一种锅炉的SCR入口烟温动态控制系统及方法与流程

本发明涉及锅炉宽负荷脱硝技术，具体为一种锅炉的SCR入口烟温动态控制系统。

背景技术：

我国发电的主要方式以煤电为主，其调峰不可避免。但部分锅炉在低负荷下的SCR的入口烟温无法达到催化剂的工作烟温，SCR不得不退出运行，而在低负荷时锅炉的NOx产生浓度反而会增大，这意味着在更需要脱硝的情况下，SCR反而却不能作为。随着国家对火电机组大气污染物排放要求越来越严格，火电机组实现宽负荷运行范围内满足NOx排放限值要求将变得意义非凡，有必要在机组低负荷条件下，通过提高SCR入口处烟气温度，提高SCR装置的负荷适应性。

技术实现要素：

本发明的目的在于满足燃煤机组深度调峰的要求，使得在较宽的锅炉负荷下SCR入口烟温保持在最佳脱硝温度范围内。

本发明的技术方案为:

一种锅炉的SCR入口烟温动态控制系统，包括给水母管后的省煤器进口集箱(14)，省煤器出口母管前的省煤器出口集箱(18)，烟温自动控制系统包含两条管道，旁路管道(L1)和再循环管道(L2)；所述旁路管道(L1)一端通过第一三通(4)连接给水母管，另一端通过第二三通(13)连接省煤器出口母管，将部分水不经过省煤器直接引到省煤器出母管，水的流向是给水母管流向省煤器出口母管；所述再循环管道(L2)一端通过第三三通(6)连接给水母管，另一端通过第四三通(11)连接省煤器出口母管，再循环管道(L2)上的热水循环泵(10)将水从省煤器出口母管再打回给水母管；在给水管道上的第一三通(4)和第三三通(6)之间设有用来平衡压差的阀门(5)，用于辅助给水旁路流量调节；在给水母管上的第三三通(6)较第一三通(4)距省煤器进口集箱更近，在省煤器出口母管上的第四三通(11)较第二三通(13)距省煤器出口集箱(18)更近。

进一步地，给水母管上通过第一三通(4)引出旁路管道(L1)，并顺序布置流量计(3)，第一调节阀(2)，第一止回阀(1)，最终通过第二三通(13)将旁路管道接入省煤器出口母管。

进一步地，再循环管道上设有再循环管道流量调节系统。

进一步地，从锅炉给水母管上通过第三三通(6)引出再循环管道(L2)，并顺序布置第二止回阀(7)，第二调节阀(8)，热水循环泵(10)，最终通过第四三通(11)将再循环管道(L2)接入省煤器出口母管，其中，热水循环泵设置有循环泵小流量管路(9)，其作用在于再循环管道(L2)流量的微调。

进一步地，在再循环管道(L2)从省煤器出口母管引出点的下游，设有一个第三止回阀(12)，控制介质的流向是从省煤器出口母管流向给水母管。

进一步地，给水母管上用于平衡压差的阀门(5)为憋压阀。

进一步地，控制系统分别连接旁路管道和再循环管道的调节阀，用来自动或者手动干预调整省煤器出口烟温。

进一步地，提供一种使用上述控制系统进行烟温动态控制的方法，从锅炉给水母管上通过第一三通(4)引出旁路管道(L1)，并顺序布置流量计(3)，第一调节阀(2)，第一止回阀(1)，最终通过第二三通(13)将旁路管道(L1)接入省煤器出口母管，并在第一三通(4)和第三三通(6)之间的给水母管上设置憋压阀(5)，憋压阀(5)的作用是保证省煤器(L1)给水旁路上的第一调节阀(2)有足够的压差进行给水旁路流量调节，在本系统投运时用于辅助给水旁路流量调节，而在本系统退出时，阀门不产生节流损失，对原有管系也不造成任何影响；

从锅炉给水母管上通过第三三通(6)引出再循环管道(L2)，并顺序布置第二止回阀(7)，第二调节阀(8)，热水循环泵(10)，最终通过第四三通(11)将再循环管道(L2)接入省煤器出口母管，并在第二三通(13)和第四三通(11)之间设置第三止回阀(12)，防止工质回流，其中，热水循环泵设置有循环泵小流量管路(9)，其作用在于再循环管道(L2)流量的微调，具体为当再循环管道(L2)所需流量小于给水泵最小流量时，循环泵小流量管路(9)开启，满足再循环管道(L2)的回流流量要求，所述第三三通(6)比第一三通(4)离省煤器进口集箱的距离短；

当SCR欠温较少时，仅开启旁路管道(L1)进行烟温调节，部分锅炉给水不经过省煤器吸热，从旁路直接流向省煤器出口母管，减少了省煤器内的工质的吸热量，旁路的水量通过旁路管道(L1)上的第一调节阀(2)，锅炉可自动根据SCR入口烟温要求来调节第一调节阀(2)的开度来控制旁路的水量，该方案可提高SCR入口烟温约8～15℃；

当SCR欠温较多时，同时开启旁路管道(L1)和再循环管道(L2)，进一步提高省煤器出口烟温,热水循环泵(10)启动和再循环管道(L2)上的第二调节阀(8)和第二止回阀(7)作用，使部分省煤器出口母管上的水经过热水循环泵(10)回到省煤器给水母管，提高进入省煤器的给水温度，降低省煤器的吸热量，使省煤器出口烟气温度升高，采用第二调节阀(8)调节再循环管道L2的流量，可以调节脱硝反应器入口烟气温度，热水再循环流量由省煤器出口烟温进行控制，由于旁路管道(L1)的水出口压力可能大于再循环管道(L2)的压力，第三止回阀(12)的作用是防止水从第二三通(13)流向第四三通(11)，该方案可提高SCR入口烟温约15～60℃。

循环泵小流量管线9由截止阀和管道组成。

其中欠温较少指的是低于15℃，欠温较多指的是欠温15～60℃。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明一种锅炉的SCR入口烟温自动控制系统示意图。

图2是本发明的控制系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

如图1虚线所示，原锅炉给水的流程为省煤器给水母管进入省煤器进口集箱14，然后经过省煤器15对给水进行升温，在省煤器中间集箱16汇合，然后进入省煤器悬吊管17，接着在省煤器出口集箱18汇合，最后由省煤器出口母管送入水冷壁进口集箱或者汽包。锅炉在低负荷时，尤其是在50％以下负荷时，SCR入口烟温常常不能达到脱硝催化剂的正常运行温度。

本发明的原理是通过提高省煤器进口水温和调整省煤器入口水量从而减少省煤器的吸热量来提高SCR的入口烟温，具体方案是通过在省煤器给水母管和省煤器出口母管之间增加L1旁路管道，L2再循环管道。如图1实线所示，新增设备和管件为旁路管道L1，第一止回阀1，第一调节阀2，流量计3，第一三通4，憋压阀5，第三三通6，再循环管道L2，第二止回阀7，第二调节阀8，循环泵小流量管路9，热水循环泵10，第四三通11，第三止回阀12，第二三通13。

从锅炉给水母管上通过第一三通4引出旁路管道L1，并顺序布置流量计3，第一调节阀2，第一止回阀1，最终通过第二三通13将旁路管道L1接入省煤器出口母管，并在第一三通4和第三三通6之间的给水母管上设置憋压阀5，憋压阀5的作用是保证省煤器L1给水旁路上的第一调节阀2有足够的压差进行给水旁路流量调节，在本系统投运时用于辅助给水旁路流量调节，而在本系统退出时，阀门不产生节流损失，对原有管系也不造成任何影响。

从锅炉给水母管上通过第三三通6(第三三通6比第一三通4离省煤器进口集箱的距离短)引出再循环管道L2，并顺序布置第二止回阀7，第二调节阀8，热水循环泵10，最终通过第四三通11将再循环管道L2接入省煤器出口母管，并在第二三通13和第四三通11之间设置第三止回阀12，防止工质回流。其中，热水循环泵设置有循环泵小流量管路9，其作用在于再循环管道L2流量的微调，具体为当再循环管道L2所需流量小于给水泵最小流量时，循环泵小流量管路9开启，满足再循环管道L2的回流流量要求。

当SCR欠温较少时，仅开启旁路管道L1进行烟温调节，部分锅炉给水不经过省煤器吸热，从旁路直接流向省煤器出口母管，减少了省煤器内的工质的吸热量，旁路的水量通过旁路管道L1上的第一调节阀2，锅炉可自动根据SCR入口烟温要求来调节第一调节阀2的开度来控制旁路的水量。该方案可提高SCR入口烟温约8～15℃。

更进一步的，当SCR欠温较多时，同时开启旁路管道L1和再循环管道L2，进一步提高省煤器出口烟温。热水循环泵10启动和再循环管道L2上的第二调节阀8和第二止回阀7作用，使部分省煤器出口母管上的水经过热水循环泵10回到省煤器给水母管，提高进入省煤器的给水温度，降低省煤器的吸热量，使省煤器出口烟气温度升高。采用第二调节阀8调节再循环管道L2的流量，可以调节脱硝反应器入口烟气温度。热水再循环流量由省煤器出口烟温进行控制。由于旁路管道L1的水出口压力可能大于再循环管道L2的压力，第三止回阀12的作用是防止水从第二三通13流向第四三通11。该方案可提高SCR入口烟温约15～60℃。

如图2所示，控制系统是一个黑匣子，里面有具体的控制逻辑和方法，一般放在给水管道附近，通过控制电缆连接到电厂的DCS系统里。

通过省煤器内介质的压力与温度，通过焓值表可以计算出水温设定值Target T1。

T1为省煤器出口集箱出口水温，用以与水温设定值Target T1比较。T2为SCR入口烟气温度，用以控制两个调节阀开度。Q1为分流至旁路管道L1的水量，Q2为再循环管道L2的水量。

旁路管道L1和再循环管道L2的流量通过第一调节阀2和第二调节阀8进行调节。调节旁路流量的目标值为相应负荷下，SCR入口烟气温度达到设定值T2时的流量。在进行流量调节的同时，控制系统需优先确保省煤器出口集箱出口水温T1低于水温设定值Target T1。当实测温度T1接近运行设定值时Target T1，系统有相应的预警提示，实测温度T1达到设定值Target T1时，不可再增大旁路管道L1和再循环管道L2的流量旁路流量。

当欠温较少(低于15℃)时，具体控制方法为：用实际测量的省煤器出口烟气温度T2与烟温设定值Target T2作比较，当T2小于设定值Target T2时，增大旁路管道L1的第一调节阀2的开度，减小进入省煤器的水量，使出口烟气温度T2升高。当T2大于设定值Target T2时，减小旁路第一调节阀2开度，增大进入省煤器的水量，使出口烟气温度T2降低。

当SCR欠温较多(15～60℃)时，具体控制方法为：设置第一调节阀2到合适开度，开启再循环管道L2，用实际测量的省煤器出口烟气温度T2与烟温设定值Target T2作比较，当T2小于设定值Target T2时，增大再循环管道L2的第二调节阀8的开度，用省煤器出口母管上的水加热省煤器入口的水温，使出口烟气温度T2升高。当T2大于设定值Target T2时，减小第二调节阀8的开度，使出口烟气温度T2降低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。