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锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用系统

发布时间: 2020年12月23日
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一、项目介绍

1、项目概述:

锅炉低负荷运行时,SCR脱硝装置入口烟温较低,催化剂反应活性降低,氨逃逸率增加、生成硫酸氢铵,致使空气预热器低温腐蚀和堵灰加剧。当SCR入口烟温低于300℃时,喷氨系统停止运行,氮氧化物排放超标。另外,机组低负荷运行时存在运行稳定性差、能耗高问题,采用常规低温省煤器存在烟气余热利用能级较低问题。为此开发了“锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用系统”,可有效解决上述问题。

该系统采用脱硝耦合烟气余热梯级利用专利技术,当机组低负荷运行时,可提升脱硝装置进口烟温,保证锅炉在全负荷区间内实现氮氧化物的达标排放。此外可有效解决烟气余热利用能级低的问题,实现烟气余热高效利用。

2、系统构成:

锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用系统由全负荷脱硝部分和烟气余热梯级利用部分耦合组成。全负荷脱硝部分由高温脱硝烟气旁路、主烟道调节挡板、旁路烟道关断挡板及相关控制系统组成。烟气余热梯级利用部分由空预器旁路烟道、旁路烟道调节挡板、高温省煤器系统、中温省煤器系统、低温省煤器联合凝结水冷风加热系统、热风加热系统、循环泵、阀门、管路及相关控制系统组成。

3、工作原理

在锅炉低温过热器受热面入口与脱硝喷氨装置入口之间设置高温脱硝旁路烟道。当锅炉负荷高时,主烟道挡板全开,旁路烟道关断挡板全关。当脱硝装置进口烟温低于300℃时,开启旁路烟道关断挡板至全开状态;随着锅炉负荷降低,当旁路烟气挡板全开后,仍不能满足脱硝装置入口烟温需求时,开始逐步关小主烟气调节挡板,增加高温脱硝旁路烟道的烟气流量,在25%负荷以上满足脱硝装置入口烟温为300℃左右。

在脱硝装置出口烟道布置空预器旁路烟道,并在该旁路烟道内依次布置旁路烟道调节挡板、高温省煤器、中温省煤器。空预器旁路烟道在电除尘器入口与主烟道汇合,并在电除尘器入口烟道内布置低温省煤器。在锅炉空预器入口风道内布置暖风器,在空预器出口热风风道内布置热风加热器。

高温省煤器与给水系统并联运行,取水自给水泵出口。部分给水进入高温省煤器,吸收高温烟气热量后在#1高加出口管道汇合,可排挤高加抽汽,增加机组发电功率。中温省煤器布置在高温省煤器出口,与凝结水系统并联运行,取水自低压加热器凝结水,加热后回水至除氧器入口,排挤低加抽汽。低温省煤器布置在电除尘器入口,与暖风器串联,循环水来自低加凝结水,进入低温省煤器吸收烟气余热后进入暖风器,利用低温烟气余热与低加凝结水热量,共同加热锅炉送风至70℃左右,提高空预器入口冷风温度,减轻空预器的低温腐蚀和堵灰,系统回水至凝汽器出口管道。热风加热器系统利用#3抽蒸汽过热度加热空预器出口热风,提升空预器出口热风温度15-20℃,提高锅炉效率,蒸汽放热后返回至#3高加入口。


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系统图

二、系统技术水平与特点

通过锅炉全负荷脱硝耦合烟气余热梯级利用系统,可实现锅炉低负荷条件下脱硝装置有效投用,解决锅炉负荷降低脱硝装置解列的问题。并实现烟气余热的高能级利用,增加发电功率,提升电厂整体效益。

系统所回收的烟气余热用于两部分,一部分高能级热能用于加热给水和凝结水实现节煤,另一部分低能级热能用于加热入炉冷风,提高空气预热器冷段综合温度,减轻空预器的低温腐蚀和堵灰,冬季可替代常规蒸汽暖风器,节省耗汽。此外,电除尘入口烟温降低至90-100℃,能明显降低粉尘比电阻,有效脱除SO3,提高电除尘器的除尘效率,减少脱硫系统耗水量。

热风加热系统,提高锅炉热风温度,使低负荷稳燃性能和锅炉效率均得以提高。

三、经济效益分析

通过设置该系统,可实现脱硝装置全负荷安全运行,在机组25%-100%负荷内高效回收烟气余热。

以一台300MW亚临界锅炉改造为例,机组各负荷工况下,平均降低发电标煤耗3.5g/kWh左右。年发电量按15亿度计算,节标准煤达5250t。

四、推广应用价值

本系统是电厂灵活性改造的一个好的可选项目。在国家要求火电深度调峰的形势下,通过设置本系统,可实现脱硝装置全负荷安全运行,以及烟气余热的有效分配和梯级高效利用,提高电厂整体运行效益。将会在全国电站锅炉余热利用改造起到很好的典型示范作用,具有较好的应用前景和极高的推广价值。