CN107631320A - 一种空气预热器防堵灰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气预热器防堵灰方法，在二次风分仓的冷端构建防堵灰分仓，防堵灰分仓与一次风分仓相邻；中间热一次风漏风、热一次风以及冷二次风三股气源并联接入防堵灰分仓，且各股气源的气流大小可控；在上述防堵灰分仓中，可视堵灰倾向是否明显通入不同气体，包括中间热一次风漏风、热一次风以及冷二次风，兼顾空气预热器防堵与运行节能。本发明具有如下有益效果：成本低，运行可靠性高，具备较好的防止低温腐蚀和堵灰的能力，有利于提高锅炉系统运行的安全性与经济性。

Description

一种空气预热器防堵灰方法

技术领域

本发明涉及一种空气预热器防堵灰方法，属于空气预热器技术领域。

背景技术

回转式空气预热器(简称“空气预热器”)是一种用于大型电站锅炉的热交换设备，它利用锅炉烟气的热量来加热燃烧所需的空气，以此来提高锅炉的效率。

空气预热器关注的焦点问题主要包括堵灰、漏风率偏高、传热效率低、低温腐蚀严重等，这些问题长期影响着空气预热器以及整个锅炉系统的安全与经济运行。

上述问题由来已久，而且相互促进、相互影响。近年来，随着脱硝系统的普遍投运，空气预热器运行环境发生改变，上述堵灰问题变得尤为突出，治理困难、复杂。

目前燃煤电厂增设的烟气脱硝设施主要以选择性催化还原(SCR)技术为主。采用SCR脱硝工艺后，烟气中的部分SO₂将被脱硝催化剂氧化成SO₃，增加了烟气中SO₃的体积浓度，加之存在不可避免的氨逃逸现象，导致硫酸氢铵(NH₄HSO₄)等副产物的大量生成，且提高了烟气酸露点温度，导致低温腐蚀加剧。

上述副产物硫酸氢铵(NH₄HSO₄)在温度为146～207℃范围内，呈熔融状，会牢固粘附在空气预热器蓄热元件表面，使蓄热元件发生腐蚀和积灰，最终易引发堵灰，给机组的安全运行造成极大隐患。国内已有部分电厂因无法解决或缓解此问题而导致机组限负荷，甚至被迫停机。

当排烟温度低于酸露点时，硫酸蒸汽将凝结，硫酸液滴附着在冷端蓄热元件上，腐蚀蓄热元件。烟气的酸露点随着SO₃浓度的升高而提高，一般达130～160℃。由于脱硝系统增加了SO₂向SO₃的转化率，即提高了烟气中SO₃的浓度，且不少电厂为控制发电成本，实际煤种的硫份普遍高于设计煤种，因此，目前不少电厂的酸露点高于排烟温度，导致低温腐蚀(酸露点腐蚀)加剧，堵灰问题相当突出。

目前大型燃煤电厂空气预热器转子多为36仓格或48仓格结构，各仓格之间通过隔板分隔，隔板上安装有径向密封片，径向密封片与一定角度的扇形板配合形成双密封或三密封，从而减少正压空气(包括一次风和二次风)至负压烟气的泄漏量以及一次风至二次风的泄漏量。相邻扇形板之间的若干仓格构成各个分仓，典型的分仓结构分为三分仓和四分仓。三分仓空气预热器包括三个分仓：一个烟气分仓、一个一次风分仓和一个二次风分仓；四分仓空气预热器包括四个分仓：一个烟气分仓、一个一次风分仓和两个二次风分仓，且一次风分仓位于两个二次风分仓之间(目的是减少空气至烟气的泄漏量)。当空气预热器堵灰问题出现，上述各分仓通流面积变小，造成引风机、一次风机和送风机电耗大幅上升，排烟温度也随之上升，显著影响锅炉运行的经济性；而且还容易引发风机失速和喘振，严重时将导致锅炉限负荷甚至被迫停运，对锅炉运行的安全造成较大威胁。

发明内容

为了解决当前三分仓、四分仓空气预热器堵灰难题，本发明提供一种空气预热器防堵灰方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种空气预热器防堵灰方法，在二次风分仓的冷端构建防堵灰分仓，防堵灰分仓与一次风分仓相邻；中间热一次风漏风、热一次风以及冷二次风三股气源并联接入防堵灰分仓，且各股气源的气流大小可控；当机组处于70％负荷及以上且空气预热器烟气侧阻力未上升或上升不超过10％时，控制防堵灰分仓中仅通入冷二次风；当空气预热器烟气侧阻力上升超过20％时，控制防堵灰分仓中同时通入中间热一次风漏风和热一次风；其余情形下仅通入中间热一次风漏风。

上述采用反馈控制方式优化运行，以机组负荷和空气预热器烟气侧阻力参数作为主要反馈控制信号。

从一次风分仓和二次风分仓之间的热端扇形板中间出风口引出的热一次风漏风，称为中间热一次风漏风或热一次风至二次风漏风。扇形板中间指位于扇形板中心角的平分线上。

申请人经研究发现，机组处于高负荷段时空气预热器因内部烟气流速较高且排烟温度较高而不易堵灰，且机组高负荷段空气预热器的换热能力相对不足，若监测空气预热器烟气侧阻力未明显上升，则在防堵灰分仓中通入冷二次风，增加入炉空气的总吸热量，有利于节约运行能耗；若监测空气预热器烟气侧阻力小幅上升或虽未明显上升但机组不处于高负荷段，则优先在防堵灰分仓中通入中间热一次风漏风，这部分漏风在采用本发明技术之前是漏至二次风仓的热端，而采用本发明后，其中大部分将引至二次风仓冷端的防堵灰分仓中，额外增加的运行能耗较小，而又具备一定的防堵灰能力，且空气预热器堵灰一般呈加剧发展态势，在堵灰初期较容易控制；若监测空气预热器烟气侧阻力显著上升，此时在通入中间热一次风漏风的基础上，另直接通入热一次风，增大进入防堵灰分仓中的气体流量，在高温、高流速的气体作用下，蓄热元件表面的积灰较易清除，强化防堵灰的效果。

优选，当机组处于75％负荷及以上且空气预热器烟气侧阻力未上升或上升不超过5％时，控制防堵灰分仓中仅通入冷二次风；当空气预热器烟气侧阻力上升超过25％时，控制防堵灰分仓中同时通入中间热一次风漏风和热一次风；其余情形下仅通入中间热一次风漏风。

上述防堵灰分仓是本申请防堵灰的核心组成部分。为构建上述防堵灰分仓，二次风分仓与一次风分仓之间冷端扇形板的扇形角度大于热端扇形板扇形角度至少一个完整仓格的角度，且二次风分仓与一次风分仓之间冷端扇形板上设有沿着径向的防堵灰喷风口。

本申请径向指与转子径向一致的方向。沿径向设有防堵灰喷风口也即喷风口为沿扇形板径向设置的长条状，优选为扇形形状。上述扇形板扇形角度指扇形板的中心角角度。

中间热一次风漏风通过热一次风漏风风道由一次风分仓和二次风分仓之间的热端扇形板中间出风口引出、并通入防堵灰分仓；热一次风漏风风道上设置漏风隔绝门，漏风隔绝门上游的热一次风漏风风道与热一次风连通风道相连，热一次风连通风道与热一次风道相连，热一次风从热一次风道进入热一次风连通风道，并通过热一次风漏风风道通入防堵灰分仓；漏风隔绝门下游的热一次风漏风风道与冷二次风连通风道相连，冷二次风连通风道与冷二次风道相连，冷二次风从冷二次风道进入冷二次风连通风道，并通过热一次风漏风风道通入防堵灰分仓。

本申请热一次风连通风道是直接与热一次风道连通的风道，用于取热一次风。冷二次风连通风道是直接与冷二次风道连通的风道，用于取冷二次风。

当空气预热器无堵灰倾向或堵灰倾向不明显时，关断漏风隔绝门；

为了减少上述防堵灰的运行能耗，热一次风连通风道上设置热风隔绝门；冷二次风连通风道上设置冷风隔绝门。当空气预热器堵灰倾向较明显时，打开热风隔绝门，加大防堵灰分仓中的热一次风流量；当空气预热器无堵灰倾向或堵灰倾向不明显时，关闭漏风隔绝门、打开冷风隔绝门，上述防堵灰分仓中通入冷二次风，经蓄热元件吸热，增大了空气侧吸热面积，有利于降低排烟温度、提高锅炉效率。

申请人经研究发现，一次风分仓和二次风分仓之间扇形板所覆盖的区域存在一个过渡区，所述过渡区的压力低于一次风分仓的压力而高于二次风分仓的压力，因此从一次风分仓和二次风分仓之间的热端扇形板中间出风口引出的热一次风漏风(简称“中间热一次风漏风”)可自流至防堵灰分仓。上述中间热一次风漏风中绝大部分原先是直接漏入热二次风中的，而引出后将自流至二次风分仓的冷端，进入防堵灰分仓加热局部蓄热元件，再汇入热二次风中。由于主要利用了原先直接漏入二次风分仓的一次风，因此上述过程所消耗的能量较少，以较小的代价获取防堵灰的效果。本申请热一次风加热局部蓄热元件，使硫酸、硫酸氢铵等酸性液体气化，进而使积灰变得松散，加之相对高流速的气流作用，防堵灰效果相当突出。

为了调节防堵灰分仓中热一次风流量，热一次风连通风道上设置热风调节门。通过减小或增大开度，可调小或调大流量。

为了进一步增强空预器防堵效果并考虑尽量节能，上述热风调节门采用闭环反馈控制，反馈信号为冷端防堵灰分仓与二次风分仓的压差，控制目标是通过增大热风调节门开度保证冷端防堵灰分仓的压力不小于二次风分仓的压力，即冷端防堵灰分仓与二次风分仓的压差为非负值。进一步优选，上述控制目标是冷端防堵灰分仓与二次风分仓的压差为﹢50Pa。

申请人经研究发现，当冷端防堵灰分仓中通入热空气流量较低时，其压力会低于冷端二次风分仓的压力，导致冷二次风漏入防堵灰分仓中，与热空气混合后降低了其温度水平，影响其防堵灰效果；而当保证防堵灰分仓相对二次风分仓微正压的状态，可最大限度保证吹扫蓄热元件热空气的温度水平。

上述上游和下游均指气体正常流动方向的上游和下游，也即气体流动方向与上游到下游的方向是一致的。

上述防堵灰自身运行需要消耗能源，但减轻或避免堵灰问题又可获得比较可观的节能效益，综合效益是耗能还是节能，主要取决于运行方式与防堵灰的实际效果。若通入中间热一次风漏风，自身耗能较小，起到较好的防堵灰效果，是一种基本的运行模式；若在基本运行模式下，防堵灰效果不佳，则需要额外通入热一次风，加大进入防堵灰分仓中热一次风流量，强化防堵灰的效果，但此时自身耗能较大；若当前空气预热器无堵灰倾向或堵灰倾向不明显，上述基本运行模式可退出运行，在防堵灰分仓中仅通入冷二次风，此时无防堵灰效果，但也基本不额外消耗能源。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明空气预热器防堵灰方法，具有如下有益效果：成本低，运行可靠性高，具备较好的防止低温腐蚀和堵灰的能力，有利于提高锅炉系统运行的安全性与经济性。

附图说明

图1为实施例1中三分仓空气预热器防堵灰示意图。

图2为实施例2中四分仓空气预热器防堵灰示意图。

图3为本发明空气预热器防堵灰原理的示意图。

图中，1为防堵灰分仓，2为防堵灰喷风口，3为一次风分仓和二次风分仓之间的冷端扇形板，4为一次风分仓和二次风分仓之间的热端扇形板，5为热一次风漏风风道，6为蓄热元件，7为过渡区，8为漏风隔绝门，9为热风隔绝门，10为冷风隔绝门，11为热风调节门，12为出风口，13为热一次风，14为冷二次风；G为烟气分仓，A1为一次风分仓，A2为二次风分仓。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图1所示，一种三分仓空气预热器防堵灰方法，在二次风分仓的冷端构建防堵灰分仓，防堵灰分仓与一次风分仓相邻；中间热一次风漏风、热一次风以及冷二次风三股气源并联接入防堵灰分仓，且各股气源的气流大小可控；当机组处于70％负荷及以上且空气预热器烟气侧阻力未上升或上升不超过10％时，控制防堵灰分仓中仅通入冷二次风；当空气预热器烟气侧阻力上升超过20％时，控制防堵灰分仓中同时通入中间热一次风漏风和热一次风；其余情形下仅通入中间热一次风漏风。

为构建上述防堵灰分仓，二次风分仓与一次风分仓之间冷端扇形板的扇形角度大于热端扇形板扇形角度至少一个完整仓格的角度，且二次风分仓与一次风分仓之间冷端扇形板上设有沿着径向的防堵灰喷风口。

中间热一次风漏风通过热一次风漏风风道由一次风分仓和二次风分仓之间的热端扇形板中间出风口引出、并通入防堵灰分仓；热一次风漏风风道上设置漏风隔绝门，漏风隔绝门上游的热一次风漏风风道与热一次风连通风道相连，热一次风连通风道与热一次风道相连，热一次风从热一次风道进入热一次风连通风道，并通过热一次风漏风风道通入防堵灰分仓；漏风隔绝门下游的热一次风漏风风道与冷二次风连通风道相连，冷二次风连通风道与冷二次风道相连，冷二次风从冷二次风道进入冷二次风连通风道，并通过热一次风漏风风道通入防堵灰分仓。热一次风连通风道上设置热风隔绝门和热风调节门；冷二次风连通风道上设置冷风隔绝门。

三分仓空气预热器采用上述防堵灰方法，所获得的效益包括：1)避免堵灰造成的直接损失，如三大风机电耗上升、排烟温度上升、蓄热元件寿命过快损耗、机组非停等；2)常用的蒸汽吹灰频次可大幅降低，节约大量高品质的蒸汽；3)不再受堵灰问题的困扰，可深度挖掘锅炉排烟温度下降的空间，传统高耗能的防堵灰设备与系统，如暖风器和热风再循环系统均可停用、搪瓷蓄热元件更换为更高效的普通蓄热元件等，另外，蓄热元件可采用更高效的波形，有预留空间也可进一步增加蓄热面；4)允许脱硝系统更高的氨逃逸率而不致空气预热器堵灰，从而有利于控制NOx排放浓度在更低水平。

实施例2

如图2所示，一种四分仓空气预热器防堵灰方法，与实施例1所不同的是：四分仓空气预热器包括四个分仓：一个烟气分仓、一个一次风分仓和两个二次风分仓，且一次风分仓位于两个二次风分仓之间，一次风分仓和二次风分仓之间的热端扇形板的中间设有出风口，由于有两个二次风分仓，因此有两个出风口，中间热一次风漏风通过热一次风漏风风道从两个出风口引出。

实施例3

与实施例1所不同的是：热风调节门采用闭环反馈控制，反馈信号为冷端防堵灰分仓与二次风分仓的压差，控制目标是通过增大热风调节门开度保证冷端防堵灰分仓与二次风分仓的压差为﹢50Pa。

实施例4

与实施例1所不同的是：当机组处于75％负荷及以上且空气预热器烟气侧阻力未上升或上升不超过5％时，控制防堵灰分仓中仅通入冷二次风；当空气预热器烟气侧阻力上升超过25％时，控制防堵灰分仓中同时通入中间热一次风漏风和热一次风；其余情形下仅通入中间热一次风漏风。

Claims (8)

1.一种空气预热器防堵灰方法，其特征在于：在二次风分仓的冷端构建防堵灰分仓，防堵灰分仓与一次风分仓相邻；中间热一次风漏风、热一次风以及冷二次风三股气源并联接入防堵灰分仓，且各股气源的气流大小可控；当机组处于70％负荷及以上且空气预热器烟气侧阻力未上升或上升不超过10％时，控制防堵灰分仓中仅通入冷二次风；当空气预热器烟气侧阻力上升超过20％时，控制防堵灰分仓中同时通入中间热一次风漏风和热一次风；其余情形下仅通入中间热一次风漏风。

2.如权利要求1所述的空气预热器防堵灰方法，其特征在于：当机组处于75％负荷及以上且空气预热器烟气侧阻力未上升或上升不超过5％时，控制防堵灰分仓中仅通入冷二次风；当空气预热器烟气侧阻力上升超过25％时，控制防堵灰分仓中同时通入中间热一次风漏风和热一次风；其余情形下仅通入中间热一次风漏风。

3.如权利要求1或2所述的空气预热器防堵灰方法，其特征在于：二次风分仓与一次风分仓之间冷端扇形板的扇形角度大于热端扇形板扇形角度至少一个完整仓格的角度，且二次风分仓与一次风分仓之间冷端扇形板上设有沿着径向的防堵灰喷风口。

4.如权利要求1或2所述的空气预热器防堵灰方法，其特征在于：中间热一次风漏风通过热一次风漏风风道由一次风分仓和二次风分仓之间的热端扇形板中间出风口引出、并通入防堵灰分仓；热一次风漏风风道上设置漏风隔绝门，漏风隔绝门上游的热一次风漏风风道与热一次风连通风道相连，热一次风连通风道与热一次风道相连，热一次风从热一次风道进入热一次风连通风道，并通过热一次风漏风风道通入防堵灰分仓；漏风隔绝门下游的热一次风漏风风道与冷二次风连通风道相连，冷二次风连通风道与冷二次风道相连，冷二次风从冷二次风道进入冷二次风连通风道，并通过热一次风漏风风道通入防堵灰分仓。

5.如权利要求1或2所述的空气预热器防堵灰方法，其特征在于：热一次风连通风道上设置热风隔绝门；冷二次风连通风道上设置冷风隔绝门。

6.如权利要求1或2所述的空气预热器防堵灰方法，其特征在于：热一次风连通风道上设置热风调节门。

7.如权利要求6所述的空气预热器防堵灰方法，其特征在于：热风调节门采用闭环反馈控制，反馈信号为冷端防堵灰分仓与二次风分仓的压差，控制目标是通过增大热风调节门开度保证冷端防堵灰分仓的压力不小于二次风分仓的压力，即冷端防堵灰分仓与二次风分仓的压差为非负值。

8.如权利要求7所述的空气预热器防堵灰方法，其特征在于：控制目标是冷端防堵灰分仓与二次风分仓的压差为﹢50Pa。