燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法

摘要

本发明公开了燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法，其包括通过温度探测器对脱硝装置入口处的气体温度进行检测，温度探测器将检测到的气体温度输入控制器中；控制器内预设有温度阈值，将所述气体温度与所述温度阈值比较，控制器对烟气调节控制器发出指令；烟气调节控制器根据指令，控制再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的气体量，使再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量增加，能够使脱硝装置入口温度达到脱硝催化剂最低连续催化温度，使烟气脱硝系统全负荷运行，除去烟气中的氮氧化物，达到环保排放要求，同时不用进行技术改造，大量节省改造投资费用，不改变设备原有结构，不会对锅炉、设备运行工况造成影响。

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤机组脱硝技术领域，特别是燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法。

背景技术

随着国家环保指标管控越来越严格，烟气排放中各项指标必须满足国家标准，其中氮氧化物控制技术可分为选择性催化还原技术(SCR)和非选择性催化还原技术(SNCR),选择性催化还原技术(SCR)的脱硝系统通过往烟气内喷入与空气混合后的氨气，烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下，与氨反应被还原成氮气与水，实现氮氧化物净化的目标。SCR脱硝系统主要包括液氨储存、氨气制备系统和反应系统。反应系统采用蜂窝式、板式和波纹板式催化剂，SCR脱硝系统的核心是催化剂，催化剂对运行烟气温度有严格的要求。

目前火力发电厂均安装有烟气脱硝系统，为保证发电的稳定性和提高发电效率，需要SCR脱硝全负荷运行，要实现SCR脱硝全负荷运行，技术路线有2条：1、使烟温适应脱硝系统，需要改造锅炉热力系统或烟气系统，实现对烟温进行控制，缺点是改造工作繁琐，需要耗费大量的时间、精力和成本，由于场地限制，往往难以进行改造，导致燃煤机组脱硝不能全负荷运行，脱硝不彻底，使燃煤机组在并网后长时间氮氧化物(NOx)排放超标，造成大气污染；2、使催化剂适应烟温，采用低温催化剂同时脱除烟气三氧化硫，目前低温催化剂及三氧化硫脱除技术价格昂贵，不利于企业降低发电成本。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

因此，本发明所要解决的技术问题是：是改造锅炉热力系统或烟气系统工作繁琐，需要耗费大量的时间、精力和成本，由于场地限制，往往难以进行改造，导致燃煤机组脱硝不能全负荷运行，脱硝不彻底，使燃煤机组在并网后长时间NOx排放超标，造成大气污染。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法，其包括通过温度探测器对脱硝装置入口处的气体温度进行检测，温度探测器将检测到的气体温度输入控制器中；控制器内预设有温度阈值，将所述气体温度与所述温度阈值比较，控制器对烟气调节控制器发出指令；烟气调节控制器根据指令，对锅炉尾部双烟道中再热器侧烟道挡板开启角度调节，调节再热器侧烟道中高温气体进入脱硝装置入口的气体量。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：所述控制器内设有第一温度阈值和第二温度阈值，并且第二温度阈值高于第一温度阈值；控制器将温度探测器检测的所述气体温度与第一温度阈值比较，气体温度小于第一温度阈值；控制器对烟气调节挡板发出第一指令；烟气调节控制器接收第一指令，控制再热器侧烟道挡板增大开启角度；进入脱硝装置入口的高温烟气量增加，脱硝装置温度升高达到催化温度。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：控制器将温度探测器检测的气体温度与第一温度阈值比较，气体温度大于第一温度阈值；控制器将温度探测器检测的气体温度与第二温度阈值比较，气体温度大于第二温度阈值；控制器对烟气调节挡板发出第二指令；烟气调节控制器接收第二指令，控制再热器侧烟道板减小开启角度；进入脱硝装置入口的高温烟气量减小，脱硝装置温度相对降低。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：烟气调节控制器接收第一指令后，并对调节阀发出第三指令；调节阀接收第三指令开启，打开辅助蒸汽母管；辅助蒸汽母管中的汽体中进入除氧器，对除氧器中的水加热；除氧器除去水中的氧气后，除氧器中加热的水通过水泵将水输送入高压加热器；高压加热器内用高压抽汽进行二次加热后再泵入省煤器，提高省煤器内给水温度。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：烟气调节控制器接收第二指令后，并对调节阀发出第四指令；调节阀接收第四指令关闭，封闭辅助蒸汽母管。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：所述温度探测器对脱硝装置入口处的气体温度进行持续检测，每次检测所隔相同的时间段。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：所述控制器内还设置有区间阈值；控制器将温度探测器检测的气体温度与第一温度阈值比较，气体温度大于第一温度阈值；控制器将温度探测器检测的所述气体温度与第二温度阈值比较，气体温度小于第二温度阈值；所述控制器将温度探测器检测的所述气体温度与前一次检测的气体温度相减，计算得到温度差。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：所述温度差为正值；控制器对所述区间阈值进行访问；控制器将所述温度差与区间阈值比较，温度差绝对值大于区间阈值绝对值；控制器对烟气调节挡板发出第五指令；烟气调节控制器接收第五指令，减小再热器侧烟道挡板开启角度；控制器对所述区间阈值进行访问；将所述温度差与区间阈值比较，温度差绝对值小于区间阈值绝对值；控制器对烟气调节挡板第六指令；烟气调节控制器接收发出第六指令，减小再热器侧烟道挡板开启角度。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：所述温度差为负值；控制器对所述区间阈值进行访问；控制器将所述温度差与区间阈值比较，温度差绝对值大于区间阈值绝对值；控制器对烟气调节挡板发出第七指令；烟气调节控制器接收第七指令，增大再热器侧烟道挡板开启角度；控制器对所述区间阈值进行访问；控制器将所述温度差与区间阈值比较，温度差绝对值小于区间阈值绝对值；控制器对烟气调节挡板发出第八指令；烟气调节控制器接收第八指令，增大再热器侧烟道挡板开启角度。

作为本发明所述燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法的优选方案，其中：所述烟气调节控制器接收到第六指令和第八指令，对再热器侧烟道挡板的调节角度小于接收到第五指令和第七指令时的调节角度；并且烟气调节控制器接收到第五指令、第六指令、第七指令和第八指令的调节角度，远小于接收到第一指令和第二指令的调节角度。

本发明的有益效果：本发明通过对锅炉尾部双烟道中再热器侧烟道挡板开启角度调节，控制再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的气体量，使再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量增加，能够使脱硝装置入口温度达到脱硝催化剂最低连续催化温度，使烟气脱硝系统全负荷运行，除去烟气中的氮氧化物，达到环保排放要求，同时不用进行技术改造，大量节省改造投资费用，不改变设备原有结构，不会对锅炉、设备运行工况造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为第一个实施例的流程图。

图2为第二个实施例中检测的气体温度小于第一温度阈值并大于第二温度阈值时控制器的控制流程图。

图3为第二个和第三个实施例中的锅炉烟道结构示意图。

图4为第二个实施例中的锅炉整体布置及汽水流程图。

图5为第三个实施例中的锅炉给水温度变化曲线。

图6为第三个实施例中的脱硝装置入口温度变化曲线图。

图7为第二个实施例中的检测温度大于第一温度阈值并小于第二温度阈值时控制器的控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法，通过温度探测器对脱硝装置入口处的气体温度进行检测，温度探测器将检测到的气体温度输入控制器中，控制器可以采用现有的三菱PLC可编程控制器FX3U系列的产品；

控制器内预设有温度阈值，SCR脱硝系统的核心是催化剂，催化剂对运行烟气温度有严格的要求，可以将催化剂产生持续催化反应的温度区间设置为温度阈值，控制器将温度探测器检测的所述气体温度与所述温度阈值比较，控制器对烟气调节控制器发出指令；

烟气调节控制器根据指令，对锅炉尾部双烟道中再热器侧烟道挡板开启角度调节，调节再热器侧烟道中高温气体进入脱硝装置入口的气体量，烟气调节控制器根据指令，烟气调节控制器可以采用菲尼克斯AXC1050型系列控制器，对锅炉尾部双烟道中再热器侧烟道挡板开启角度调节，锅炉尾部烟道通过中隔墙分隔成平行的双烟道，分别是再热器侧烟道和省煤器侧烟道，再热器侧烟道挡板通过再热器侧烟道挡板的开启角度控制，现有再热器侧烟道挡板和省煤器侧烟道挡板是联动结构，当再热器侧烟道挡板开启角度增大时，省煤器侧烟道挡板开启角度就会相应减小；当再热器侧烟道挡板开启角度减小时，省煤器侧烟道挡板开启角度就会相应增大；当再热器侧烟道挡板开启角度为全开启状态的一半时，省煤器侧烟道挡板开启角度也是全开启状态的一半；当再热器侧烟道挡板完全开启时，省煤器侧烟道挡板完全封闭；当再热器侧烟道挡板完全封闭时，省煤器侧烟道挡板完全开启。

当再热器侧烟道挡板开启角度增大时，再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量增加，能够使脱硝装置入口温度达到脱硝催化剂最低连续催化温度(一般为300℃)，使烟气脱硝系统全负荷运行，除去烟气中的氮氧化物，达到环保排放要求，同时不用对现有设备进行技术改造，大量节省改造投资费用，不改变设备原有结构，不会对锅炉、设备运行工况造成影响。

实施例2

参照图2～4和7，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，控制器内设有第一温度阈值和第二温度阈值，第一温度阈值为催化剂的反应最低催化温度(一般为300℃)，只有温度高于最低催化温度，催化剂才会持续高效反应，温度过低，会降低反应速度，并会生成硫酸氢氨堵塞催化剂内部微孔，降低催化剂性能，第二温度阈值为催化剂最高承受温度，烟气温度过高，会导致脱硝装置催化剂烧损，影响催化剂强度和性能(一般小于400℃)，并且第二温度阈值高于第一温度阈值。

本实施列中具体的，控制器将温度探测器检测到的气体温度与第一温度阈值比较，气体温度小于第一温度阈值；控制器对烟气调节挡板发出第一指令；烟气调节控制器接收第一指令，增大再热器侧烟道挡板开启角度；进入脱硝装置入口的高温烟气量增加，脱硝装置温度升高达到催化温度，再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量增加，能够使脱硝装置入口温度达到脱硝催化剂最低连续催化温度，使烟气脱硝系统全负荷运行，除去烟气中的氮氧化物，达到环保排放要求，同时不用对现有的设备进行技术改造，大量节省改造投资费用，不改变设备原有结构，不会对锅炉、设备运行工况造成影响。

本实施列中具体的，控制器将温度探测器检测的气体温度与第一温度阈值比较，气体温度大于第一温度阈值；然后将温度探测器检测的气体温度与第二温度阈值比较，气体温度大于第二温度阈值；控制器对烟气调节挡板发出第二指令；烟气调节控制器接收第二指令，减小再热器侧烟道板开启角度；进入脱硝装置入口的高温烟气量减小，脱硝装置温度相对降低，防止烟气温度过高，会导致脱硝装置催化剂烧损，影响催化剂强度和性能。

本实施列中具体的，烟气调节控制器接收第一指令后，并对调节阀发出第三指令；调节阀接收第三指令开启，打开辅助蒸汽母管；辅助蒸汽母管中的汽体中进入除氧器，对除氧器中的水加热；除氧器除去水中的氧气后，除氧器中加热的水通过水泵将水输送入高压加热器；高压加热器内用高压抽汽进行二次加热后再泵入省煤器，提高省煤器内给水温度，本发明采用的配套锅炉为东方锅炉厂制造的超临界本生滑压运行直流锅炉，锅炉型号DG3110/26.15-II2型，单炉膛，一次中间再热，平衡通风，尾部双烟道结构，本锅炉采用内置式启动分离系统，通过燃料和给水配比调节锅炉负荷，通过调整燃料和给水比例并配合一、二级减温水调整主蒸汽温度，采用烟气挡板和事故喷水控制再热汽温，燃烧器为东方锅炉厂引进技术生产的旋流喷燃器，采用前后墙各3层，前、后墙对冲布置，锅炉尾部为双烟道结构，中间有中隔墙，通过再热器烟气调节挡板的开度控制，在机组启动过程中调节尾部烟道前墙、后墙烟气量的分配，来调节烟气与低再、低过、省煤器的换热量，在机组启动过程中通过调整再热器烟气调节挡板，保证烟气基本都通过低再区域管屏，尽量减少与省煤器进行换热，机组启动过程中锅炉点火前，开启高低压旁路，随着锅炉升温升压，低再温度逐渐升高，低再与烟气换热量少，有利于提高脱硝装置入口温度，使脱硝装置入口温度达到脱硝催化剂最低连续催化温度(一般为300℃)，使烟气脱硝系统全负荷运行，除去烟气中的氮氧化物，达到环保排放要求，同时不用对现有设备进行技术改造，大量节省改造投资费用，不改变设备原有结构，不会对锅炉、设备运行工况造成影响。

本实施列中具体的，燃料在炉膛燃烧产生高温热烟气主要以辐射传热的方式将一部分热量传递给炉膛水冷壁和屏式过热器，然后热烟气通过高温过热器、高温再热器进入后竖井包墙，后竖井包墙内的中隔墙将后竖井分成前、后两个平行烟道，前烟道内布置冷段再热器，后烟道内布置低温过热器和省煤器，烟道受热面中高温烟气主要以对流传热的方式将热量传递给介质，烟气的温度逐渐降低，烟气调节挡板布置在低温过热器和省煤器后，用来改变通过竖井前、后隔墙的烟气量达到调节再热蒸汽温度的目的，穿过烟气挡板后的烟气进入脱硝系统进行脱硝处理，脱硝系统采取选择性催化还原(SCR)法来降低烟气中NOX。SCR反应器采用高灰布置(即反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间)，采用一炉两反应器结构，烟气竖直向下流动，脱硝后烟气进入空预器进行最后冷却，然后进入两台三室四电场电除尘器净化后通过两台引风机经过脱硫后再排向烟囱进入大气。

本实施列中具体的，烟气调节控制器接收第二指令，并对调节阀发出第四指令；调节阀接收四指令关闭，封闭辅助蒸汽母管，高加抽气逆止门仪用气源原设计与汽轮机OPC电磁阀联动，OPC电磁阀是220VDC，常闭电磁阀,机组停机后，OPC电磁阀动作，汽轮机挂闸前OPC油压未建立，高低加抽气逆止门仪用气源失去，抽气逆止门关闭，增加#2高加抽气逆止门备用仪用气源，在机组启动期间锅炉点火后，开启#2高加抽气逆止门备用仪用气源，关闭正常仪用气源，及时投运#2高加，尽早提升给水温度。。

本实施列中具体的，温度探测器对脱硝装置入口处的气体温度进行持续检测，每次检测所隔相同的时间段(本发明中设置为每秒钟检测一次)。

本实施列中具体的，控制器内设置有区间阈值，控制器中区间阈值可以设置为±5℃；控制器将温度探测器检测的气体温度与第一度阈值比较，气体温度大于第一温度阈值；控制器将温度探测器检测的气体温度与第二温度阈值比较，气体温度小于第二温度阈值；也就是所检测到气体在催化剂的反应温度区间内(300℃～400℃)温度探测器检测的气体温度与前一次检测的气体温度相减，计算得到温度差。

本实施列中具体的，温度差为正值；也就是这次所检测的温度，相对上一次的检测温度有所提高，控制器对预设的区间阈值进行访问；将温度差与区间阈值比较，温度差绝对值大于区间阈值绝对值；提高的温度变化量大于区间阈值(±5℃)，控制器对烟气调节挡板第五指令；烟气调节控制器接收第五指令，减小再热器侧烟道挡板开启角度；再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量减小，能够使脱硝装置入口温度下降。

控制器对区间阈值进行访问；将温度差与区间阈值比较，温度差绝对值小于区间阈值绝对值；检测到温度提高量小于区间阈值(±5℃)，控制器对烟气调节挡板第六指令；烟气调节控制器接收第六指令，增大再热器侧烟道挡板开启角度，再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量减小，能够使脱硝装置入口温度下降。

本实施列中具体的，温度差为负值；也就是这次所检测的温度，相对上一次的检测温度有所下降，控制器对预内部设的区间阈值进行访问；将温度差与区间阈值比较，温度差绝对值大于区间阈值绝对值；控制器对烟气调节挡板第七指令；烟气调节控制器接收第七指令，增大再热器侧烟道挡板开启角度，再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量增大，能够使脱硝装置入口温度提高；控制器对预设的区间阈值进行访问；控制器将温度差与区间阈值比较，温度差绝对值小于区间阈值绝对值；控制器对烟气调节挡板发出第八指令；烟气调节控制器接收第八指令，增大再热器侧烟道挡板开启角度，再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量增大，能够使脱硝装置入口温度提高。

烟气调节控制器接收到第六指令和第八指令，对再热器侧烟道挡板的调节角度小于接收到第五指令和第七指令时的调节角度；并且烟气调节控制器接收到第五指令、第六指令、第七指令和第八指令的调节角度，远小于接收到第一指令和第二指令的调节角度，能够通过第五指令、第六指令、第七指令和第八指令对对再热器侧烟道挡板开启角度进行小幅度调节，对调节再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量进行更精确的控制。

区间阈值在在催化反应温度(300℃～400℃)的范围内才会起作用，能够起到微调再热器侧烟道挡板角度的作用，通过第五指令、第六指令、第七指令和第八指令，能够在催化反应温度(300℃～400℃)的范围内，对再热器侧烟道挡板开启角度进行调节，调节再热器侧烟道中高温烟气进入脱硝装置入口的烟气量，防止脱硝装置催化剂温度变化过快，可能导致催化剂的机械破坏，对催化剂起到保护作用。

脱硝全负荷投运技术运用过程中脱硝催化剂入口烟温控制要求表

实施例3

参照图3和5～6，为本发明第三个实施例，该实施例基于上一个实施例，燃料在炉膛燃烧产生高温热烟气主要以辐射传热的方式将一部分热量传递给炉膛水冷壁和屏式过热器，然后热烟气通过高温过热器、高温再热器进入后竖井包墙，后竖井包墙内的中隔墙将后竖井分成前、后两个平行烟道，前烟道内布置冷段再热器，后烟道内布置低温过热器和省煤器，将炉膛内高温气体引入通过温度计对锅炉水温进行检测，锅炉上水期间投入除氧器蒸汽加热提高给水温度。

机组启动锅炉上水时投入辅汽至除氧器加热，根据辅汽用量，控制锅炉给水温度在80～90℃。辅汽供应充足机组可增加除氧器加热用汽量，提高给水温度至140℃以上。提高给水温度有利与减少省煤器与尾部烟道烟气温差，减少烟气换热量，快速提高脱硝装置入口温度。

增加#2高加抽气逆止门备用仪用气源优化高加投运时间，增加#2高加抽气逆止门备用仪用气源，在机组启动期间锅炉点火后，开启#2高加抽气逆止门备用仪用气源，关闭正常仪用气源，及时投运#2高加，尽早提升给水温度。

锅炉尾部为双烟道结构，中间有中隔墙，通过再热器烟气调节挡板的开度控制，在机组启动过程中调节尾部烟道前墙、后墙烟气量的分配，来调节烟气与低再、低过、省煤器的换热量。在机组启动过程中通过调整再热器烟气调节挡板，保证烟气基本都通过低再区域管屏，尽量减少与省煤器进行换热。机组启动过程中锅炉点火前，开启高低压旁路，随着锅炉升温升压，低再温度逐渐升高，低再与烟气换热量少，有利于提高脱硝装置入口温度。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。