷氨单元包括分区联箱4、若干喷氨支管7和喷氨格栅8，喷氨格栅8安装在烟道内，分区联箱4通过分区母管2连通喷氨母管1，分区联箱4通过喷氨支管7连通喷氨格栅8，喷氨母管1、分区母管2、喷氨支管7上分别设置母管调门22、联箱调门3、支管调门5，一个烟道设置若干喷氨单元，每个喷氨单元包括一个分区联箱，一个分区联箱对应若干根喷氨支管(图1中示意了四根)，一根喷氨支管连通一支喷氨格栅。每侧烟道设置一根喷氨母管，同侧烟道若干喷氨单元的分区联箱连通一根喷氨母管。

每个吹扫单元包括若干支管蒸汽吹扫管道12，每根喷氨支管7通过一根支管蒸汽吹扫管道12连通蒸汽吹扫母管17，支管蒸汽吹扫管道12在喷氨支管7上的接入位置位于支管调门5后部，每根支管蒸汽吹扫管道12起始位置设置支管蒸汽吹扫管道调门14；

还包括控制单元，控制单元包括控制器，每根喷氨支管7内分别设置压力传感器18和温度传感器19，每个喷氨单元的出口分别设置NOx浓度检测仪，系统的进口还设置NOx浓度检测仪，控制器与压力传感器18、温度传感器19、NOx浓度检测仪电连接。

本实施例涉及两个并列设置的烟道，图1中示意了一个烟道，每个烟道内包括上述一个喷氨单元、一个吹扫单元。从喷氨总母管送过来的氨气送入两根喷氨母管，每侧烟道设置一根喷氨母管，一个喷氨单元包括一个分区联箱，一个分区联箱对应多根喷氨支管(图1中示意了四根)，一根喷氨支管连通一支喷氨格栅，同侧烟道喷氨单元的分区联箱连通一根喷氨母管。

进一步地，吹扫单元还包括喷氨母管吹扫管道15，蒸汽吹扫母管17通过喷氨母管吹扫管道15连通喷氨母管1，喷氨母管吹扫管道15上设置喷氨母管吹扫管道调门20，分区联箱4和喷氨母管1下方分别设置排污口一13和排污口二16。

进一步地，母管调门22、联箱调门2、支管调门5、支管蒸汽吹扫管道调门14或者喷氨母管吹扫管道调门20为电动调门，控制器与母管调门22、联箱调门2、支管调门5、支管蒸汽吹扫管道调门14、喷氨母管吹扫管道调门20电连接，自动化程度高；考虑成本，喷氨母管吹扫管道调门20开关次数较少，可以采用手动控制调门，支管蒸汽吹扫管道调门14采用电磁阀。

进一步地，每个喷氨单元的喷氨格栅8沿烟道宽度方向设置两组，每组包括平行设置的若干对喷氨格栅，图1中每组示意了一对，但不限于一对，每对包括两支喷氨格栅8，两支喷氨格栅8通过支架10固定在烟道内，一根喷氨支管7连通一支喷氨格栅8，支架10包括十字交叉设置的总杆和支杆，总杆连接在烟道前墙6和烟道后墙9之间，支杆固定每支喷氨格栅，每个喷氨单元的出口且对应两组喷氨格栅分别设置一个NOx浓度检测仪，即每个喷氨单元的出口设置两个NOx浓度检测仪，分别检测烟道深处和浅处NOx浓度。

进一步地，每支喷氨格栅由两节连接而成，其中一节端部设置L型卡槽23，另外一节端部设置接头，接头上设置与所述L型卡槽23匹配的卡块24，接头表面还包裹环形密封垫，每支喷氨格栅上开设六个喷氨口。

更进一步地，喷氨口为正六边形，每节上开设三个，喷氨口上螺纹连接防堵喷嘴11，防堵喷嘴横截面为正六边形，上端封闭，外周各个面上分别开设一个圆形喷口27，共设置六个，每个喷口的面积为喷氨口面积的1/6，保证氨气均匀喷出。

进一步地，喷氨格栅8底部还设置防磨瓦25，防磨瓦25与支架10焊接固定，喷氨格栅8与防磨瓦25通过U型卡扣26固定。

本实施例中，每逢大修期间，对设置卡块的一节喷氨格栅下方的U型卡扣拆除，然后再将该节喷氨格栅从另外一节上旋出，两节喷氨格栅分开后，管道内杂物方便清理，不用进行割管，另外，防堵喷嘴与喷氨格栅为螺纹连接，防堵喷嘴如有损坏直接更换，不用进行切割焊接，喷氨格栅以及防堵喷嘴安装和拆卸方便，可大大节省检修时间，成本较低，实用性较强。

进一步地，蒸汽吹扫母管17内的蒸汽来源于辅助蒸汽联箱，具有较高的吹扫温度，蒸汽吹扫母管17上设置疏水阀21，在进行吹扫前可对蒸汽吹扫母管17内的高温高压过热蒸汽进行疏水，自动疏水时间为300秒，防止吹扫蒸汽中含水。

实施例2

参见图1-4，一种基于灵活调峰、精准喷氨改造的燃煤锅炉SCR脱硝防堵喷氨方法，利用实施例1所述的系统，分为两侧烟道进行控制，包括如下步骤：

(1)打开喷氨母管1上的母管调门22、分区母管2上的联箱调门3、喷氨支管7上的支管调门5，氨气从喷氨母管1通过分区母管2进入分区联箱4，再从分区联箱4通过喷氨支管7送入喷氨格栅8，最后从喷氨格栅8上的喷氨口均匀喷出；

(2)当喷氨支管7内的压力传感器18的压力值超过设定值或者温度传感器19的温度低于设定值，说明该管道存在流通受阻问题，吹扫单元自动进行吹扫，支管蒸汽吹扫管道17上的支管蒸汽吹扫管道调门21打开，喷氨支管7上的支管调门5关闭，对喷氨支管7和喷氨格栅8进行吹扫，杂质从喷氨口排出，每个喷氨支管吹扫时间为2分钟；

(3)根据NOx浓度检测仪测量的NOx浓度，控制各个调门的开度，当左右两侧烟道NO

进一步地，当机组停机时，还包括对喷氨母管、分区联箱进行吹扫，包括：

当对喷氨母管1进行吹扫时，支管蒸汽吹扫管道12上的支管蒸汽吹扫管道调门14关闭，喷氨母管吹扫管道15上的喷氨母管吹扫管道调门20打开，分区母管2上联箱调门3关闭，对喷氨母管1进行吹扫，杂质从喷氨母管的排污口二16排出；

当对分区联箱4进行吹扫时，支管蒸汽吹扫管道12上的支管蒸汽吹扫管道调门14关闭，喷氨支管7上的支管调门5关闭，喷氨母管吹扫管道15上的喷氨母管吹扫管道调门20打开，分区母管2上联箱调门3打开，对分区联箱4进行吹扫，杂质从分区联箱管的排污口一13排出。

本实施例中，对喷氨支管、喷氨格栅、喷氨母管、分区联箱进行整个系统吹扫，且分段吹扫，避免吹扫死区。

更进一步地，母管调门22、联箱调门2、支管调门5、支管蒸汽吹扫管道调门14或者喷氨母管吹扫管道调门20为电动调门，由控制器控制开闭，自动化程度高；考虑成本，喷氨母管吹扫管道调门20开关次数较少，可以采用手动控制调门，支管蒸汽吹扫管道调门14采用电磁阀。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。