火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置及其控制方法

摘要

本发明涉及一种火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置及其控制方法。目前还没有一种在火电厂排烟温度剧烈变化时，能够方便、灵活和有效的保证SCR脱硝反应器工作温度的控制装置和控制方法。本发明包括省煤器、烟道、SCR脱硝反应器、锅炉、蒸发器、给水泵和低压抽汽管，其特点在于：还包括高压加热器旁路、高压加热器旁路截止阀、省煤器旁路、省煤器旁路截止阀、省煤器旁路电动调节阀、高压加热器旁路控制线路、省煤器旁路控制线路、SCR脱硝反应器入口烟温测量线路和控制器，SCR脱硝反应器的入口设置有温度传感器，控制器通过SCR脱硝反应器入口烟温测量线路连接在温度传感器上。本发明结构设计合理，使用方便、灵活。

权利要求

1.一种火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置，包括省煤器、烟道、SCR脱硝反应器、高压加热器、高压抽汽管、给水泵出口总管、省煤器入口总管、省煤器出口总管、锅炉、蒸发器、汽轮机、发电机、凝汽器、低压加热器、除氧器、给水泵和低压抽汽管，所述锅炉、蒸发器、汽轮机、凝汽器、低压加热器、除氧器和给水泵依次相连，所述发电机连接在汽轮机上，所述低压抽汽管的两端分别连接在汽轮机和低压加热器上，所述给水泵出口总管的两端分别连接在给水泵和高压加热器上，所述省煤器入口总管的两端分别连接在省煤器和高压加热器上，所述高压抽汽管的两端分别连接在汽轮机和高压加热器上，所述省煤器出口总管的两端分别连接在省煤器和锅炉上，所述SCR脱硝反应器位于省煤器的下游且与省煤器烟气气流相通，其特征在于：还包括高压加热器旁路、高压加热器旁路截止阀、高压加热器旁路电动调节阀、省煤器旁路、省煤器旁路截止阀、省煤器旁路电动调节阀、高压加热器旁路控制线路、省煤器旁路控制线路、SCR脱硝反应器入口烟温测量线路和控制器，所述SCR脱硝反应器的入口设置有温度传感器，所述控制器通过SCR脱硝反应器入口烟温测量线路连接在温度传感器上，所述高压加热器旁路的两端分别连接在给水泵出口总管和省煤器入口总管上，所述高压加热器旁路截止阀和高压加热器旁路电动调节阀均安装在高压加热器旁路上，所述控制器通过高压加热器旁路控制线路连接在高压加热器旁路截止阀和高压加热器旁路电动调节阀上，所述省煤器旁路的两端分别连接在省煤器入口总管和省煤器出口总管上，所述省煤器旁路截止阀和省煤器旁路电动调节阀均安装在省煤器旁路上，所述控制器通过省煤器旁路控制线路连接在省煤器旁路截止阀和省煤器旁路电动调节阀上。

2.根据权利要求1所述的火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置，其特征在于：所述汽轮机和发电机为同轴式结构或异轴式结构。

3.根据权利要求1所述的火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置，其特征在于：所述高压加热器为一级或两级以上。

4.根据权利要求1所述的火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置，其特征在于：所述高压加热器为混合式或表面式。

5.一种采用如权利要求1-4任一权利要求所述的控制装置进行的火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制方法，其特征在于：省煤器旁路用于调节进入省煤器的给水量，高压加热器旁路用于调节进入高压加热器的给水量，根据SCR脱硝反应器的入口烟气温度，通过省煤器旁路和高压加热器旁路对给水量的调节来控制进入省煤器的水量和水温，从而达到调控SCR脱硝反应器工作温度的目的，所述控制方法如下：根据SCR脱硝反应器内所用催化剂的温度特性来确定最佳工作温度值，在这个最佳工作温度值的基础上向上和向下各波动20℃做为催化剂的最佳工作温度范围，通过控制器监控SCR脱硝反应器的入口烟气温度，（1）当SCR脱硝反应器的入口烟气温度在最佳工作温度范围内时，关闭高压加热器旁路，关闭省煤器旁路；（2）当SCR脱硝反应器的入口烟气温度低于最佳工作温度范围时，关闭高压加热器旁路，打开省煤器旁路，使得部分给水进入省煤器旁路而不经过省煤器，减少省煤器的给水流量，降低省煤器的吸热量，提高烟道内的烟气温度，从而提高SCR脱硝反应器的入口烟气温度，直至SCR脱硝反应器的入口烟气温度到达SCR脱硝反应器内所用催化剂的最佳工作温度值时，关闭省煤器旁路；（3）当SCR脱硝反应器的入口烟气温度高于最佳工作温度范围时，关闭省煤器旁路，打开高压加热器旁路，使得部分给水不经过高压加热器而直接进入省煤器，降低省煤器的给水温度，提高省煤器的吸热量，降低烟道内的烟气温度，从而降低SCR脱硝反应器的入口烟气温度，直至SCR脱硝反应器的入口烟气温度到达SCR脱硝反应器内所用催化剂的最佳工作温度值时，关闭高压加热器旁路。

说明书

火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置及其控制方法，能够将SCR脱硝反应器入口的烟气温度控制在最佳的范围内。

背景技术

[0002] 目前，火电厂普遍采用SCR脱硝反应器来控制氮氧化物的排放，SCR脱硝反应器的脱除效率很大程度上依赖于进入反应器的烟气温度。SCR脱硝反应器的有效工作温度范围约为300℃至400℃，通常情况下，不同的催化剂有不同的最佳工作温度值，在这个最佳工作温度值上下波动20℃左右是该催化剂的最佳工作温度范围，在实际运行过程中，SCR脱硝反应器入口的烟气温度低于或超过该最佳工作温度范围，SCR脱硝反应器的脱除效率和反应器的使用寿命均将受到很大的影响，另外，SCR脱硝反应器的还原剂耗量也会增加，经济性下降。因此，为了保证SCR脱硝反应器的脱除效率和使用寿命，控制还原剂耗量，达到良好的环保效果和经济效益，需要将进入SCR脱硝反应器的烟气温度控制在SCR脱硝的最佳工作温度范围内。

[0003] 由于火电厂锅炉负荷是波动的，导致排烟温度也是波动的，在高负荷时，容易发生排烟温度高于SCR脱硝反应器最佳工作温度范围的情况；在低负荷时，容易发生排烟温度低于SCR脱硝反应器最佳工作温度范围的情况。另外，在燃料发生变化和燃烧状况改变的情况下，也容易发生排烟温度的波动超出SCR脱硝反应器最佳工作温度范围的情况。

[0004] 在火电厂排烟温度波动超出SCR脱硝反应器的最佳工作温度范围时，为了保证SCR脱硝反应器的脱硝效率，达到环保排放的要求，通常采用的控制手段是增加还原剂的喷射量，这样就造成还原剂耗量增加，SCR脱硝反应器的运行成本增加，同时也影响到SCR脱硝反应器的工作寿命。另外，还原剂喷射量增加后容易造成还原剂逃逸增加，会对下游设备造成不良影响。

[0005] 现在也有其他用来控制SCR脱硝反应器入口烟气温度的方法，如公开日为2007年11月21日，公开号为CN101074771A的中国专利中，公开了一种用于选择性催化反应器温度控制的多通道省煤器和方法，该多通道省煤器具有至少两个管状结构，通过增大流过至少一个管状结构中的给水流量，以及通过减少流过剩余管状结构中的给水流量来减小从烟气中传递的热量，达到提高烟温的目的；上述技术只能在烟气温度低的情况下升高烟气温度，而不能在烟气温度高的情况下降低烟气温度；另外，上述技术需要改变现有的省煤器结构，改造工程耗费成本高，工作量大。

[0006] 综上所述，目前还没有一种结构设计合理，在火电厂排烟温度剧烈变化时，能够方便、灵活和有效的保证SCR脱硝反应器工作温度的控制装置和控制方法。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，在火电厂排烟温度剧烈变化时，能够方便、灵活和有效的保证SCR脱硝反应器工作温度的火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置及其控制方法。

[0008] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置包括省煤器、烟道、SCR脱硝反应器、高压加热器、高压抽汽管、给水泵出口总管、省煤器入口总管、省煤器出口总管、锅炉、蒸发器、汽轮机、发电机、凝汽器、低压加热器、除氧器、给水泵和低压抽汽管，所述锅炉、蒸发器、汽轮机、凝汽器、低压加热器、除氧器和给水泵依次相连，所述发电机连接在汽轮机上，所述低压抽汽管的两端分别连接在汽轮机和低压加热器上，所述给水泵出口总管的两端分别连接在给水泵和高压加热器上，所述省煤器入口总管的两端分别连接在省煤器和高压加热器上，所述高压抽汽管的两端分别连接在汽轮机和高压加热器上，所述省煤器出口总管的两端分别连接在省煤器和锅炉上，所述SCR脱硝反应器位于省煤器的下游且与省煤器烟气气流相通，其结构特点在于：还包括高压加热器旁路、高压加热器旁路截止阀、高压加热器旁路电动调节阀、省煤器旁路、省煤器旁路截止阀、省煤器旁路电动调节阀、高压加热器旁路控制线路、省煤器旁路控制线路、SCR脱硝反应器入口烟温测量线路和控制器，所述SCR脱硝反应器的入口设置有温度传感器，所述控制器通过SCR脱硝反应器入口烟温测量线路连接在温度传感器上，所述高压加热器旁路的两端分别连接在给水泵出口总管和省煤器入口总管上，所述高压加热器旁路截止阀和高压加热器旁路电动调节阀均安装在高压加热器旁路上，所述控制器通过高压加热器旁路控制线路连接在高压加热器旁路截止阀和高压加热器旁路电动调节阀上，所述省煤器旁路的两端分别连接在省煤器入口总管和省煤器出口总管上，所述省煤器旁路截止阀和省煤器旁路电动调节阀均安装在省煤器旁路上，所述控制器通过省煤器旁路控制线路连接在省煤器旁路截止阀和省煤器旁路电动调节阀上。

[0009] 作为优选，本发明所述汽轮机和发电机为同轴式结构或异轴式结构。

[0010] 作为优选，本发明所述高压加热器为一级或两级以上。

[0011] 作为优选，本发明所述高压加热器为混合式或表面式。

[0012] 本发明解决上述问题所采用的另一技术方案是：该火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制方法的特点在于：省煤器旁路用于调节进入省煤器的给水量，高压加热器旁路用于调节进入高压加热器的给水量，根据SCR脱硝反应器的入口烟气温度，通过省煤器旁路和高压加热器旁路对给水量的调节来控制进入省煤器的水量和水温，从而达到调控SCR脱硝反应器工作温度的目的，所述控制方法如下：根据SCR脱硝反应器内所用催化剂的温度特性来确定最佳工作温度值，在这个最佳工作温度值的基础上向上和向下各波动20℃做为催化剂的最佳工作温度范围，通过控制器监控SCR脱硝反应器的入口烟气温度，（1）当SCR脱硝反应器的入口烟气温度在最佳工作温度范围内时，关闭高压加热器旁路，关闭省煤器旁路；（2）当SCR脱硝反应器的入口烟气温度低于最佳工作温度范围时，关闭高压加热器旁路，打开省煤器旁路，使得部分给水进入省煤器旁路而不经过省煤器，减少省煤器的给水流量，降低省煤器的吸热量，提高烟道内的烟气温度，从而提高SCR脱硝反应器的入口烟气温度，直至SCR脱硝反应器的入口烟气温度到达SCR脱硝反应器内所用催化剂的最佳工作温度值时，关闭省煤器旁路；（3）当SCR脱硝反应器的入口烟气温度高于最佳工作温度范围时，关闭省煤器旁路，打开高压加热器旁路，使得部分给水不经过高压加热器而直接进入省煤器，降低省煤器的给水温度，提高省煤器的吸热量，降低烟道内的烟气温度，从而降低SCR脱硝反应器的入口烟气温度，直至SCR脱硝反应器的入口烟气温度到达SCR脱硝反应器内所用催化剂的最佳工作温度值时，关闭高压加热器旁路。

[0013] 本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：能够在烟气温度高于SCR脱硝反应器最佳工作温度范围时降低烟气温度，能够在烟气温度低于SCR脱硝反应器最佳工作温度范围时提高烟气温度；能够降低SCR脱硝反应器的运行成本，提高SCR脱硝反应器的运行寿命，且对SCR脱硝反应器下游装置能够起到一定的保护作用。

[0014] 本发明的结构简单，只需要在高于加热器和省煤器部分安装旁路即可，不需要对锅炉本体进行改造，因此改造成本低，可执行性强，便于推广和应用，有利于提高设备的利用率。本发明中的控制装置从结构上进行了创新，通过对现有设备进行较小程度的改装，获得了非显而易见的效果，改装程度虽小，但是效果显著，从对设备改装的角度来讲，改装程度小，更有利于市场推广，有更多的火电厂愿意进行改装，改装成本低，原有设备的利用率高，有利于低碳、节能、环保；从另外一方面来讲，如此较小程度的改装，未见有相关记载，这也可以证明本发明中的控制装置并非本领域技术人员的惯用手段，是需要付出创造性劳动才能够得到的。本发明中的控制方法从思路上进行了创新，通过控制进入高压加热器和省煤器内的给水量来实现对SCR脱硝反应器工作温度的调节，控制灵活，便于操作，实时性好，非常适用于火电厂排烟温度剧烈变化的情况，能够方便、灵活和有效的保证SCR脱硝反应器工作温度的；虽然通过旁路来调节给水量的方式属于现有技术，但是，本发明并非简单的将旁路技术应用与火电厂中，本发明是充分结合了火电厂的特殊性，有且仅用两个旁路，即高压加热器旁路和省煤器旁路，通过高压加热器旁路和省煤器旁路的有机结合，来实现对SCR脱硝反应器工作温度的调节，充分迎合了火电厂排烟温度剧烈变化的现状。本发明中控制方法的思路也是需要付出创造性劳动才能够得到的，通过高压加热器旁路和省煤器旁路的有机结合，来实现对SCR脱硝反应器工作温度的调节。

[0015] 尽管本发明特别适用于保持进入下游的SCR脱硝反应器的最佳烟气温度值，应该指出，本发明也可以用于保持其它类型的下游装置所需要的烟气温度，也可用于其它目的、其它形式的下游装置，包括空气预热器、各种形式的污染控制装置，如电除尘装置或者烟气脱硫装置等。

附图说明

[0016] 图1是本发明实施例中火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置的结构示意图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

[0018] 实施例。

[0019] 参见图1，本实施例中的火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制装置包括省煤器1、烟道2、SCR脱硝反应器3、高压加热器4、高压抽汽管5、给水泵出口总管6、高压加热器旁路7、高压加热器旁路截止阀8、高压加热器旁路电动调节阀9、省煤器入口总管10、省煤器旁路11、省煤器旁路截止阀12、省煤器旁路电动调节阀13、省煤器出口总管14、高压加热器旁路控制线路15、省煤器旁路控制线路16、SCR脱硝反应器入口烟温测量线路17、控制器18、锅炉21、蒸发器22、汽轮机23、发电机24、凝汽器25、低压加热器26、除氧器27、给水泵28和低压抽汽管29，其中，在SCR脱硝反应器3的入口设置有温度传感器，用于测量烟气温度。

[0020] 本实施例中的锅炉21、蒸发器22、汽轮机23、凝汽器25、低压加热器26、除氧器27和给水泵28依次相连，发电机24连接在汽轮机23上，低压抽汽管29的两端分别连接在汽轮机23和低压加热器26上，给水泵出口总管6的两端分别连接在给水泵28和高压加热器4上，省煤器入口总管10的两端分别连接在省煤器1和高压加热器4上，高压抽汽管5的两端分别连接在汽轮机23和高压加热器4上，省煤器出口总管14的两端分别连接在省煤器
1和锅炉21上，SCR脱硝反应器3位于省煤器1的下游且与省煤器烟气气流相通，烟道2内的烟气能够进入SCR脱硝反应器3中。

[0021] 本实施例中的控制器18通过SCR脱硝反应器入口烟温测量线路17连接在温度传感器上。高压加热器旁路7的两端分别连接在给水泵出口总管6和省煤器入口总管10上，高压加热器旁路截止阀8和高压加热器旁路电动调节阀9均安装在高压加热器旁路7上，控制器18通过高压加热器旁路控制线路15连接在高压加热器旁路截止阀8和高压加热器旁路电动调节阀9上。省煤器旁路11的两端分别连接在省煤器入口总管10和省煤器出口总管14上，省煤器旁路截止阀12和省煤器旁路电动调节阀13均安装在省煤器旁路11上，控制器18通过省煤器旁路控制线路16连接在省煤器旁路截止阀12和省煤器旁路电动调节阀13上。

[0022] 本发明中的汽轮机23和发电机24可以为同轴式结构，也可以是不同轴的，即也可以为异轴式结构。本发明中的高压加热器4可以为一级或两级以上，高压加热器4可以为混合式或表面式。

[0023] 本实施例中火电厂SCR脱硝反应器工作温度控制方法如下：省煤器旁路11用于调节进入省煤器1的给水量，高压加热器旁路7用于调节进入高压加热器4的给水量，根据SCR脱硝反应器3的入口烟气温度，通过省煤器旁路11和高压加热器旁路7对给水量的调节来控制进入省煤器1的水量和水温，从而达到调控SCR脱硝反应器3工作温度的目的。首先根据SCR脱硝反应器3内所用催化剂的温度特性来确定最佳工作温度值，在这个最佳工作温度值的基础上向上和向下各波动20℃做为催化剂的最佳工作温度范围，通过控制器
18监控SCR脱硝反应器3的入口烟气温度，（1）当SCR脱硝反应器3的入口烟气温度在最佳工作温度范围内时，关闭高压加热器旁路7，关闭省煤器旁路11；（2）当SCR脱硝反应器3的入口烟气温度低于最佳工作温度范围时，关闭高压加热器旁路7，打开省煤器旁路11，使得部分给水进入省煤器旁路11而不经过省煤器1，减少省煤器1的给水流量，降低省煤器1的吸热量，提高烟道2内的烟气温度，从而提高SCR脱硝反应器3的入口烟气温度，直至SCR脱硝反应器3的入口烟气温度到达SCR脱硝反应器3内所用催化剂的最佳工作温度值时，关闭省煤器旁路11；（3）当SCR脱硝反应器3的入口烟气温度高于最佳工作温度范围时，关闭省煤器旁路11，打开高压加热器旁路7，使得部分给水不经过高压加热器4而直接进入省煤器1，降低省煤器1的给水温度，提高省煤器1的吸热量，降低烟道2内的烟气温度，从而降低SCR脱硝反应器3的入口烟气温度，直至SCR脱硝反应器3的入口烟气温度到达SCR脱硝反应器3内所用催化剂的最佳工作温度值时，关闭高压加热器旁路7。

[0024] 本实施例低压抽汽管29中的蒸汽取自汽轮机23，用于加热低压加热器26中的给水，高压抽汽管5中的蒸汽取自汽轮机23的高压段，用于进一步加热给水；在省煤器旁路11上串联一个省煤器旁路电动调节阀13，用于调节省煤器旁路11的给水流量，在省煤器旁路11上串联一个省煤器旁路截止阀12，用于关断省煤器旁路11的给水。本实施例中的控制器18可独立的控制省煤器旁路11的给水流量。

[0025] 本实施例中的高压加热器4位于除氧器27之后，省煤器1之前；在高压加热器旁路7上串联一个高压加热器旁路电动调节阀9，用于控制高压加热器旁路7的给水流量，在高压加热器旁路7上串联一个高压加热器旁路截止阀8，用于关断高压加热器旁路7的给水。本实施例中的控制器18可独立的控制高压加热器旁路7的给水流量。

[0026] 本实施例中的省煤器旁路电动调节阀13、高压加热器旁路电动调节阀9和SCR脱硝反应器3入口的温度传感器均与控制器18的信号相连通。本发明中的省煤器1可以包括与锅炉21相连通的省煤器入口集箱，与省煤器1入口连通的出口集箱；省煤器入口集箱和出口集箱之间通过省煤器受热面连通。省煤器1位于烟道2中，通过与烟道2中的烟气对流换热来加热省煤器1受热面中的给水。

[0027] 本实施例中的SCR脱硝反应器3位于省煤器1的下游，烟道2中的烟气首先流过省煤器1，之后流过SCR脱硝反应器3，因此可以通过调整省煤器1的吸热量来改变进入SCR脱硝反应器3的入口烟气温度。SCR脱硝反应器入口烟温测量线路17用于测量SCR脱硝反应器3入口的烟气温度。

[0028] 本实施例中的控制器18接收SCR脱硝反应器入口烟温测量线路17的烟气温度信号，并与控制器18中设定的温度值进行比较，当SCR脱硝反应器入口烟温测量线路17测量的烟气温度高于设定温度时，控制器18向高压加热器旁路7的高压加热器旁路截止阀8和高压加热器旁路电动调节阀9发送控制信号，开启高压加热器旁路截止阀8，按照设定程序开启高压加热器旁路电动调节阀9；当SCR脱硝反应器入口烟温测量线路17测量的烟气温度低于设定温度时，控制器18向省煤器旁路11的省煤器旁路截止阀12和省煤器旁路电动调节阀13发送控制信号，开启省煤器旁路截止阀12，按照设定程序开启省煤器旁路电动调节阀13。

[0029] 此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。