專利名稱：為了最佳scr操作控制煙道氣排氣溫度的系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及在煙道排氣裝置處使用SCR(選擇性的催化劑減少)系統來清除在那附近的煙道氣的鍋爐，并且尤其涉及上述鍋爐的最佳的溫度操作。
(2)背景技術在煙道煙道氣排氣裝置處操作帶有選擇性的催化劑減少系統(或SCR)時，催化劑的活動性取決于進入催化反應器的煙道氣溫度。當給定的催化劑工作在最佳性能的溫度(TPP)時，它具有最好的性能。例如，在消除NOX的典型SCR中，煙道氣中存在NOX的氨反應的最佳性能的溫度(通常是650°F)被最優化并且該催化反應所需的氨的數量減到最小。因此，為了經濟原因，進入催化反應器的期望氣體溫度應在所有負載保持在TPP。同樣，保持期望煙道氣溫度減少氨注入柵格(AIG)和催化劑內氨和/或硫酸鹽的形成。
然而，隨著鍋爐負載的降低，鍋爐排氣溫度會降至TPP之下。為了把氣體溫度增加到TPP，當前實踐是使用節熱器氣體旁路。該節熱器氣體旁路用于把節熱器上游較熱的氣體迂回成離開節熱器的較冷的氣體并與煙道氣混合。通過控制通過該旁路系統的氣體數量，可以在較低的鍋爐負載處保持趨近TPP的鍋爐排氣溫度，這通常導致低于TPP的煙道氣溫度。
同樣，在節熱器入口處混合節熱器給水和熱水的系統是眾所周知的。這些系統通稱為脫機循環系統并于80年代中期被開發。然而，該系統的設計并非用來提高來自節熱器的煙道氣溫度。該系統的主要目的是降低在鍋爐啟動和關閉期間節熱器入口集氣管的熱沖擊并且消除當鍋爐脫機并處于熱等待狀態時發生在鍋爐爐壁內的分層/過冷溫度效應。
因此，在各種鍋爐負載下需要較少物理空間以獲得期望的SCR的煙道氣溫度的較簡單的系統是合乎需求的。根據當前用于SCR應用的已知煙道氣旁路系統，需要靜態混合裝置、減壓片/板和熱混合裝置以在氣體混合物到達催化反應器之前作出不同溫度的煙道氣混合。在大多數應用中，流量、溫度的嚴格混合要求的取得以及在催化反應器之前反應物(如果已接收)的混合通常是困難的。
(3)發明內容本發明通過提供鍋爐的水流再循環系統，其中節熱器輸出端氣體流量和溫度的變化不如使用煙道氣旁路系統的溫度變化嚴重，更容易地達到最佳入口溫度處催化反應器氣體混合的要求，解決了與當前技術裝置有關的以及其它的問題。
為了達到目的，本發明通過使用鍋爐再循環系統來產生用于冷卻爐壁的來自循環系統的較高溫度的水流，在較低鍋爐負載下使用節熱器把煙道氣的出口溫度提高到期望的溫度。該再循環系統從汽筒循環鍋爐應用的下水管供應近飽和水流，或者對于直通鍋爐應用，從較低的鍋爐的上部區域內的流體混合位置獲得液體。在任一汽包或直通鍋爐應用中，較高溫度的水流被傳送到節熱器入口并與鍋爐的節熱器常態給水輸入流混合。兩條液體流的混合導致節熱器內較高的溫度流，它可被用于提高離開節熱器的煙道氣溫度。通過適當的調節輸入節熱器的不同液體流，可以對任意鍋爐負載獲得期望的煙道氣溫度。在整個負載范圍可以控制來自鍋爐再循環系統的近飽和水量(或對于直通鍋爐的較高溫度的爐壁水流)。計算表示，使用該系統時鍋爐爐壁的冷卻中不會發生催化效應(臨界熱流或煙道失效)。
鑒于上述可見，本發明的一個方面在于提供基于節熱器水流入口溫度的穩定的煙道氣溫度控制系統。
本發明的還有一個方面在于提供對應于上升節熱器水流入口溫度的上升溫度節熱器氣體輸出。
根據下面結合附圖考慮的對較佳實施例的描述，可以更全面地理解本發明的這些及其他方面。
(4)
圖中圖1是使用本發明的上升溫度節熱器水流入口的鍋爐水/流再循環系統的簡圖。
圖2是用于提升對應于上升溫度節熱器水流入口溫度的煙道氣溫度的控制系統的簡圖。
(5)具體實施方式
參考圖1和2，本發明使用不同的方法來獲得TPP鍋爐排氣溫度。在常態的鍋爐應用中，節熱器水流的一邊用于冷卻流過安裝在鍋爐內的表面的煙道氣。這里，修改鍋爐再循環系統(10)以從由旁通管(14)連接的下水管(12)得到近飽和的較高溫度的水流輸入到節熱器(18)的入口(16)。該入口(16)是T形入口，T的另一個輸入端提供來自管線(20)的常態給水流。通過管線(14)的水流由監視中的泵(22)所提供，流量F和壓力P傳感器安裝在泵(22)的兩側。如圖1虛線所示那樣提供節熱器(18)旁通管(24)，當不要求升高的水溫與來自管線(20)的正常節熱器(18)給水混合時，使下水管(12)飽和水從汽筒(26)再循環回流到旁通管(24)。
特別參考圖2，可以看見本發明的操作如下。為了如前所述的最佳操作，位于鍋爐煙道(32)的出口(32)上的SCR(28)需要提供給其入口的最佳煙道氣體溫度。為了實現該目標，在接近SCR(28)入口的管道(32)內安裝溫度傳感器(34)以監控煙道氣體溫度。表示實際煙道氣的信號沿著管線(36)傳輸到比較器位置(38)，該處具有沿著管線(40)輸入到那里的最佳溫度的設置點信號。這兩個信號間的任何差異產生沿著管線(42)到控制器(44)的誤差信號e，它控制閥門(46)的開啟以控制沿著管線(14)傳輸到T形管(16)的飽和溫度的水量，它將與來自管線(20)的常溫給水混合并被提供給節熱器(18)。
通過正常關閉閥門(48)使旁通管(24)關閉，該閥門通過沿著管線(50)傳輸到與非門(52)的誤差信號e來維持關閉。只要存在從比較器(38)到與非門(52)的正信號，就沒有信號沿著管線(54)被傳遞到閥門(48)，它將保持關閉。當誤差e信號變為表示煙道氣體溫度達到最優時的O，O信號會沿著管線(50)進入與非門(52)并且O信號會從控制器(44)沿著管線(56)進入與非門(52)。這將造成沿著管線(54)開啟正常關閉的閥門(48)的輸出控制信號以及沿著管線(58)關閉正常開啟的閥門(46)的信號。這建立旁路節熱器(18)的到下水管(12)的回流直至溫度降到650°F以下并且飽和水流會再次與節熱器(18)入口的常態給水混合。
顯而易見，隨著更飽和的水流被輸入到節熱器(18)的入口，節熱器(18)中的煙道溫度會上升并且，當與常態煙道氣混合時，會使SCR(28)入口處的溫度上升到最佳性能的溫度。
這里刪除了某些修改和構造的細節，因為它們對本領域的一般技術人員來說是顯而易見并為了清楚和可讀性，但它們完全在所附權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種對在其中安裝SCR裝置的入口保持最佳煙道氣體溫度的系統，其特征在于包括帶有在其中安裝在其煙道內的節熱器的鍋爐；其中的水流接近飽和溫度的鍋爐下水管；節熱器水流入口，提供常態給水和來自所述下水管的水流的混合；以及控制系統，混合水流入口以確保SCR入口的煙道溫度最佳。
2.如權利要求1提出的系統，其特征在于，所述控制系統包含用來監控煙道溫度的安裝在SCR入口的溫度傳感器和根據最佳SCR入口溫度和實際入口溫度的差異改變從所述下水管到所述節熱器水流入口的水量的控制器。
3.如權利要求3提出的系統，其特征在于包含連接到所述比較器的控制器，用于控制閥門改變從所述下水管到所述節熱器入口的水流。
4.如權利要求3提出的系統，其特征在于包含連接到所述比較器的控制器，用于控制閥門改變從所述下水管到所述節熱器入口的水流。
5.如權利要求4提出的系統，其特征在于包含一個旁路，當SCR入口溫度最佳時用來把來自所述下水管的水流連接到所述節熱器的水流出口。
6.一種鍋爐水流再循環系統，其特征在于包括帶有連接到鍋爐圓筒的下水管和節熱器的鍋爐；以及具有用來混合常態給水和來自所述下水管的水流的入口的所述節熱器。
7.如權利要求6提出的系統，其特征在于，所述入口內來自所述下水管的水流的混合是用固定的給水流完成的。
8.如權利要求6提出的系統，其特征在于，來自所述下水管的水量與來自鍋爐的實際和期望煙道氣體溫度之間的差異成比例。
全文摘要
通過混合鍋爐節熱器的常態入口給水和來自鍋爐下水管的近飽和水流以提升經過節熱器的煙道氣體溫度并把SCR入口提高到期望的最佳SCR操作溫度，可以實現保持鍋爐管道內安裝的SCR裝置的最佳煙道氣入口的系統。
文檔編號F22B37/00GK1447062SQ0310649
公開日2003年10月8日 申請日期2003年2月27日 優先權日2002年2月27日
發明者M·J·阿爾布雷克特, J·B·羅根 申請人:巴布考克及威爾考克斯公司