一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统的制作方法

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1.本实用新型属于燃煤电站锅炉变负荷调控的技术领域，具体涉及一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统。

背景技术：

[0002]“双碳”战略目标下，我国可再生能源发电规模持续扩大，但煤炭在我国一次能源构成中仍占有基础能源地位。煤炭在保障能源安全、促进新能源消纳等方面将持续扮演重要角。燃煤电厂是大气污染物的主要来源之一，在燃煤发电过程中，脱硫、脱硝、除尘等烟气处理是必不可少过程。
[0003]
目前，电厂采用的主流烟气脱硝方式为选择性催化还原脱硝(scr)，该方式存在最优的运行温度区间，约为320-420℃，由于可再生能源接入和燃煤机组参与调峰，电网调度频繁启停机及变负荷情况越来越明显。scr入口烟气温度会随电厂变负荷运行而变化，偏离最优反应温度区间会降低脱除效率。此外，在机组变负荷或深度调峰过程中，锅炉进风口风温和烟气温度控制在合理范围内，对机组稳定运行也至关重要。

技术实现要素：

[0004]
为解决上述技术问题中的至少之一，本实用新型提出一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统。
[0005]
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
[0006]
本实用新型提供了一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，包括换热热罐阀门和热罐加热阀门，锅炉的主烟道内连通有烟道旁路，所述主烟道和烟道旁路之间设有可打开或关闭的烟道挡板，所述主烟道内依烟气流向分别设有省煤器和脱硝装置，所述烟道旁路内设有高温烟气换热器，所述烟道旁路外设有高温储热单元和给水加热器，所述高温烟气换热器通过打开或关闭换热热罐阀门与高温储热单元连通或隔绝，所述高温储热单元通过打开或关闭热罐加热阀门经给水加热器与省煤器进水口连通或隔绝，在电站机组升负荷操作或高负荷运行工况时打开换热热罐阀门和烟道挡板，同时关闭热罐加热阀门，使烟气流经高温烟气换热器并通过高温储热单元储存多余热量降低主烟道内烟气温度；在电站机组降负荷操作或深度调峰工况时打开热罐加热阀门，同时关闭换热热罐阀门和烟道挡板，释放高温储热单元储存的热量经给水加热器来提高省煤器的进口水温，进而提高主烟道内脱硝装置在脱硝前的烟气温度。
[0007]
作为进一步的改进，所述高温储热单元包括高温储热热罐和高温储热冷罐，所述高温烟气换热器工质侧出口通过换热热罐阀门与高温储热热罐工质侧入口连接，所述高温储热热罐的工质侧出口通过热罐加热阀门与给水加热器的工质侧入口连接，所述给水加热器的工质侧出口通过加热冷罐阀门与高温储热冷罐的工质侧入口连接，所述高温储热冷罐的工质侧出口通过冷罐换热阀门与高温烟气换热器的工质侧入口连接。
[0008]
作为进一步的改进，包括电站机组变负荷操作时使用的给水回热单元，所述给水
回热单元的出口与给水加热器水侧入口相连，给水加热器水侧出口与省煤器水侧入口相连。
[0009]
作为进一步的改进，还包括电站机组变负荷操作时使用的空气加热单元，所述空气加热单元包括暖风器和空气预热器，所述暖风器的空气侧入口连接冷风风源，所述暖风器的一次风空气侧出口连接空气预热器的一次风仓入口连接，所述空气预热器的一次风仓出口与锅炉的进风口连接。
[0010]
作为进一步的改进，所述空气加热单元还包括二次风加热器，所述暖风器的二次风空气侧出口与空气预热器的二次风仓入口连接，所述空气预热器的二次风仓出口与二次风加热器的空气侧入口连接，所述二次风加热器的空气侧出口与锅炉的进风口连接。
[0011]
作为进一步的改进，所述二次风加热器的第一工质侧出口通过二次风第一入口阀门与高温储热热罐的工质侧入口连接，所述二次风加热器的第二工质侧入口通过二次风第二入口阀门与高温储热冷罐的工质侧出口连接。
[0012]
作为进一步的改进，所述二次风加热器的第三工质侧出口通过二次风第三入口阀门与高温储热冷罐工质侧入口连接，所述二次风加热器的第四工质侧入口通过二次风第四入口阀门与高温储热热罐的工质侧出口连接。
[0013]
作为进一步的改进，所述主烟道的尾管处设有除尘装置，所述脱硝装置和除尘装置之间设有烟气余热回收单元。
[0014]
作为进一步的改进，所述烟气余热回收单元包括设置在主烟道内的低温烟气换热器和设置在主烟道外的低温储热罐，所述暖风器的水侧出口与低温烟气换热器水侧入口连接，所述暖风器水侧入口与低温烟气换热器的水侧出口连接，所述低温储热罐的入口和出口分别通过储热换热阀门和低温换热阀门与低温烟气换热器的水侧出口连接。
[0015]
作为进一步的改进，所述低温烟气换热器和暖风器之间设有水媒介泵，所述水媒介泵入口与暖风器水侧出口连接，所述水媒介泵出口与低温烟气换热器水侧入口连接。
[0016]
本实用新型提供的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，锅炉的主烟道内连通有烟道旁路，所述主烟道和烟道旁路之间设有可打开或关闭的烟道挡板，所述主烟道内依烟气流向分别设有省煤器和脱硝装置，所述烟道旁路内设有高温烟气换热器，所述烟道旁路外设有高温储热单元和给水加热器，所述高温烟气换热器通过打开或关闭换热热罐阀门与高温储热单元连通或隔绝，所述高温储热单元通过打开或关闭热罐加热阀门经给水加热器与省煤器进水口连通或隔绝，在电站机组升负荷操作或高负荷运行工况时打开换热热罐阀门和烟道挡板，同时关闭热罐加热阀门，使烟气流经高温烟气换热器并通过高温储热单元储存多余热量降低主烟道内烟气温度；在电站机组降负荷操作或深度调峰工况时打开热罐加热阀门，同时关闭换热热罐阀门和烟道挡板，释放高温储热单元储存的热量经给水加热器来提高省煤器的进口水温，进而提高主烟道内脱硝装置脱硝前的烟气温度。
[0017]
本实用新型的有益效果如下：
[0018]
1)本实用新型在电站机组变负荷操作或深度调峰过程中，脱硝装置的入口烟气温度不会随电站机组变负荷运行而变化，通过打开或关闭烟道挡板，调节脱硝装置的入口烟气温度控制在最优的运行温度区间，约320-420℃之间，提高烟道烟气脱硝效率；
[0019]
2)本实用新型在电站机组变负荷操作时，主烟道烟气温度控制在合理范围内，有
助于降低机组深度调峰的稳定运行负荷。
附图说明
[0020]
利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0021]
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
[0022]
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]
结合图1所示，本实用新型实施例提供一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，包括热罐加热阀门146和换热热罐阀门141，锅炉1的主烟道18内连通有烟道旁路19，所述主烟道18和烟道旁路19之间设有可打开或关闭的烟道挡板3，烟道挡板3可设置为上下两端可同时打开或关闭的结构，方便主烟道18内的烟气流入和流出。所述主烟道18内依烟气流向分别设有省煤器2和脱硝装置16，脱硝装置16的脱硝方式包括但不限于：scr脱硝、sncr脱硝、pncr脱硝或sncr+pncr组合脱硝等，本实施例中采用的脱硝方式是scr脱硝，省煤器2设置在主烟道18与烟道挡板3处。
[0024]
所述烟道旁路19内设有高温烟气换热器4，所述烟道旁路19外设有高温储热单元和给水加热器7，所述高温烟气换热器4经换热热罐阀门141与高温储热单元连接，且高温烟气换热器4通过打开或关闭换热热罐阀门141与高温储热单元连通或隔绝。所述高温储热单元经热罐加热阀门146与给水加热器7连接，且高温储热单元通过打开或关闭热罐加热阀门146经给水加热器7与省煤器2进水口连通或隔绝，给水加热器7水侧出口与省煤器2水侧入口相连，给水加热器7属于液-液换热器，用高温流体加热低温流体。具体的，所述高温储热单元包括高温储热热罐5和高温储热冷罐6，所述高温储热热罐5和高温储热冷罐6中的介质为熔融盐。所述高温烟气换热器4工质侧出口通过换热热罐阀门141与高温储热热罐5工质侧入口连接，所述高温储热热罐5的工质侧出口通过热罐加热阀门146与给水加热器7的工质侧入口连接，所述给水加热器7的工质侧出口通过加热冷罐阀门144与高温储热冷罐6的工质侧入口连接，所述高温储热冷罐6的工质侧出口通过冷罐换热阀门142与高温烟气换热器4的工质侧入口连接。为方便自动化生产，可使用控制器，控制器可以是微处理器或单片机，控制器分别与烟道挡板3、换热热罐阀门141、热罐加热阀门146、加热冷罐阀门144和冷罐换热阀门142连接，来控制烟道挡板3以及各阀门的打开或关闭，各阀门默认为关闭状态。
[0025]
在电站机组升负荷操作或高负荷运行工况时，控制器控制烟道挡板3、换热热罐阀门141打开，同时控制热罐加热阀门146关闭，使主烟道18内烟气流经高温烟气换热器4并将热量储存至高温储热热罐5储存多余热量降低主烟道18内烟气温度。为进一步提高降温效率，控制器控制冷罐换热阀门142打开，高温储热冷罐6中的冷量经给冷罐换热阀门142和高温烟气换热器4从烟道旁路19排到主烟道18。
[0026]
在电站机组降负荷操作或深度调峰工况时，所述控制器控制换热热罐阀门141、加
热冷罐阀门144和烟道挡板3关闭，同时控制热罐加热阀门146打开，释放高温储热单元中高温储热热罐5储存的热量经给水加热器7来提高省煤器2的进口水温，进而提高主烟道18内脱硝装置16脱硝前的烟气温度。
[0027]
本实用新型温控系统整体是一种耦合储热的变负荷温控调控系统，本实用新型在电站机组变负荷操作或深度调峰过程中，脱硝装置16的入口烟气温度不会随电站机组变负荷运行而变化，通过打开或关闭烟道挡板3，调节脱硝装置16的入口烟气温度控制在最优的运行温度区间，约320-420℃之间，提高主烟道18内烟气的脱硝效率；主烟道18内的烟气温度控制在合理范围内，有助于降低机组深度调峰的稳定运行负荷。
[0028]
作为进一步优选的实施方式，包括电站机组变负荷操作时使用的给水回热单元13，所述给水加热器7连接有给水回热单元13，具体的，所述给水回热单元13包括冷凝器、与冷凝器连接的低温加热器、与低温加热器连接的蒸汽器和与蒸汽器连接的高温加热器，高温加热器的出口与给水加热器7水侧入口相连。在电站机组降负荷操作或深度调峰工况时，通过给水回热单元13提供热量经给水加热器7来提高省煤器2的进口水温，进而提高主烟道18内的烟气温度。
[0029]
作为进一步优选的实施方式，还包括电站机组变负荷操作时使用的空气加热单元，在电站机组降负荷操作或深度调峰工况时，所述空气加热单元包括暖风器10和空气预热器8，所述暖风器10的空气侧入口连接冷风风源，所述暖风器10的一次风空气侧出口连接空气预热器8的一次风仓入口连接，所述空气预热器8的一次风仓出口与锅炉1的进风口连接。在机组降负荷操作或深度调峰工况下，通过暖风器10和空气预热器8提高锅炉1的进风口温度，进而提高主烟道18内脱硝装置的入口烟气温度，以及锅炉1的一次风温度，降低电站机组深度调峰的稳定运行负荷。
[0030]
作为进一步优选的实施方式，所述空气加热单元还包括二次风加热器15，此时的暖风器10为二次风暖风器，所述暖风器10的二次风空气侧出口与空气预热器8的二次风仓入口连接，所述空气预热器8的二次风仓出口与二次风加热器15的空气侧入口连接，所述二次风加热器15的空气侧出口与锅炉1的二次进风口连接。在机组降负荷操作或深度调峰工况下，通过暖风器10、空气预热器8和二次风加热器15提高锅炉1的进风口温度，进而提高主烟道18内脱硝装置入口烟气温度，以及锅炉1的二次风温度，降低电站机组深度调峰的稳定运行负荷。
[0031]
作为进一步优选的实施方式，所述二次风加热器15的第一工质侧出口51通过二次风第一入口阀门140与高温储热热罐5的工质侧入口连接，所述二次风加热器15的第二工质侧入口52通过二次风第二入口阀门143与高温储热冷罐6的工质侧出口连接。可使用控制器，控制器分别与二次风第一入口阀门140和二次风第二入口阀门143连接，控制各阀门的打开或关闭，各阀门默认为关闭状态。在电站机组升负荷操作或高负荷运行工况下，若进锅炉1的二次风温过高，在打开烟道挡板3以及打开换热热罐阀门141和冷罐换热阀门142的基础上，再打开二次风第二入口阀门143和二次风第一入口阀门140，通过二次风第一入口阀门140部分二次风加热器15过剩热量回收至高温储热热罐5，通过二次风第二入口阀门143使高温储热冷罐6的冷量进入二次风加热器15，维持锅炉1二次风温在合理水平。
[0032]
作为进一步优选的实施方式，所述二次风加热器15的第三工质侧出口53通过二次风第三入口阀门145与高温储热冷罐6工质侧入口连接，所述二次风加热器15的第四工质侧
入口54通过二次风第四入口阀门147与高温储热热罐5的工质侧出口连接。可使用控制器，控制器分别与二次风第三入口阀门145和二次风第四入口阀门147连接，控制各阀门的打开或关闭，各阀门默认为关闭状态。在电站机组降负荷操作或深度调峰工况下，关闭烟道挡板3，打开二次风第三入口阀门145和二次风第四入口阀门147，通过第三入口阀门145将二次风加热器15的冷量储存至高温储热冷罐6，通过二次风第四入口阀门147释放高温储热热罐5中的介质给二次风加热器15来提高锅炉1的二次风温，同时打开热罐加热阀门146，并流经给水加热器7来提高省煤器2的进口温度，来提高脱硝装置的入口烟气温度，降低机组深度调峰的稳定运行负荷。
[0033]
作为进一步优选的实施方式，所述主烟道18的尾管处设有除尘装置17，除尘装置17包括但不限于：陶瓷过滤装置或金属纤维过滤装置，目的是过滤去除烟气中有毒有害烟尘，所述脱硝装置16和除尘装置17之间设有烟气余热回收单元，回收主烟道18内烟气的余热。
[0034]
作为进一步优选的实施方式，所述烟气余热回收单元包括设置在主烟道18内的低温烟气换热器9和设置在主烟道18外的低温储热罐12，低温储热罐12中的介质为加压水，所述暖风器10的水侧出口与低温烟气换热器9水侧入口连接，所述暖风器10水侧入口与低温烟气换热器9的水侧出口连接，所述低温储热罐12的入口和出口分别通过储热换热阀门148和低温换热阀门149与低温烟气换热器9的水侧出口连接。主烟道18排烟温度高时，打开储热换热阀门148，关闭低温换热阀门149，通过水媒介吸收主烟道18的烟气热量，部分存储到低温储热罐12，部分流入暖风器10的水侧入口；主烟道18排烟温度低时，关闭储热换热阀门148，打开低温换热阀门149，释放低温储热罐12存储的热水媒介，补足暖风器10需要的热量。
[0035]
作为进一步优选的实施方式，所述低温烟气换热器9和暖风器10之间设有水媒介泵11，所述水媒介泵11入口与暖风器10水侧出口连接，所述水媒介泵11出口与低温烟气换热器9水侧入口连接，若主烟道18排烟温度过高时，增加烟气余热回收系统的水媒介流量，同时打开储热换热阀门148，将经温烟气换热器9吸收了烟气余热的水储存至低温储热罐12，进而降低主烟道18的排烟温度。
[0036]
本实用新型通过空气加热单元以及烟气余热回收单元，在电站机组变负荷时，能够控制主烟道18烟气温度、锅炉进口二次风温和排烟温度在合理范围内，提高主烟道18内烟气的脱硝效率，维持系统稳定运行并高效回收烟气余热。
[0037]
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
[0038]
总之，本实用新型虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本实用新型范围，否则都应该包括在本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，锅炉(1)的主烟道(18)内连通有烟道旁路(19)，所述主烟道(18)和烟道旁路(19)之间设有可打开或关闭的烟道挡板(3)，所述主烟道(18)内依烟气流向分别设有省煤器(2)和脱硝装置(16)，所述烟道旁路(19)内设有高温烟气换热器(4)，所述烟道旁路(19)外设有高温储热单元和给水加热器(7)，所述高温烟气换热器(4)通过打开或关闭换热热罐阀门(141)与高温储热单元连通或隔绝，所述高温储热单元通过打开或关闭热罐加热阀门(146)经给水加热器(7)与省煤器(2)进水口连通或隔绝，在电站机组升负荷操作或高负荷运行工况时打开换热热罐阀门(141)和烟道挡板(3)，同时关闭热罐加热阀门(146)；在电站机组降负荷操作或深度调峰工况时打开热罐加热阀门(146)，同时关闭换热热罐阀门(141)和烟道挡板(3)。2.如权利要求1所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，所述高温储热单元包括高温储热热罐(5)和高温储热冷罐(6)，所述高温烟气换热器(4)工质侧出口通过换热热罐阀门(141)与高温储热热罐(5)工质侧入口连接，所述高温储热热罐(5)的工质侧出口通过热罐加热阀门(146)与给水加热器(7)的工质侧入口连接，所述给水加热器(7)的工质侧出口通过加热冷罐阀门(144)与高温储热冷罐(6)的工质侧入口连接，所述高温储热冷罐(6)的工质侧出口通过冷罐换热阀门(142)与高温烟气换热器(4)的工质侧入口连接。3.如权利要求1所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，包括电站机组变负荷操作时使用的给水回热单元(13)，所述给水回热单元(13)的出口与给水加热器(7)水侧入口相连，给水加热器(7)水侧出口与省煤器(2)水侧入口相连。4.如权利要求1所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，包括电站机组变负荷操作时使用的空气加热单元，所述空气加热单元包括暖风器(10)和空气预热器(8)，所述暖风器(10)的空气侧入口连接冷风风源，所述暖风器(10)的一次风空气侧出口连接空气预热器(8)的一次风仓入口连接，所述空气预热器(8)的一次风仓出口与锅炉(1)的进风口连接。5.如权利要求4所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，所述空气加热单元还包括二次风加热器(15)，所述暖风器(10)的二次风空气侧出口与空气预热器(8)的二次风仓入口连接，所述空气预热器(8)的二次风仓出口与二次风加热器(15)的空气侧入口连接，所述二次风加热器(15)的空气侧出口与锅炉(1)的进风口连接。6.如权利要求5所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，所述二次风加热器(15)的第一工质侧出口(51)通过二次风第一入口阀门(140)与高温储热热罐(5)的工质侧入口连接，所述二次风加热器(15)的第二工质侧入口(52)通过二次风第二入口阀门(143)与高温储热冷罐(6)的工质侧出口连接。7.如权利要求5所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，所述二次风加热器(15)的第三工质侧出口(53)通过二次风第三入口阀门(145)与高温储热冷罐(6)工质侧入口连接，所述二次风加热器(15)的第四工质侧入口(54)通过二次风第四入口阀门(147)与高温储热热罐(5)的工质侧出口连接。8.如权利要求4所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，所述主烟道(18)的尾管处设有除尘装置(17)，所述脱硝装置(16)和除尘装置(17)之间设有烟气余热回收单元。
9.如权利要求8所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，所述烟气余热回收单元包括设置在主烟道(18)内的低温烟气换热器(9)和设置在主烟道(18)外的低温储热罐(12)，所述暖风器(10)的水侧出口与低温烟气换热器(9)水侧入口连接，所述暖风器(10)水侧入口与低温烟气换热器(9)的水侧出口连接，所述低温储热罐(12)的入口和出口分别通过储热换热阀门(148)和低温换热阀门(149)与低温烟气换热器(9)的水侧出口连接。10.如权利要求9所述的一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，其特征在于，所述低温烟气换热器(9)和暖风器(10)之间设有水媒介泵(11)，所述水媒介泵(11)入口与暖风器(10)水侧出口连接，所述水媒介泵(11)出口与低温烟气换热器(9)水侧入口连接。

技术总结

本实用新型公开了一种耦合储热的电站锅炉变负荷烟风温度调控系统，锅炉的主烟道内连通有烟道旁路，主烟道和烟道旁路之间设有可打开或关闭的烟道挡板，主烟道内依烟气流向分别设有省煤器和脱硝装置，烟道旁路内设有高温烟气换热器，烟道旁路外设有高温储热单元和给水加热器，高温烟气换热器通过打开或关闭换热热罐阀门与高温储热单元连通或隔绝，高温储热单元通过打开或关闭热罐加热阀门经给水加热器与省煤器进水口连通或隔绝，在电站机组升负荷操作或高负荷运行工况时打开换热热罐阀门和烟道挡板，同时关闭热罐加热阀门；在电站机组降负荷操作或深度调峰工况时打开热罐加热阀门，同时关闭烟道挡板。调节主烟道内烟气温度以提高烟气的脱硝效率。以提高烟气的脱硝效率。以提高烟气的脱硝效率。