多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉，余热锅炉的进口烟道、过热器、过渡烟道、1号蒸发器、2号蒸发器、省煤器、出口烟道均为模块化结构，各模块受热面顺烟气流向逆流布置，余热锅炉整体呈“π”形，本实用新型在烟气进口处还连接有分流烟道，分流烟道分别经烟气进口控制蝶阀连接进口烟道，经烟气分流控制蝶阀Ⅰ连接过渡烟道，经烟气分流控制蝶阀Ⅱ连接1号蒸发器和2号蒸发器。在1号蒸发器和2号蒸发器之间加装了脱硝装置，在出口烟道后面增加了脱硫装置，脱硫装置与烟囱组成一体。本实用新型具有适应工况多，环保要求高，结构简单、紧凑，制造安装方便，检修方便，操作简单，成本低，便于维护，可长期平稳运行充分利用余热的特点。
【专利说明】多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉
[0001]一、
【技术领域】
[0002]本实用新型属于余热利用【技术领域】，具体涉及一种能够适应复杂多样化工况和具有脱硝脱硫装置的余热锅炉。
[0003]二、
【背景技术】
[0004]近年来，随着环保节能增效的需要，石油、化工行业中余热锅炉得到了广泛的应用，以回收利用催化、裂化等装置产生的大量高温烟气的热能，生产出一定量的中、低压过热蒸汽，使其并入蒸汽管网推动汽轮机发电，或输送给需要蒸汽的装置。这给石油、化工行业带来了可观的经济效益，达到了充分利用烟气余热，降低排烟温度达到节约能源的目的。“十二五”提出了绿色发展，低碳发展的理念，以节能减排为重点的战略目标。对余热余压的排放提出了更高的要求，二氧化硫和氮氧化物是大气中的主要污染物，可以形成酸雨及光化学烟雾，给环境、人类身体健康和生态带来了极大的危害，随着环保要求的提高和更加严格的排放标准的出台，脱硫脱硝一体化技术成为必要。目前，通过国家计委审批的新建火电厂，含硫量在0.7%以上的，必须有脱硫设施；脱硝也强制纳入“十二五”环保考核体系。因此各个行业都从结构节能、技术节能、管理节能等多环节入手节能减排降耗，减轻对环境的危害。
[0005]三、
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉，它能够适应多种复杂工况，并具有脱硝脱硫功能，使烟气的排放符合节能减排和生态环境保护的标准。
[0007]本实用新型采用的技术方案是:多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉包括进口烟道、过热器、过渡烟道、I号蒸发器、2号蒸发器、省煤器、出口烟道、汽包、除盐水加热器和烟囱，其中进口烟道、过热器、过渡烟道、I号蒸发器、2号蒸发器、省煤器、出口烟道均为模块化结构，各模块受热面顺烟气流向逆流布置，进口烟道、过热器、过渡烟道、I号蒸发器布置于装置的左侧，2号蒸发器、省煤器、出口烟道布置于装置的右侧，左右两侧上部有烟道连通，余热锅炉整体呈“ η ”形布置，其特征是:在烟气进口处还连接有分流烟道，分流烟道分别经烟气进口控制蝶阀连接进口烟道，经烟气分流控制蝶阀I连接过渡烟道，经烟气分流控制蝶阀II连接I号蒸发器和2号蒸发器。在I号蒸发器和2号蒸发器之间加装了脱硝装置，在I号蒸发器和2号蒸发器之间有脱硝控制蝶阀I，在脱硝装置后部有脱硝控制蝶阀II。在出口烟道后面增加了脱硫装置，脱硫装置与烟?组成一体。
[0008]上游装置来的温度高、流速快的再生烟气通过分流烟道的分流，依次流经进口烟道、过热器、I号蒸发器、脱硝装置、2号蒸发器、省煤器、膨胀节、出口烟道、脱硫装置，受热面管中的工质逆流布置在模块内与烟气充分接触，提高了传热效率。133 °C锅炉给水经省煤器加热后进入汽包，汽包中的高温水在蒸发器中自然循环吸热后开始蒸发，形成汽水混合物进入汽包进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽进入过热器被加热成过热蒸汽，分离出的水再进入蒸发器进行自然循环。同时，省煤器中的水在流经除盐水加热器时加热管内低压的除盐水使其达到所需的温度供其它装置使用。
[0009]由于脱硝装置脱硝时催化剂对温度的要求比较严格，一般须控制在340°C左右(脱硝后的温度不变，再进入余热锅炉的其余部分)，当反应温度低时，由于停留时间的限制，往往使化学反应进行的程度较低，反应不够彻底，从而造成氮氧化物的还原率较低，同时未参与反应的催化剂也会逃逸。而当反应温度高时，催化剂的氧化反应开始起主导作用，生成一氧化氮，而不是还原为氮气。这就给余热锅炉的设计提出了新的课题，一方面要适应烟气多工况的变化，另一方面又要控制脱硝装置温度的需求，因此本实用新型引入了烟气分流的理念，通过烟气的调节来达到控制脱硝装置温度的方法。因此本实用新型能适应多工况，并保证脱硝工艺合理运行的需要，这对各行业余热余压再利用，实现节能减排上具有非常重要的意义。
[0010]本实用新型具有适应工况多，环保要求高，结构简单、紧凑，制造安装方便，检修方便，操作简单，成本低，便于维护，可长期平稳运行充分利用余热的特点。
[0011]四、
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构示意图；
[0013]图2为图1的俯视图。
[0014]五、
【具体实施方式】
[0015]多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉，由分流烟道1、进口烟道2、过热器3、过渡烟道
4、1号蒸发器5、脱硝装置6、2号蒸发器7、省煤器8、出口烟道9、脱硫装置10、汽包11、除盐水加热器12、烟气进口控制蝶阀13、烟气分流控制蝶阀I 14、烟气分流控制蝶阀II 15、脱硝控制蝶阀I 16、脱硝控制蝶阀II 17和烟囱18组成。除脱硝装置6、脱硫装置10外均为模块化结构，余热锅炉布置形式为顺烟气流向呈“ η ”形布置。所有模块化结构的部件，均在制造厂内完成，在现场组装成一个整体。
[0016]133°C锅炉给水经省煤器8加热后进入汽包11，汽包11中的高温水在I号蒸发器5和2号蒸发器7中自然循环吸热后开始蒸发，形成汽水混合物进入汽包11进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽进入过热器3被加热成过热蒸汽。同时，省煤器8中的水在流经除盐水加热器12时加热管内低压的除盐水使其达到所需的温度供其它装置使用。
[0017]烟气由分流烟道I进入余热锅炉，通过烟气进口控制蝶阀13、烟气分流控制蝶阀I 14、烟气分流控制蝶阀II 15的控制可以一路进入，也可以分二路、三路进入余热锅炉，进而流经进口烟道2、过热器3、过渡烟道4、1号蒸发器5、脱硝装置6、2号蒸发器7、省煤器
8、出口烟道9、脱硫装置10。而且通过脱硝控制蝶阀I 16的控制，也可以将脱硝装置6短路，因为脱硝与不脱硝的温度都不会发生太大的变化，所以可以直接经过余热锅炉，不会对其余受热面产生影响。因此烟气的调节具有很大的灵活性，可以适应多工况的变化。烟气分流理念的引入和应用，满足了石油化工等行业多工况，脱硝、脱硫一体化的需要，填补了国内空白。
[0018]针对换热管较长的特点，锅炉的受热面采用蛇形翅片管结构，每个模块由若干组翅片蛇形管组成，它结构简单、紧凑、换热效率高，每组蛇形管横卧在模块内，为了防止蛇形管的震动，在适当的位置均设有支撑结构，防止管系的挠度变化。模块内壁敷设隔热衬里，以减少散热损失。
[0019]本实用新型为全钢架模块式结构，模块内壁敷设隔热衬里，以减少散热损失。由于受热面管束在烟气流程中顺列布置，不但优化了结构，而且有利于烟气流动和减少受热面的积灰。锅炉的受热面采用蛇形管结构，每个模块由若干组蛇形管组成，它结构简单、紧凑，每组蛇形管横卧在模块内，同时每组蛇形管在模块内自由膨胀且互不干涉和其它结构相比可避免由于结构复杂而引起的热应力。为减少积灰、降低排烟温度、提高锅炉效率，在每个模块上都设有吹灰器。同时为利于检修，每个模块均设一面活动的炉墙，方便蛇形管的更换。
[0020]脱硝装置位于两个蒸发器之间，通过烟道引出。脱硝设备及其操作平台位于余热锅炉的侧方，外部全是钢板和型钢搭构而成的钢架结构，脱硝装置在进口和出口处设有使烟气均布的导流板，内部每隔一定的距离布置一层催化剂单元，在易于磨损的部位加设了防磨板等，为了方便催化剂的更换和维修，在内部设有起吊装置，催化剂由喷枪喷入，与烟气中的氮氧化物反应，生成氮气和水。其主要设备有储罐、泵、喷枪及监控设备。反应完成后烟气再经过烟道返回余热锅炉。
[0021]脱硫装置位于余热锅炉的尾端，呈圆柱形与烟囱组成一体，这样布置节省了烟囱的高度。脱硫装置的主要设备是吸收塔，由吸收塔浆池和吸收区及除雾器区组成，最上面的喷淋层只布置与烟气逆流的喷嘴，其余喷淋层均布置有顺流和逆流双向喷射喷嘴。烟气中SOx的去除和石膏的生成就在吸收塔内完成，浆液通过喷嘴成雾状喷出。循环泵把吸收塔浆池中的浆液输送至喷淋层。SOx被喷淋浆液吸收，并与之反应。通过吸收区后的净烟气经位于吸收塔上部的除雾器后排入烟囱。
[0022]烟气进入余热锅炉有三个入口，通过烟气进口控制蝶阀、烟气分流控制蝶阀I和烟气分流控制蝶阀II的调节来控制烟气的流量，因而造成余热锅炉工况的多样化。调节烟气的流量主要是为了保证脱硝装置340°c的温度，只有在此温度下，才能使催化剂完全反应，进而除掉烟气中的氮氧化物。当烟气温度不足时，可以调小进口控制蝶阀，而打开烟气分流控制蝶阀I和烟气分流控制蝶阀II，使烟气直接进入蒸发器或脱硝装置，来保持脱硝装置中烟气的反应温度，这就造成了余热锅炉工况的多样化和复杂化。对余热锅炉的适应性提出了更高的要求，虽然余热锅炉的受热面一旦布置成型是无法更改的。但是为了适应这种多样化、复杂化的烟气流量的变化，只有通过调节工质的流量去适应烟气流量的变化。因此在DCS控制上也复杂化了，锅炉的操作上难度也加大。
[0023]本套装置采用三冲量控制并设置各工艺管道温度、压力、流量和液位和远传显示仪表。DCS的给水自动控制系统接收汽包水位信号、蒸汽流量和给水流量信号，其输出信号去控制给水调节阀调节给水流量，进而控制汽包水位保持基本不变，保证锅炉平稳运行。同时在二级过热器之间设有喷水减温器用来调节过热蒸汽出口的温度，以防过热器温度过高，进而生产满足并网要求的成品过热蒸汽。
【权利要求】
1.一种多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉，包括进口烟道(2)、过热器(3)、过渡烟道(4)、1号蒸发器(5)、2号蒸发器(7)、省煤器(8)、出口烟道(9)、汽包(11)、除盐水加热器(12)和烟囱(18)，其中进口烟道(2)、过热器(3)、过渡烟道(4)、1号蒸发器(5)、2号蒸发器(7)、省煤器(8)、出口烟道(9)均为模块化结构，各模块受热面顺烟气流向逆流布置，进口烟道(2)、过热器(3)、过渡烟道(4)、1号蒸发器(5)布置于装置的左侧，2号蒸发器(7)、省煤器(8)、出口烟道(9)布置于装置的右侧，左右两侧上部有烟道连通，余热锅炉整体呈“ η ”形布置，其特征是:在烟气进口处还连接有分流烟道(1)，分流烟道(I)分别经烟气进口控制蝶阀(13)连接进口烟道(2)，经烟气分流控制蝶阀I (14)连接过渡烟道(4)，经烟气分流控制蝶阀II (15)连接I号蒸发器(5)和2号蒸发器(7)。
2.根据权利要求1所述的多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉，其特征是:在I号蒸发器(5)和2号蒸发器(7)之间加装了脱硝装置(6)，在I号蒸发器(5)和2号蒸发器(7)之间有脱硝控制蝶阀I (16)，在脱硝装置(6)后部有脱硝控制蝶阀II (17)。
3.根据权利要求1所述的多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉，其特征是:在出口烟道(9)后面增加了脱硫装置(10)，脱硫装置(10)与烟? (18)组成一体。
4.根据权利要求2所述的多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉，其特征是:脱硝装置(6)在进口和出口处设有使烟气均布的导流板，内部每隔一定的距离布置一层催化剂单元，在易于磨损的部位加设了防磨板。
5.根据权利要求3所述的多工况脱硝脱硫一体化余热锅炉，其特征是:脱硫装置(10)的主要设备是吸收塔，由吸收塔浆池和吸收区及除雾器区组成，最上面的喷淋层只布置与烟气逆流的喷嘴，其余喷淋层均布置有顺流和逆流双向喷射喷嘴。
【文档编号】F23J15/02GK204005906SQ201420486477
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】黄少敏, 李军, 张旭亮, 王维, 孙洪滨, 张策, 张天成, 解冰川, 许岩 申请人:抚顺石油机械有限责任公司