一种无动力多通道烟气加热装置及方法

技术领域

本发明属于火电厂装备领域，具体涉及一种无动力多通道烟气加热装置及方法。

背景技术

目前着力优化电源结构和布局，加快供应侧清洁替代，大力发展风光等清洁能源；严格控制煤电总量，优化煤电布局，转变煤电定位；大力推动煤电灵活性改造，加快抽水蓄能等灵活性电源建设和新型储能技术应用。

煤电装机和发电量占比持续下降。全国煤电装机占比由59％下降至50.7％，发电量占比由67.9％下降至61.5％，分别下降8.3和6.4个百分点，煤电装机净增1.87亿千瓦，煤电发电利用小时数在4170～4446小时之间，2019年为4366小时。随着风电、太阳能发电规模化发展和技术进步，发电成本显著下降，将取代石化能源发电成为主导电源，经济性将远超石化能源发电。

因此需要将石化能源发电进行运行灵活性改造，挖掘调峰能力，破解当前和未来的新能源消纳困境，减少弃风弃光。

火电机组利用小时数持续下降，在低负荷下运行已成为一种常态，机组运行在低负荷时间约占总运行时间的40％～50％。低负荷下SCR系统入口烟温低，催化剂难以满足温度要求，甚至被迫退出，环保指标不达标。

目前有的燃煤机组带50％ECR时SCR反应器入口烟温仅290℃左右，NOx排放值超标，同时，因低负荷下热一次风温度低，制粉系统干燥能力下降，机组带负荷能力下降，厂用电率增加。

据中国火力发电网统计，截止2020年，我国火电机组数约3000台，投产1000MW超超临界机组140台，30万千瓦级和60万千瓦级燃煤机组约2500台，上述机组均不同程度需要运行灵活性改造技术。如何解决低负荷脱硝入口烟温偏低，制粉系统干燥能力严重不足，煤耗增加，进行机组深度调峰已然成为发电企业密切关注的焦点和亟待解决的难题。因此，该项技术具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无动力多通道烟气加热装置及方法，用于解决现有的燃煤机组存在的低负荷脱硝入口烟温偏低、制粉系统干燥能力不足、煤耗增加的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种无动力多通道烟气加热装置，包括抽炉烟口和插入口，其中，抽炉烟口开设在水平烟道上的侧包墙处，且置于高温过热器的下游；所述插入口开设在SCR反应器水平烟道前端；所述抽炉烟口和插入口之间通过连接管连接。

优选地，所述抽炉烟口设置有多个，沿水平烟道两侧的包墙对称布置。

优选地，置于同一侧的抽炉烟口上下错开布置(见图2)。

优选地，所述插入口设置有多个，均布在SCR反应器水平烟道前端，且两个相邻的插入口2之间的间距为2-5m。

优选地，所述连接管为圆管结构。

优选地，所述连接管设置有关断门和调节门，其中，所述关断门置于抽炉烟口的一侧；所述调节门置于插入口一侧。

优选地，所述连接管的轴线与插入口的轴线之间设置有倾角，所述倾角为30°-50°。

优选地，所述连接管插入至插入口的深度为200-400mm。

一种无动力多通道烟气加热方法，包括以下步骤：

在锅炉运行过程中，利用上、下游设备之间形成的压差，在中低负荷下，以无动力方式从水平烟道上抽取预设的烟气量，输送至SCR反应器中对烟气和热一次风进行加热。

优选地，抽取点处的温度为500℃～600℃，负压150Pa～200Pa；插入点的烟温大于等于250℃，负压为600Pa～800Pa。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种无动力多通道烟气加热装置及方法，主要利用运行时锅炉上下游受热面之间形成的压差、温差，在锅炉水平烟道高温过热器后的侧包墙处开孔，在中低负荷下通过多个管道直接抽取该处烟气引入到省煤器出口的SCR反应器水平烟道的前端，加热SCR反应器中的烟和热一次风；解决了现有的燃煤机组存在的低负荷脱硝入口烟温偏低、制粉系统干燥能力不足、煤耗增加的问题。

进一步的，为了克服SCR反应器(一般在12m～20m之间)空间大、烟气不易混合的难题，本发明提供了多个圆形管道、多点混合的烟气加热技术。

进一步的，将抽取点设置在烟温500℃～600℃，负压150Pa～200Pa位置处；插入点选取在烟温250℃以上、负压600Pa～800Pa位置处，能保证抽取点与插入点之间有足够的压差和温差；进而能够通过无动力方式抽取烟气对SCR反应器中的烟温和热一次风温度进行直接加热。

进一步的，采用圆管作为连接管，解决了方管需采用百叶窗门，存在容易卡涩而发生烟气泄漏的缺陷。

综上所述，本发明能够根据负荷需要调节阀门随时投用，高负荷下关闭，关闭时不泄漏，打开时不卡涩，该装置投入后可提高SCR入口烟温50℃、热一次风温度30℃。对满足大型火电机组深度调峰、中低负荷阶段制粉系统干燥能力、提高锅炉燃烧效率具有显著效果。

附图说明

图1是无动力多通道烟气加热装置平面示意图；

图2是无动力多通道烟气加热装置单侧示意图；

图3是无动力多通道烟气加热装置单侧管道走向示意图；

图4是抽取点开孔示意图。

图中，1—抽炉烟口；2—插入口；3—连接管；4—关断阀；5—调节阀；6—SCR；7—高温过热器；8—转向室；9—低温再热器；10—低温过热器；11—省煤器；12—排灰口；13—SCR水平烟道。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明提供的一种无动力多通道烟气加热装置，包括抽炉烟口1和插入口2，其中，抽炉烟口1开设在水平烟道上的侧包墙处，且置于高温过热器的下游；所述插入口2开设在SCR反应器水平烟道前端最高处；所述抽炉烟口1和插入口2之间通过连接管3连接。

所述抽炉烟口1处的温度为500℃～600℃，负压150Pa～200Pa。

插入点的烟温大于等于250℃，负压为600Pa～800Pa。

所述连接管为圆管结构，直径为1.4-1.6m。

所述抽炉烟口1开设有4-8个,在左右两侧包墙沿水平烟道对称分布，单侧包墙抽炉烟孔错开布置(见图2)，便于后期管道布置。

所述插入口开设数量与抽炉烟口数量相同，均布在SCR反应器水平烟道前端(即SCR反应器水平烟道前端斜面或者斜面附近)。

两个相邻的插入口2之间的间距为2-5m。

所述连接管3的轴线与插入口的轴线之间设置有倾角，所述倾角为30°-50°。

所述连接管3插入至插入口的深度为200-400mm

所述连接管道3上设置有关断门4和调节门5，其中，所述关断门4置于抽炉烟口1的一侧；所述调节门5置于插入口2一侧。

所述抽炉烟口1与高温过热器之间的距离为400-600mm。

本发明提供的一种无动力多通道烟气加热方法，包括以下步骤：

利用上、下游设备之间形成的压差，以无动力方式抽取预设的烟气量，输送至SCR反应器中对烟气进行加热。

实施例1

试验机组为阜新发电厂350MW机组锅炉，SCR反应器烟道宽度为12m，用4个圆形管道、4点混合的技术。择优选取在水平烟道高温过热器后约500mm。相邻混合点间隔在2.4m左右，材质采用12cr1MoV。插入点在SCR反应器水平烟道前端，此处也是SCR反应器烟气空间的最高处，插入点处因没有受热面，管道以45°插入深度约250mm，做好密封。装设关断门和调节门2道门控制，选用耐热材质。抽取点选取在水平烟道高温过热器后，抽取点烟温500℃～600℃，负压150Pa～200Pa。插入点在SCR反应器最高处，此处负压高，能保证足够的压差，且烟气流向由垂直折向为水平易混合。

燃用褐煤收到基低位热值为13200kJ/kg，抽取中温烟气量占总烟气量比例大约为15％，计算出抽中温烟气系统阻力为337.23Pa。若实际运行中SCR入口(中温烟气系统接入口)附近烟气负压能达到-340Pa以上，即可满足抽取烟气量的需要将混合后烟温控制在310℃以上。

抽烟气计算结果见表1。阻力计算结果见表2。

表1锅炉抽烟气计算结果

表2抽烟气系统阻力计算结果

使用效果

无动力多通道烟气加热装置首次在阜新发电厂350MW机组锅炉上应用，风门具有良好的严密性，调节方式简单可靠，高负荷下备用，低负荷下系统随时投入。

与中温烟气系统投运前相比，SCR系统入口烟温最大升高幅度在50℃左右，一、二次风温升高幅度在30℃左右，预热器出口烟气温度大约升高5℃～8℃左右，锅炉燃烧效率提高6个百分点以上，单台磨煤机出力可提高6t/h左右。设计优化后效果显著。