CN104990452B - 一种解决空气预热器堵灰的智能在线冲洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种解决空气预热器堵灰的智能在线冲洗系统，该系统的冲洗装置穿过空气预热器烟气侧的烟道壁，冲洗装置的冲洗枪管安装在回转式空气预热器烟气出口侧，即空气预热器的底部，喷头向上布置。当火电厂煤粉锅炉烟道上回转式空气预热器蓄热元件发生堵塞，烟气侧进出口运行压差达到设计压力的1.2‑1.3倍时，启动高压冲洗系统运行，高压水从冲洗装置的冲洗枪管喷头喷出，喷射出高压射流从正在旋转的空气预热器底部向上对蓄热元件进行冲洗。本申请使用的“高压力小流量”的冲洗模式使得空气预热器的积灰能迅速地被冲下来，烟气换热器的通风阻力大为降低，漏风率减少，空气预热器换热效率提高，锅炉能耗也随之大大降低。

Description

一种解决空气预热器堵灰的智能在线冲洗系统

技术领域

本发明涉及粉尘冲洗设备的技术领域，特别地，涉及一种解决空气预热器堵灰的智能在线冲洗系统。

背景技术

空气预热器(air pre-heater)是通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面，用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。通常，电厂发电所使用锅炉的空气预热器位于锅炉的尾部(此处烟气和金属温度最低)，空气预热器的传热元件通常会出现严重堵灰的情况。这可能缘于酸产生的结垢，或者是空气预热器冷端太接近水露点，由露点冷凝引起的情况。对选择性催化还原转化系统的改造，烟气中SO₂向SO₃的转换增多，同时由于SCR装置氨逃逸生成硫酸氢铵，因烟温下降后硫酸氢铵的147℃以下为液态，且粘附性极强，空气预热器下部区域烟温低于147℃，液态的硫酸氢铵进一步加重空气预热器的堵灰。另外，在堵灰发生后，空气预热器的烟气侧和空气侧的压差过大，会使得空气从密封间隙漏至烟气侧，影响换热效果。并且，烟气中的SO₃会与水蒸气结合形成酸，烟气侧底端在温度较低情况下则易形成酸露，对蓄热元件形成腐蚀。

以往的解决该问题的方式多为停炉、冲洗、吹灰，得待空气预热器停炉后降至室温，再采用高压水枪对空气预热器进行冲洗。在电厂机组高度商业运行的今天，这种冲洗方式需要多次停炉，严重影响机组经济性；若不停炉，当空气预热器堵塞严重时，不但增加厂用电耗，而且造成机组降负荷运行，增加发电损失。并且，停炉后利用高压水进行人工冲洗，需要大量的水源进行大流量冲洗。

中国专利201410471091.7则公开了一种火力发电厂燃煤锅炉SCR脱硝系统空气预热器的在线清洗方法，将凝结水pH值调整为8.6—9.3，并加热至温度为80—90℃后作为冲洗水对空气预热器进行在线冲洗，冲洗压力0.5—1.0Mpa，冲洗过程需要人工手动控制枪管移动，无冲洗枪管的驱动装置。该种冲洗方式压力过小，且需调整冲洗水的pH值和温度，使用不方便。该种装置因由人工控制，随意性较大，极易控制不当。如长时间在一个点冲洗，有可能将此处蓄热元件冲坏。

中国专利201420510572.X还公开了新型电厂空气预热器或GGH的在线冲洗机，其由移动冲洗车和轨道构成；所述的移动冲洗车上固定设置有高压进水口、喷嘴、能够控制移动冲洗车位置的移动式推拉杆以及能够嵌入轨道的轴承；所述的轨道由槽钢、拉筋、小车入口组成。该种冲洗机的高压水出口位于具有一定高度的小车上，则限制了该车能冲洗的高度范围，例如入口较低、位置较下的地方是无法冲洗到位的。且冲洗过程需要人工手动控制枪管移动，无冲洗枪管的驱动装置。

另外，现有技术的冲洗方式多采用30Mpa以下的压力，水量较大，约为150-300L/min，该种“小压力大流量”的模式不但不能清除空气预热器内部的硬垢，还会在预热器底部造成大量水流无法快速排空，给预热器带来了新的问题。同时对于后部采用袋式收尘的除尘器，由于冲洗水流量大，冲洗水蒸发后不能完全干燥形成湿蒸汽，会造成袋式收尘器糊袋，除尘器运行阻力增大，通风电耗增加。

因此，推出一种无需停炉停机即可方便冲洗的冲洗装置成为本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种清除空气预热器堵灰的智能在线冲洗系统，以解决冲洗装置的冲洗范围受高度限制、冲洗工艺频繁停炉影响生产效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种解决空气预热器堵灰的智能在线冲洗系统，包括高压冲洗装置2以及与高压冲洗装置2相连接的高压冲洗机组1、电控柜3、上位机系统4、高压管道系统5；

所述高压冲洗装置2包括安装支架6、设置于所述安装支架6的前端的安装套筒7、设置于所述安装支架6的后端的驱动电机8、冲洗枪管9穿过所述安装套筒7，在所述安装支架6内设置有高压软管10，所述高压软管10一端与所述冲洗枪管9相连接，另一端连接高压水管接口11；高压软管10设置在金属拖链12上；冲洗枪管9通过导轮机构固定在“H”型钢道轨14上；

冲洗枪管9一端封闭，另一端通过高压连接接头与高压软管10相连；冲洗枪管9上安装3-6个冲洗喷头15，冲洗喷头15的开口方向为空气预热器的烟气侧底部；驱动电机8与蜗轮蜗杆传动机构17相连，蜗轮蜗杆传动机构17的蜗杆通过连接块18带动冲洗枪管9在“H”型钢道轨14上往复行进；连接块18与导向机构相连。

优选的，所述冲洗喷头15之间的间距为所述冲洗枪管9最大伸出长度的1/4-1/6，喷头的布置间距为1000-1100mm。

优选的，在道轨14的水平面上开设长度为250-350mm的长形孔13，相邻的长形孔与长形孔之间的间距为50-80mm；道轨14一端固定在烟道壁上，另一端固定在空气预热器转子的中心筒上，并根据现场实际情况在道轨14下部增加支撑架。

优选的，冲洗枪管9用卡箍固定在导向机构的连接块18上。

优选的，所述的高压软管10固定在拖链12上，高压软管10与拖链12竖向布置，拖链12下部设置导槽。

优选的，冲洗枪管9停止位的每个冲洗喷头15上方，设置两端与“H”型钢道轨14连接的倒U字形状的固定式防灰罩16；每个所述固定式防灰罩16对应一个所述冲洗喷头15。

优选的，喷嘴喷口直径为φ0.5-2.5mm，喷嘴的布置间距为1000-1100mm。

本申请还提供了一种清除空气预热器堵灰的方法，将高压在线冲洗装置安装在空气预热器下部出口侧，高压在线冲洗装置的冲洗枪管轨道设置在烟道壁和空气预热器转子的中心筒之间，冲洗枪管布置在空气预热器烟气侧的蓄热元件下部，枪管上的喷嘴正对着蓄热元件；

当烟气侧进出口运行压差达到设计压力的1.2-1.3倍时，启动冲洗系统，利用高压力、低流量的射流对空气预热器蓄热元件进行冲洗；高压水射流动压力为30-100Mpa，水量为50-120L/min。

优选的，冲洗喷头的喷口与被冲洗面之间的距离设置为150mm-500mm。

优选的，冲洗枪管在驱动电机的驱动力下进行步进式或者连续式的往复运动；

步进式时，每次步进距离为10mm-40mm；

连续式时，推进速度为5mm-10mm/min。

本发明具有以下有益效果：

本申请智能在线冲洗系统由高压冲洗机组、在线冲洗装置、电控设备、上位系统及高压管路组成；该装置能实现对空气预热器及GGH装置运行中进行在线冲洗，避免因为空气预热器严重堵塞造成发电机组不能带负荷问题，确保发电机组能安全满发。

本发明设置了可步进移动或者连续移动的冲洗枪管，该冲洗枪管管径不大，可以很便捷地穿过空气预热器的烟道壁，伸入到空气预热器烟气侧的蓄热元件下部，对工作面进行在线冲洗，即可以在不停炉、不停机情况下对冲洗面进行高压冲洗，从而使得冲洗效率大大提高。

本申请使用的冲洗水压力高达30-100Mpa，高压力容易冲掉硬垢，水量为50-120L/min，小流量确保冲洗水能迅速碰到灰垢雾化与蒸发。该“高压力小流量”的冲洗模式使得空气预热器蓄热元件表面的积灰、硬垢能迅速地被冲下来，且环保节能，不造成大量污水肆意横流的情况。且空气预热器的积灰被冲洗后，风阻大为降低，能耗也随之大大降低，换热效果可提高，发电机组煤耗下降。烟气侧和空气侧的压差减小，空气漏风的现象也随之减少，排烟损失和通风电耗也随之减少。

另外，常规在线冲洗时，烟气温度下降较大，一般下降10-15℃，而本发明空气预热器在线冲洗时，烟气温度下降可控制在5℃以内。可见本申请对于烟气降温有额外的辅助作用，可降低酸露的产生概率，减少低温段蓄热元件被腐蚀的可能性。

本发明可以实时监测冲洗效果，根据空气预热器蓄热元件堵塞情况，设定不同部位的冲洗时间和冲洗压力，确保冲洗效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的整体结构示意图；

图2是本发明优选实施例的高压冲洗装置整体结构俯视示意图；

图3是本发明优选实施例的安装支架的结构示意图；

图4是本发明优选实施例高压冲洗装置的安装结构示意图；

其中，1、高压冲洗机组，2、高压冲洗装置，3、电控柜，4、上位机系统，5、高压管道系统，6、安装支架，7、安装套筒，8、驱动电机，9、冲洗枪管，10、高压软管，11、高压水管接口，12、金属拖链，13、长形孔，14、道轨，15、冲洗喷头，16、固定式防灰罩，17、蜗轮蜗杆传动机构，18、连接块，19、卡箍；

01、中心筒，02、轴，03、蓄热元件，04、烟道壁。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1至图3，本申请提供了一种清除空气预热器堵灰的冲洗装置，包括高压冲洗装置2以及与高压冲洗装置2相连接的高压冲洗机组1、电控柜3、上位机系统4、高压管道系统5，其中，高压冲洗机组1为高压冲洗装置2提供高压水源，电控柜3用于控制高压冲洗装置2枪管的运动和停止、冲洗喷头的开启时间、水压大小和流量大小等，上位机系统4用于人机界面显示和互动，高压管道系统5则连接在高压冲洗机组1和高压冲洗装置2之间，用于运输高压水。并且，一套高压冲洗机组1可以同时连接多套高压冲洗装置2，同时冲洗多个空气预热器的蓄热元件(如图1所示的A和B)。

高压冲洗装置2包括安装支架6、设置于所述安装支架6的前端的安装套筒7、设置于所述安装支架6的后端的驱动电机8、冲洗枪管9穿过所述安装套筒7，在所述安装支架6内设置有高压软管10，所述高压软管10一端与所述冲洗枪管9相连接，另一端连接高压水管接口11。高压软管10的下部可设置钢制拖链12用于支撑，还可起牵引和保护作用，不仅提高了产品的耐磨强度，而且弯曲更灵活，阻力更小，使得高压折叠软管长时间使用不变形，不下垂。

冲洗枪管9一端封闭，另一端通过高压连接接头与高压软管10相连；冲洗枪管9用卡箍固定在导向机构的连接块18上。通过蜗轮蜗杆传动机构17带动冲洗枪管9进行往复运动。

通过导轮机构固定在“H”型钢道轨14上并在“H”型钢道轨14往复移动。导轮机构采用不锈钢材料制作，包括通过导轮横跨在“H”型钢两竖直侧面上的轴、位于“H”型钢两侧面内侧并套设在所述轴上的轴套和位于轴套上方的固定冲洗枪管9用的卡箍19，冲洗枪管安装在枪管托架上，跟随导轮的移动而移动。移动可为步进式或者连续式的，都不影响实施例的实现。“H”型钢道轨14的规格可为HW宽翼缘200×200mm、250×250mm、300×300mm，都不影响本申请实施例的实现。

根据空气预热器转子直径的大小，冲洗枪管9上的侧面上均等间距地设置有3-6个冲洗喷头15，冲洗喷头15为高压直流喷嘴，喷嘴的布置间距为1000-1100mm，冲洗喷头15的口径为φ0.8mm-φ2.4mm。高压水从高压水管接口6流至高压折叠软管4，然后流经冲洗枪管3，从冲洗喷头15中喷射出来直达被冲洗面。冲洗喷头之间的间距可为冲洗枪管最大伸出长度的1/4-1/6，以随着冲洗枪管的移动而改变冲洗喷头的绝对位置，利于找准空气预热器的各个死角进行冲洗。

为避免道轨14上积灰，在道轨14上开设长度为250-350mm长的长形孔13，相邻的长形孔13与长形孔13之间的间距为50-80mm，以使得掉落在道轨14表面的积灰容易下落至道轨14的下面，而不影响冲洗枪管3在道轨14上的移动。实际操作中，道轨14一端可固定在烟道壁上，另一端固定在空气预热器转子的中心筒上，则道轨14上的冲洗枪管3直对烟气侧的蓄热元件底部，利于冲洗。还可根据现场实际情况，在道轨14下部增加支撑架，以增强道轨14的强度，延长使用寿命。

所述的冲洗枪管9采用φ63×12mm的不锈钢管制作。

冲洗枪管9一端封闭，另一端通过高压连接接头与高压软管10相连；冲洗枪管9用卡箍19固定在导向机构的连接块18上。通过蜗轮蜗杆传动机构17带动冲洗枪管9进行往复运动。

所述高压软管10固定在金属拖链12上，高压软管10与金属拖链12竖向布置，金属拖链12下部设置导槽，用于固定和保护金属拖链12。当冲洗枪管9进行往复运动时，金属拖链12起保护高压软管10的作用。

为保护喷头的洁净，枪管引导机构7上设置有两端与“H”型钢道轨14连接的倒U字形状的固定式防灰罩，每个固定式防灰罩对应一个所述冲洗喷头15。在冲洗喷头不工作时，驱动电机会带动冲洗枪管移动至固定位，使得冲洗喷头回复至相应的固定式防灰罩之下，避免灰尘堵塞喷头。

在采用上述结构的冲洗装置时，可采用解决空气预热器堵灰的方法：

参见图4，将高压在线冲洗装置安装在空气预热器烟道侧的下部出口处(蓄热元件03的底部)。空气预热器的轴两侧为烟道和空气通道，内含蓄热元件的转子在水平方向匀速转动。箭头方向为烟气流动方向，空气在中心筒01的轴02另一侧反方向流动。一般来说，在空气预热器下部的空气温度为20℃左右，经过空气预热器之后的温度为320-340℃左右，而空气预热器上部的烟气携带大量热量和积灰，温度为350-400℃左右，经过空气预热器的换热后的烟气温度为115-140℃左右。烟气在经过空气预热器的蓄热元件(表面为凹凸不平的波浪或网格状)时，同时由于氨逃逸生成硫酸氢铵，因温度下降硫酸氢铵的147℃以下为液态，且粘附性极强，将携带的积灰粘附在蓄热元件表面，导致蓄热元件堵塞。

由于空气预热器下部温度较低，通常堵塞严重的部分在空气预热器蓄热元件下部1米高的区域。因此，为确保冲洗效果，本设计将冲洗装置的枪管与轨道布置在空气预热器的出口烟气侧下部，枪管上的喷嘴正对着蓄热元件，直接对堵塞严重的蓄热元件进行在线高压冲洗。

在空气预热器的烟气侧运行压差达到设计压力的1.2-1.3倍时，启动冲洗装置，冲洗装置的冲洗枪管伸长至空气预热器的底部，冲洗枪管侧面的喷头对准空气预热器蓄热元件底部；水流在所述冲洗喷头处的压强为30-100Mpa，水量为50-120L/min。“高压力小流量”的冲洗模式使得空气预热器的积灰能迅速地被冲下来，且环保节能。

冲洗喷头的喷口与被冲洗面之间的距离可设置为150mm-400mm，便于水流携带的高压发挥作用，使得水流直接冲击在被冲洗面表面上。

冲洗枪管在驱动电机的驱动力下可进行步进式或者连续式的伸长和收缩的往复运动；

步进式时，每次步进距离为10mm-40mm；

连续式时，推进速度为5mm-10mm/min；缓慢的推进可更精确地控制冲洗枪管的位置，使得冲洗更为精准。

以下为具体实施例：

实施例1、

空气预热器的烟气侧运行压差达到设计压力的1.2-1.3倍时，通过上位机系统、电控柜人工启动冲洗装置，冲洗装置的驱动电机驱使冲洗枪管伸长至空气预热器的底部，冲洗喷头的喷口与被冲洗面之间的距离为200mm，对准空气预热器隔板进行冲洗，水流在所述冲洗喷头处的压强为70Mpa，水量为60L/min。

某电厂1#炉和2#炉为350MW亚临界燃煤锅炉，空气预热器为回转式。冲洗的效果如下表所示：

从上表数据看，在冲洗之前，1#炉A侧、2#炉B侧的烟气侧压差值较高，堵塞较为严重。冲洗1#炉A侧、2#炉B侧之后，冲洗侧的压差下降较多，下降值为1.81kPa和2.28kPa左右。

并且，随着烟气侧压差值的降低，引风机电流也随之下降了35-45A，节电功率平均为353kW，两台机组每天节约厂用电33888kW.h。冲洗积灰也起到了降低电耗的作用，节点效果明显。

冲洗之前，两台炉的空气预热器在高负荷时烟气侧差压最大达4.7kPa，且出现了引风机失速的现象，机组最多只能承担280MW负荷；在线冲洗之后，机组可以达到满负荷350MW，差压也下降了2.25kPa左右，性能提升了20％以上。

并且，本申请冲洗系统在线冲洗空气预热器后，烟气侧的排烟温度下降了10-15℃，而采用其它方法对空气预热器冲洗时，烟气温度仅下降了5℃。可见本申请的冲洗方式提高空气预热器换热效率，降低锅炉排烟温度幅度较大，减少了锅炉排烟损失，节煤效果明显。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种解决空气预热器堵灰的智能在线冲洗系统，其特征在于，包括高压冲洗装置(2)以及与高压冲洗装置(2)相连接的高压冲洗机组(1)、电控柜(3)、上位机系统(4)、高压管道系统(5)；

所述高压冲洗装置(2)包括安装支架(6)、设置于所述安装支架(6)的前端的安装套筒(7)、设置于所述安装支架(6)的后端的驱动电机(8)、冲洗枪管(9)穿过所述安装套筒(7)，在所述安装支架(6)内设置有高压软管(10)，所述高压软管(10)一端与所述冲洗枪管(9)相连接，另一端连接高压水管接口(11)；高压软管(10)设置在金属拖链(12)上；冲洗枪管(9)通过导轮机构固定在“H”型钢道轨(14)上；

冲洗枪管(9)一端封闭，另一端通过高压连接接头与高压软管(10)相连；冲洗枪管(9)上安装3-6个冲洗喷头(15)，冲洗喷头(15)的开口方向为空气预热器的烟气侧底部；驱动电机(8)与蜗轮蜗杆传动机构(17)相连，蜗轮蜗杆传动机构(17)的蜗杆通过连接块(18)带动冲洗枪管(9)在“H”型钢道轨(14)上往复行进；连接块(18)与导向机构相连；

冲洗枪管(9)与“H”型钢道轨(14)布置在空气预热器的出口烟气侧下部，冲洗枪管(9)上的喷嘴正对蓄热元件。

2.根据权利要求1所述的智能在线冲洗系统，其特征在于，所述冲洗喷头(15)之间的间距为所述冲洗枪管(9)最大伸出长度的1/4-1/6，喷头的布置间距为1000-1100mm。

3.根据权利要求1所述的智能在线冲洗系统，其特征在于，在道轨(14)的水平面上开设长度为250-350mm的长形孔(13)，相邻的长形孔与长形孔之间的间距为50-80mm；道轨(14)一端固定在烟道壁上，另一端固定在空气预热器转子的中心筒上，并根据现场实际情况在道轨(14)下部增加支撑架。

4.根据权利要求1所述的智能在线冲洗系统，其特征在于，冲洗枪管(9)用卡箍固定在导向机构的连接块(18)上。

5.根据权利要求1所述的智能在线冲洗系统，其特征在于，所述的高压软管(10)固定在拖链(12)上，高压软管(10)与拖链(12)竖向布置，拖链(12)下部设置导槽。

6.根据权利要求1所述的智能在线冲洗系统，其特征在于，冲洗枪管(9)停止位的每个冲洗喷头(15)上方，设置两端与“H”型钢道轨(14)连接的倒U字形状的固定式防灰罩(16)；每个所述固定式防灰罩(16)对应一个所述冲洗喷头(15)。

7.根据权利要求1所述的智能在线冲洗系统，其特征在于，喷嘴喷口直径为φ0.5-2.5mm，喷嘴的布置间距为1000-1100mm。