煤电停机不停炉应急运行的脱硝装置稳定投运系统及方法

【技术领域】

本发明属于燃煤发电技术领域，涉及一种煤电停机不停炉应急运行的脱硝装置稳定投运系统及方法。

【背景技术】

《大中型火力发电厂设计规范》(GB50660-2011)中规定：热电联产机组在设计上应兼顾发电和供热两个功能，在对外供热期间，应具有较高的供热可靠性。对于供热式汽轮机，宜一机配一炉，当一台容量最大的蒸汽锅炉停用时，其余锅炉的对外供汽能力若不能满足热力用户连续生产所需的100％生产用汽量、60％～75％(严寒地区取上限)冬季采暖、通风及生活用热量的要求时，应由热网配置其它备用热源。供热机组汽轮机、发电机等设备在供热期内发生故障需检修时，将会造成供热不达标或供热停止、供汽停止等问题，影响居民采暖感受、造成企业生产损失，社会影响大。

高低压旁路联合供热技术可实现燃煤发电机组在汽轮机、发电机故障条件下仍能对外居民集中供热的目标：锅炉及配套辅机运行，汽轮机和发电机停运，回热系统视具体要求和汽源情况投运或停运，给水进入锅炉升温，出口新蒸汽经高压旁路减温减压后进入冷再蒸汽母管，再进入锅炉再热器二次提温后厂内采暖蒸汽母管，称之为停机不停炉应急运行工况。

停机不停炉运行工况，燃煤发电机组发电机功率降为零，遵循热量守恒原则，锅炉释放的热量除给予热力系统用于加热给水外，其余均用于对外采暖供热。受主蒸汽、冷再蒸汽、热再蒸汽和采暖蒸汽管道蒸汽参数及通流能力限制，机组停机不停炉工况下锅炉负荷较低，约为额定负荷的20～40％。汽轮机回热系统除汽源取自冷再母管的2号高加抽汽外，其余汽源均取自汽轮机通流，故停机不停炉工况除2号高加外其余高压加热器汽侧停运，锅炉入口给水温度明显降低，经过省煤器中由于换热温差增大，出口烟气温度显著降低。低锅炉负荷、低给水温度等因素导致脱硝装置入口烟气温度大幅降低，偏离催化高效运行温度区间，使催化剂活性降低，脱硝效率下降，从而引起氨气逃逸率加大，氮氧化物NOx排放不达标现象，造成严重的环保问题。

目前尚未有停机不停炉的运行工程案例，亦无公开报道的脱硝装置稳定投运的技术方案。

由于催化剂高效工作温度区间受材料本身固有特性影响，保证低负荷下锅炉烟气脱硝效果并使得污染物排放达标，关键在于提升烟气温度。针对上述问题，本发明提出了一种实现燃煤发电机组停机不停炉的脱硝装置稳定投运系统，主要从提升给水温度和降低上游烟气放热量两方面着手，提升脱硝装置入口烟气温度。

【发明内容】

本发明的目的在于解决现有技术中燃煤发电机组停机不停炉运行下脱硝装置入口烟气温度低、脱硝效果差、污染物排放超标等问题，提供一种煤电停机不停炉应急运行的脱硝装置稳定投运系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

煤电停机不停炉应急运行的脱硝装置稳定投运系统，包括煤电机组，所述煤电机组的低压缸的排汽进入凝汽器冷凝，凝结水依次经过凝结水泵、低压加热器组、除氧器、给水泵组以及3号高压加热器、2号高压加热器和1号高压加热器；停机不停炉应急运行工况下，3号高压加热器、2号高压加热器和1号高压加热器的加热汽源分别来自煤电机组的降压降温的再热蒸汽、冷再蒸汽母管以及降压降温的主蒸汽；除氧器的加热汽源取自燃煤发电机组的冷再蒸汽母管；1号高压加热器水侧出口的一部进入锅炉，完成汽水热力循环，另一部分作为减温水与降压的主蒸汽、再热蒸汽混合作为加热汽源输送至1号高压加热器和3号高压加热器；煤电机组的锅炉内设置省煤器，所述省煤器出口烟气进入烟气脱硝装置。

本发明进一步的改进在于：

所述煤电机组包括锅炉，煤电机组正常运行时，锅炉的新蒸汽进入高压缸做功，高压缸的排汽通过冷再蒸汽母管进入锅炉的再热器进行二次提温，锅炉的再热蒸汽进入中压缸做功，中压缸的排汽进入低压缸做功；所述高压加热器组包括依次相连的1号高压加热器、2号高压加热器以及3号高压加热器；高压缸、中压缸和低压缸同轴连接，共同拖动发电机做功发电。

锅炉的新蒸汽分为三路，第一路经高压缸进汽阀门组至高压缸做功，第二路经第一减温减压阀门组至冷再蒸汽母管，第三路经第二减温减压阀门组至1号高压加热器；

锅炉的再热蒸汽分为三路，第一路经中压缸进汽阀门组至中压缸做功，第二路经第三减温减压阀门组至3号高压加热器，第三路经第六阀门组至烟气加热器的蒸汽侧入口，烟气加热器的蒸汽侧出口通过第七阀门组将换热后的再热蒸汽输送至热网加热器。

所述热网加热器的热源来自中压缸的部分排汽以及锅炉的部分再热蒸汽；中压缸的部分排汽通过第一阀门组输出至热网加热器的汽侧入口；所述锅炉的部分再热蒸汽在烟气加热器中与省煤器的部分烟气换热后与来自中压缸的部分排汽汇合，输送至热网加热器的汽侧入口，与供热循环水换热；热网加热器的疏水输送至除氧器的水侧入口。

1号高压加热器的出口给水分为两路，第一路进入锅炉，第二路通过第十阀门组分别进入第一减温减压阀门组、第三路进入第二减温减压阀门组和第四路进入第三减温减压阀门组。

所述高压缸的排汽通过第二阀门组与冷再蒸汽母管相连，冷再蒸汽母管将高压缸的排汽输送至锅炉再热器中；高压缸的一段抽汽通过第三阀门组与一段抽汽管道相连，一段抽汽管道将一段抽汽输送至1号高压加热器汽侧入口；冷再蒸汽母管通过第八阀门组将部分蒸汽输送至2号高压加热器的汽侧入口，通过第九阀门组输送至除氧器的汽侧入口，第九阀门组做减压调整。

所述中压缸的三段抽汽通过第四阀门组与三段抽汽管道相连，三段抽汽管道将三段抽汽输送至3号高压加热器的汽侧入口；中压缸的四段抽汽通过第五阀门组与除氧器的加热汽源入口相连。

经1号高压加热器换热后的疏水输出至2号高压加热器进行换热，换热后输出至3号高压加热器进行换热，换热后的疏水输出至除氧器。

热网加热器入口处的热网回水母管上设置有热网循环水泵组。

一种煤电机组停机不停炉应急运行的脱硝装置稳定投运方法，包括以下步骤：

居民采暖季，燃煤发电机组正常运行时

开启高压缸进汽阀门组、中压缸进汽阀门组、中低压连通管供热蝶阀、第一阀门组、第二阀门组、第三阀门组、第四阀门组、第五阀门组以及第八阀门组，关闭第一减温减压阀门组、第二减温减压阀门组、第三减温减压阀门组、第六阀门组、第七阀门组、第九阀门组以及第十阀门组；

锅炉出口新蒸汽进入高压缸做功后排汽经冷再蒸汽母管再进入锅炉再热器实现二次提温并避免再热器超温后，进入中压缸做功，排汽分为两路，一路经阀门组至采暖供热蒸汽母管进入热网加热器加热供热循环水，疏水经疏水泵组升压后汇入除氧器水侧入口，其余蒸汽进入低压缸继续做功；低压缸排汽至凝汽器冷凝，凝结水依次流经凝结水泵、低压加热器组、除氧器、给水泵组、3号高压加热器、2号高压加热器和1号高压加热器升温升压后进入锅炉，完成汽水热力循环；

当汽轮机、发电机的其中一个或两个都故障时，该台机组仍要对外集中供热，此时称为停机不停炉应急供热运行模式：

关闭高压缸进汽阀门组、中压缸进汽阀门组和中低压连通管供热蝶阀，关闭第一阀门组、第二阀门组、第三阀门组、第四阀门组以及第五阀门组，开启第一减温减压阀门组、第二减温减压阀门组、第三减温减压阀门组、第六阀门组、第七阀门组、第九阀门组以及第十阀门组；停运高压缸、中压缸、低压缸、发电机、凝汽器以及凝结水泵。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明实现煤电停机不停炉应急运行的脱硝装置稳定投运系统，在机组停机不停炉运行模式下，设置除氧器、3号高压加热器和1号高压加热器的加热汽源，提升锅炉入口温度，同时利用再热蒸汽高过热度加热脱硝装置入口烟气温度，满足脱硝系统安全运行的温度要求，二者共同作用确保停机不停炉工况下锅炉烟气脱硝效果以及污染物排放达标。

【附图说明】

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的系统示意图；

其中，1-锅炉，2-高压缸，3-中压缸，4-低压缸，5-发电机，6-凝汽器，7-凝结水泵，8-除氧器，9-给水泵组，10-3号高压加热器，11-2号高压加热器，12-1号高压加热器，13-热网循环水泵组，13-热网加热器，15-疏水泵组，16-烟气加热器，17-脱硝装置，18-高压缸进汽阀门组，19-中压缸进汽阀门组，20-中低压连通管供热蝶阀，21-第一阀门组，22-第二阀门组，23-第三阀门组，24-第四阀门组，25-第五阀门组，26-第一减温减压阀门组，27-第二减温减压阀门组，28-第三减温减压阀门组，29-第六阀门组，30-第七阀门组，31-第八阀门组，32-第九阀门组，33-第十阀门组，34-低压加热器组。

【具体实施方式】

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明提出的煤电停机不停炉应急运行的脱硝装置稳定投运系统，包括煤电机组，所述煤电机组的低压缸4的排汽进入凝汽器6冷凝，凝结水依次经过凝结水泵7、低压加热器组34、除氧器8、给水泵组9以及3号高压加热器10、2号高压加热器11和1号高压加热器12。停机不停炉应急运行工况下，3号高压加热器10、2号高压加热器11和1号高压加热器12的加热汽源分别来自煤电机组的降压降温的再热蒸汽、冷再蒸汽母管以及降压降温的主蒸汽；除氧器8的加热汽源取自燃煤发电机组的冷再蒸汽母管；

1号高压加热器12水侧出口的一部进入锅炉1，完成汽水热力循环，另一部分作为减温水与降压的主蒸汽、再热蒸汽混合作为加热汽源输送至1号高压加热器12和3号高压加热器10；；煤电机组的锅炉1内设置省煤器，所述省煤器出口烟气进入烟气脱硝装置17。

煤电机组包括锅炉1，锅炉1的新蒸汽进入高压缸2做功，高压缸2的排汽通过冷再蒸汽母管进入锅炉1的再热器进行二次提温，锅炉1的再热蒸汽进入中压缸3做功，中压缸3的排汽进入低压缸4做功；所述高压加热器组包括依次相连的1号高压加热器12、2号高压加热器11以及3号高压加热器10；高压缸2、中压缸3和低压缸4同轴连接，共同拖动发电机5做功发电。

1号高压加热器12的出口给水分为两路，第一路进入锅炉1，第二路通过第十阀门组分别进入第一减温减压阀门组26、第三路进入第二减温减压阀门组27和第四路进入第三减温减压阀门组28。高压缸2的排汽通过第二阀门组22与冷再蒸汽母管相连，冷再蒸汽母管将高压缸2的排汽输送至锅炉1再热器中；高压缸2的一段抽汽通过第三阀门组23与一段抽汽管道相连，一段抽汽管道将一段抽汽输送至1号高压加热器12汽侧入口；冷再蒸汽母管通过第八阀门组31将部分给水输送至2号高压加热器11的汽侧入口，通过第九阀门组32输送至除氧器8的汽侧入口。中压缸3的三段抽汽通过第四阀门组24与三段抽汽管道相连，三段抽汽管道将三段抽汽输送至3号高压加热器10的汽侧入口；中压缸3的四段抽汽通过第五阀门组与除氧器8的加热汽源入口相连。经1号高压加热器12换热后的蒸汽疏水输出至2号高压加热器11进行换热，换热后的蒸汽疏水输出至3号高压加热器10进行换热，换热后的疏水输出至除氧器8。

锅炉1的新蒸汽分为三路，第一路经高压缸进汽阀门组18至高压缸2做功，第二路经第一减温减压阀门组26至冷再蒸汽母管，第三路经第二减温减压阀门组27至1号高压加热器12；锅炉1的再热蒸汽分为三路，第一路经中压缸进汽阀门组19至中压缸3做功，第二路经第三减温减压阀门组28至3号高压加热器10，第三路经第六阀门组29至烟气加热器16的蒸汽侧入口，烟气加热器16的蒸汽侧出口通过第七阀门组30将换热后的再热蒸汽输送至热网加热器14。

热网加热器14的热源来自中压缸3的部分排汽以及锅炉1的部分再热蒸汽；中压缸3的部分排汽通过第一阀门组21输出至热网加热器14的汽侧入口；所述锅炉1的部分再热蒸汽在烟气加热器16中与省煤器的部分烟气换热后与来自中压缸3的部分排汽汇合，输送至热网加热器14的汽侧入口，与供热循环水换热；热网加热器14的疏水输送至除氧器8的水侧入口。热网加热器14入口处的热网回水母管上设置有热网循环水泵组13。

本发明的原理：

居民采暖季，煤电机组正常运行时，锅炉1出口新蒸汽进入高压缸2做功后排汽经冷再蒸汽母管再进入锅炉1再热器实现二次提温并避免再热器超温后，进入中压缸3做功，排汽分为两路，一路经阀门组21至采暖供热蒸汽母管进入热网加热器14加热供热循环水，疏水经疏水泵组15升压后汇入除氧器8水侧入口；其余蒸汽进入低压缸4继续做功，高压缸2、中压缸3和低压缸4同轴连接，共同拖动发电机5做功发电，低压缸4排汽至凝汽器6冷凝，凝结水依次流经凝结水泵7、低压加热器组34、除氧器8、给水泵组9、3号高压加热器10、2号高压加热器11和1号高压加热器12升温升压后进入锅炉1，完成汽水热力循环。此时高压缸进汽阀门组18、中压缸进汽阀门组19、中低压连通管供热蝶阀20、第一阀门组21、第二阀门组22、第三阀门组23、第四阀门组24、第五阀门组25、第八阀门组31开启，第一减温减压阀门组26、第二减温减压阀门组27、第三减温减压阀门组28、第六阀门组29、第七阀门组30、第九阀门组32、第十阀门组33关闭。

当汽轮机、发电机的其中一个或两个都故障时，该台机组仍要对外集中供热，此时称为停机不停炉应急运行模式：汽轮机高压缸进汽阀门组18、中压缸进汽阀门组19和中低压连通管供热蝶阀20关闭，第一阀门组21、第二阀门组22、第三阀门组23、第四阀门组24、第五阀门组25关闭，第一减温减压阀门组26、第二减温减压阀门组27、第三减温减压阀门组28、第六阀门组29、第七阀门组30、第九阀门组32、第十阀门组33开启。高压缸2、中压缸3、低压缸4、发电机5、凝汽器6、凝结水泵7停运。

锅炉1出口新蒸汽分为两路：一路经第二减温减压阀门组27降温降压后至汽轮机一段抽汽管道、第三阀门组23之后，用于1号高压加热器12的加热蒸汽，减温水取自1号高压加热器组12出口给水，另一路经第一减温减压阀门组26降温降压至冷再蒸汽母管、第二阀门组22之后，进入锅炉1再热器二次提温并避免再热器超温后，分为两路：一路经第三减温减压阀门组28降温降压后至汽轮机三段抽汽管道、第四阀门组24之后，用于3号高压加热器10的加热蒸汽，减温水取自1号高压加热器组12出口给水，另一路经第六阀门组29进入烟气加热器16加热锅炉1省煤器出口的部分烟气，降温后经第七阀门组30进入热网加热器14加热供热循环水，疏水经疏水泵组15升压后汇入除氧器8水侧入口。经除氧器8、给水泵组9、3号高压加热器10、2号高压加热器11和1号高压加热器12升温升压后进入锅炉1，完成汽水热力循环。

除氧器8和2号高压加热器11加热汽源取自冷再蒸汽母管，第八阀门组31和第九阀门组32开启，3号高压加热器10加热汽源取自降压降温的热再蒸汽，1号高压加热器12加热汽源取自降压降温的主蒸汽，第二减温减压阀门组27和第三减温减压阀门组28开启，减温水取自1号高压加热器12出口给水，以保证进入蒸汽管道和加热器的蒸汽温度在设计范围内，从而避免因超温影响设备和管道安全。锅炉1省煤器出口的烟气分为两路，一路进入烟气加热器16升温后和另一路汇合再进入烟气脱硝装置17。本发明通过合理设置汽源使得高压加热器组(1号-3号)正常投运以提高进入锅炉1的给水温度，同时利用高温蒸汽的高过热度加热脱硝装置16的入口烟气温度，二者共同作用确保停机不停炉工况下锅炉烟气脱硝效果以及污染物排放达标。

锅炉1主蒸汽运行压力介于定压运行工况于滑压运行工况之间，此时锅炉侧初始蒸汽压力完全由给水泵组9提供，高温过热器出口蒸汽的压力经减温减压器后达到需要的再热器进口压力，出口的热再蒸汽经减温减压后直接对外供热。本发明提出了再热器进口(和二段抽汽汽源一致)、一段抽汽、三段抽汽和除氧器入口的蒸汽压力调节方法。

燃煤发电机组回热抽汽为自平衡调节方式，停机不停炉运行工况以锅炉蒸发量为因变量，采用纯凝运行条件下汽轮机一段和二段抽汽压力与锅炉蒸发量的关系曲线为依据；三段和四段抽汽以中压缸进汽流量为因变量，采用纯凝运行条件下汽轮机三段和四段抽汽压力与锅炉蒸发量的关系曲线为依据，进行停机不停炉条件下的除氧器8和高压加热器组(1号-3号)的进汽压力调节。300MW等级的热电联产机组停机不停炉的1～4级抽汽压力控制关联式如下：

P

P

P

P

T

T

T

T

其中，T

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。