CN110513713B - 一种具有清理功能的回转式空气预热器及其清理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有清理功能的回转式空气预热器及其清理方法，属于空气预热器技术领域。其中，具有清理功能的回转式空气预热器包括：壳体、设于壳体内的转子、转轴、第一风管以及第二风管，本发明通过在壳体内设置清理风道为转子上的蓄热元件提供单独的清理空间，清理风道通过第一风管从壳体的第一出风口引入热空气对蓄热元件进行清理，清理后的热空气通过第二风管进入第一风道，提高进入第一风道的空气的温度，实现热量的收集和重复利用，实现热量的收集和重复利用。与现有技术相比，本发明提升了空气预热器的清理效果，能够实现热量的收集与重复利用，同时结构简单，易于实现。

Description

一种具有清理功能的回转式空气预热器及其清理方法
技术领域
本发明属于空气预热器技术领域，尤其是一种具有清理功能的回转式空气预加热及其清理方法。
背景技术
在燃煤电厂中，燃煤锅炉烟气中的氮氧化合物的排放浓度具有严格的国家标准，目前，目前，燃煤电厂主要采用增设烟气脱硝系统对烟气进行处理，脱硝工艺主要采用选择性催化还原法(SCR)，在催化剂的作用下，利用NH3、液氮、尿素等还原剂与烟气中的NOX反应生成无毒无污染的N2和H2O，因该工艺简单，脱硝效率高，技术成熟等特点，被广泛应用到燃煤电厂。但是，在此过程中，会发生两个副反应，SO2+O2→SO3和NH3+SO3+H2O→NH4HSO4，对脱硝系统下游的空气预热器的运行产生不利影响。
空气预热器是燃煤锅炉的重要组成部分，其利用锅炉烟气的热量预先加热通往锅炉燃煤燃烧所需的空气，使空气预热到一定的温度来提高锅炉热交换性能，降低热量损耗，空气预热器主要由壳体和设置于壳体内的转子组成，壳体内划分有烟气道和空气道，转子本身通过隔板被划分成若干扇形蓄热区，每个蓄热区内设有蓄热元件，在工作过程中转子以1～3r/min转速旋转，处于烟气道内的蓄热元件被高温的烟气加热，在转子转动过程中，被加热的蓄热元件转动至空气道对其中的空气进行加热，被加热后的空气用于导入锅炉以供燃煤燃烧需要，转子转动一周，完成依次热交换。
烟气中SO3与水蒸气会结合生成硫酸蒸汽，且浓度愈高，烟气的酸露点愈高，可达140-160℃甚至更高，大量的H2SO4液滴不仅使空气预热器低温腐蚀问题加剧，而且更容易吸附飞灰；此外，生成的NH4HSO4在146-207℃温度范围内为液态，且具有非常强的粘性，极易捕捉飞灰，若不及时清理，粘附在蓄热元件表面的飞灰还会结成硬块，造成堵灰，使换热效率大幅降低，堵灰严重时，甚至需要停机后清理疏通。现有技术主要采用压力气体对蓄热元件上进行吹灰清理，该清理方法效果较差，且造成能源浪费。
发明内容
本发明提供了一种具有清理功能的回转式空气预加热及其清理方法，以优化现有空气预热器的性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有清理功能的回转式空气预热器，包括：壳体、设于壳体内的转子以及转轴，所述转子固定套接于转轴，所述转轴的一端和固定于机架上的驱动机构连接，所述壳体包括相对设置的热端和冷端，所述热端依次包括烟气进口、第一出风口、第二出风口以及清理出风口，所述冷端对应包括烟气出口、第一进风口、第二进风口以及清理进风口，所述烟气进口和烟气出口之间形成有烟气道，所述第一进风口和第一出风口之间形成第一风道，所述第二进风口和第二出风口之间形成第二风道，所述清理进风口和清理出风口之间形成清理风道，所述烟气出口与第一进风口、第一进风口与第二进风口、第二进风口与清理进风口、清理进风口与烟气出口、烟气进口与第一出风口、第一出风口与第二出风口、第二出风口与清理出风口、清理出风口与烟气进口之间设有扇形封板；
所述空气预热器还包括第一风管、第二风管以及信号处理系统，所述第一风管的一端与第一出风口连接，所述第一风管的另一端与清理进风口连接，所述第二风管的一端与清理出风口连接，所述第二风管的另一端与第一进气口连接，所述第一风管上设有电磁阀，所述第二风管靠近清理出风口的一端设有第一温度传感器，所述电磁阀和第一温度传感器与信号处理系统通讯连接。
在进一步的实施例中，所述空气预热器还包括有第二温度传感器，所述第二温度传感器设于壳体的内壁靠近第一出风口的一端，所述第二温度传感器与信号处理系统通讯连接，设置第二温度传感器可以实时检测第一出风口处的热空气的温度，当此温度达到设定温度后，再通过信号处理系统打开电磁阀使热空气进入清理风道对转子上的蓄热元件进行清理，提高了空气预热器清理过程的自动化程度，避免了因热空气温度未达到设定温度时直接清理造成的热量损失以及清理不彻底的问题。
在进一步的实施例中，所述第二风管上还设有用于将从清理出风口排出的热空气引入第一风道的高压风机，通过高压风机对进入第二风管内的热空气进行增压，并将增压后的热空气通过第一进风口鼓入第一风道使其与从第一进风口进入第一风道的冷空气混合，提高进入第一风道的空气的温度，从而实现热量的收集和重复利用。
在进一步的实施例中，所述壳体的清理进风口处设有清理进风板，所述清理进风板的上下端面上开有多个贯穿清理进风板的气孔，所述气孔远离第一风管的一端的直径小于气孔靠近第一风管的一端的直径，通过此设置，使得热空气通过气孔进入清理风道被压缩导致风束压力升高，从而提高清理效果。
在进一步的实施例中，所述气孔内壁上开设有以气孔中心轴线为旋转轴线的螺旋凹槽，通过此设置使热空气进入清理风道后形成旋转的风束，从多角度对蓄热元件进行清理，提高清理效果。
在进一步的实施例中，所述气孔的中心轴线和清理进风板的上下端面之间具有设定的倾斜角度，通过此设置使热空气进入清理风道后形成倾斜的风束，从底面和侧面对蓄热元件进行清理，提高清理效果。
在进一步的实施例中，所述清理进风板上的气孔靠近壳体一侧的数量大于远离壳体一侧的数量，因转子的蓄热元件靠近壳体的一侧温度较低，酸液凝结及积灰现象更为严重，通过增加清理进风板上的气孔靠近壳体一侧的数量来增大清理风道靠近壳体一侧风束的强度，从而提高清理效果。
在进一步的实施例中，所述第一风管和第二风管的外壁上包覆有保温套，保温套能够降低热空气通过第一风管和第二风管时的热辐射，同时能够避免第一风管和第二风管内外温度差造成的冷热变形，提高第一风管和第二风管的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有清理功能的空气预热器的清理方法，所述清理方法包括以下步骤：
首先，锅炉燃烧的热烟气从烟气进口进入烟气道对转子上的蓄热元件进行加热，同时从第一进风口和第二进风口鼓入空气，驱动机构带动转子转动，加热后的蓄能元件依次进入第一风道和第二风道，并对第一风道和第二风道内的空气进行加热，被加热后的空气从第一出风口和第二出风口通过管道进入锅炉中，同时，蓄热元件温度降低；
其次，第二温度传感器检测第一出风口处的空气的温度，并将第一温度信号实时传输至信息处理系统，当检测到的温度大于设定温度时，信息处理系统控制电磁阀打开，热空气通过第一风管经过清理进风口进入清理风道，对转子转动至清理风道中的降温后的蓄热元件进行加热和冲刷，使蓄热元件清洁；
然后，蓄热元件清理后的热空气从清理出风口进入第二风管，高压风机将进入第二风管的热空气进行增压并将其通过第一进风口鼓入第一风道，使其与从第一进风口进入的冷空气混合，提高进入第一风道的空气的温度，实现热量收集和利用；
最后，第一温度传感器检测清理出风口处的空气的温度，并将第二温度信号实时传输至信息处理系统，当检测到的温度大于设定温度时，信息处理系统控制电磁阀逐渐减少通过第一风管的热空气的流量，当检测到的温度持续3分钟保持设定温度时，信息处理系统控制电磁阀，使第一风管的空气流量稳定。
有益效果：本发明提出的具有清理功能的空气预热器，通过设立清理风道为蓄热元件清理提供单独的空间，其中清理风道的清理进风口通过第一风管连接于第一出风口，清理风道的清理出风口通过第二风管连接于第一进风口，第一风管从第一风道引入高温空气对清理风道中的蓄热元件进行清理，通过高温热解和吹拂，清理蓄热元件表面的酸液，降低积灰凝结，清理后的热空气通过第二风管进入第一风道，提高进入第一风道的空气的温度，实现热量的收集和重复利用。与现有技术相比，本发明提升了空气预热器的清理效果，能够实现热量的收集与重复利用，同时结构简单，易于实现。
附图说明
图1是本发明的结构半剖图。
图2是本发明的壳体从上至下看的结构示意图。
图3是本发明的壳体从下至上看的结构示意图。
图4是本发明的结构示意图。
图5是本发明的清理进风板的结构示意图。
图6是本发明的清理进风板的剖面图。
图1至图6中的各标注为：壳体10、热端11、烟气进口111、第一出风口112、第二出风口113、清理出风口114、冷端12、烟气出口121、第一进风口122、第二进风口123、清理进风口124、扇形封板13、清理进风板14、气孔141、螺旋凹槽1411、转子20、转轴30、第一风管40、第二风管50、高压风机501、信号处理系统60、电磁阀70、第一温度传感器80、第二温度传感器90。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
经过申请人的研究分析，在空气预热器工作过程中，为了降低燃煤烟气中NOx的的排放，燃煤电厂多采用选择性催化方法(SCR)对烟气进行脱硝处理，在处理过程中，会产生SO3以及NH4HSO4，SO3与水蒸气会结合生成硫酸(H2SO4)蒸汽，大量的H2SO4液滴会造成空气预热器的腐蚀，同时也极易吸附飞灰；此外，NH4HSO4在液态状态下时具有非常强的粘性，也极易捕捉飞灰，若不及时清理，粘附在蓄热元件表面的飞灰还会结成硬块并形成堵灰，空气预热器堵灰不仅威胁到机组的安全运行，同时蓄热元件蓄热及加热性能大大下降，严重降低了空气预热器的热转换效率，造成热量资源的浪费。
如图1所示，本发明提供的具有清理功能的空气预热器，包括：壳体10、设于壳体10内的转子20以及转轴30。
具体的，本实施例中的转子20套接于转轴30并固定,转轴30的一端和驱动机构连接，驱动机构固定安装在机架上，驱动机构转动带动转轴30转动，转轴30转动带动转子20转动，转子20的周向面上通过隔板划分有若干蓄热区，每个蓄热区内设置于蓄热元件，本实施例中的转子20的转速2r/min，在实际运用中，转子20的转速范围一般在1～3r/min，操作者根据空气预热器大小及热转换效率确定合理的转速。
结合图2和图3，本实施例中的壳体10包括热端11和冷端12，其中热端11和冷端12相对设置，所述热端11包括烟气进口111、第一出风口112、第二出风口113以及清理出风口，烟气进口111和第一出风口112及清理出风口相邻，第二出风口113和第一出风口112及清理出风口相邻，并且烟气进口111、第一出风口112、第二出风口113以及清理出风口的形状均为扇形；所述冷端12对应包括烟气出口121、第一进风口122、第二进风口123以及清理进风口，烟气出口121分别与第一进风口122和清理进风口相邻，第二进风口123分别与第一进风口122及清理进风口相邻；所述烟气进口111和烟气出口121之间形成有烟气道、所述第一进风口122和第一出风口112之间形成第一风道，所述第二进风口123和第二出风口113之间形成第二风道，所述清理进风口和清理出风口之间形成清理风道；所述烟气出口121与第一进风口122、第一进风口122与第二进风口123、第二进风口123与清理进风口、清理进风口与烟气出口121、烟气进口111与第一出风口112、第一出风口112与第二出风口113、第二出风口113与清理出风口、清理出风口与烟气进口111之间设有扇形封板13。
结合图4，本实施例中的空气预热器还包括第一风管40、第二风管50以及信号处理系统60，所述第一风管40的一端与第一出风口112连接，所述第一风管40的另一端与清理进风口124连接，第一风管40从第一出风口112引入高温的空气，然后将高温的空气导入清理风道对转子20转动至清理风道中的蓄热元件进行清理，使凝结的H2SO4和NH4HSO4液滴气化，同时将吸附至蓄热元件上的灰尘吹落，所述第二风管50的一端与清理出风口114连接，所述第二风管50的另一端与第一进风口122连接，对蓄热元件进行清理后的包含有蒸发的H2SO4和NH4HSO4以及灰尘热空气通过第二风管50导入第一风道，提高从第一进风口122进入第一风道的冷空气的温度，实现热量的收集和重复利用；所述第一风管40上设有电磁阀70，该电磁阀70控制第一风管40中热空气的流量，所述第二风管50靠近清理出风口的一端设有第一温度传感器80，第一温度传感器80用于检测对蓄热元件进行清理后的热空气的温度，所述电磁阀70和第一温度传感器80与信号处理系统60通讯连接，信号处理系统60能够控制电磁阀70的开关状态。
本实施例中的空气预热器还包括第二温度传感器90，所述第二温度传感器90设于壳体10的第一风道靠近第一出风口112的一端，并且，第二温度传感器90与信号处理系统60通讯连接，空气从第一进风口122进入第一风道，处于烟道中的转子20上的高温的蓄热元件在转子20的转动下进入第一风道，蓄热元件和空气通过热交换使得空气温度升高，蓄热元件的温度降低，第二温度传感器90检测第一风道的第一出风口112处的热空气的温度，并将温度信号传输至信号处理系统60，信号处理系统60将其与设定的温度对比，控制电磁阀70的开关状态。
由于从第一进风口122进入第一风道的冷空气压力大于第二风管50内的热空气的压力，为了防止冷空气大量进入第二风管50，造成从清理出风口114排出的热空气回流，本实施例中，所述第二风管50上还设有高压风机501，对蓄热元件清理后的高温空气从清理出风口114进入第二风管50，高压风机501对进入第二风管50的热空气进行增压，并将增压后的热空气通过第一进风口122鼓入第一风道使其与从第一进风口122进入第一风道的冷空气混合，提高进入第一风道的空气的温度，降低了转子对第一风道内的空气加热的难度，实现热量的收集和重复利用。
结合图5，在进一步的实施例中，壳体10的清理进风口处设有清理进风板14，清理进风板14的形状为扇形结构，清理进风板14和壳体10内壁连接；清理进风板14的上端面和下端面之间开有多个贯穿清理进风板14的气孔141，并且，气孔141远离第一风管40的一端的直径小于气孔141靠近第一风管40的一端的直径，从第一风管40导入的热空气从气孔141进入清理风道，由于孔远离第一风管40的一端的直径小于气孔141靠近第一风管40的一端的直径，因此，空气通过气孔141时会被压缩，进入清理风道中的热空气的压力变大，对蓄热元件上清理效果更佳。
结合图6，在进一步的实施例中，气孔141内壁上开设有以气孔141中心轴线为旋转轴30线的螺旋凹槽1411，热空气通过气孔141时，在螺旋凹槽1411的引导下会发生旋转，形成旋转的风束，旋转的风束既具有竖直方向的冲击力也具有斜向的冲击力，从多角度对蓄热元件进行清理，进一步提升空气预热器的清理效果。
在本实施方式的另一个实施例中，气孔141的中心轴线和清理进风板14的上下端面之间具有设定的倾斜角度，热空气通过气孔141时会被引导成斜向的风束，斜向的风速能从底面和侧面对蓄热元件进行清理，与传统的竖直孔只能从底部清理蓄热元件相比，增加了蓄热元件的清理面，提高了空气预热器的清理效果。
由于转子20靠近壳体10一侧的蓄热元件更容易降温，因此也最容易导致H2SO4和NH4HSO4液化以及积灰，在进一步的实施例中，清理进风板14上的气孔141靠近壳体10一侧的数量大于远离壳体10一侧的数量，清理风道中靠近壳体10一侧的风束更加集中，清理效果也相应提高。
在进一步的实施例中，第一风管40和第二风管50的外壁上包覆有保温套，保温套主要采用保温棉制成，保温棉是一种无毒、无害、无污染的保温材料，具有一定的环保性，与人友好；通过设置保温套能够降低热空气通过第一风管40和第二风管50时的热辐射，降低热量损耗，同时，利用保温套能够避免第一风管40和第二风管50内外温度差造成的冷热变形，确保第一风管40和第二风管50的使用寿命。
本发明提供的具有清理功能的空气预热器的清理方法，主要包含以下过程：
首先，锅炉燃烧的热烟气从烟气进口111进入烟气道对转子20上的蓄热元件进行加热，同时从第一进风口122和第二进风口123鼓入空气，驱动机构带动转子20转动，加热后的蓄能元件依次进入第一风道和第二风道，蓄热元件和空气之间通过热交换使得第一风道和第二风道内的空气温度升高，同时，蓄热元件温度降低，被加热后的热空气从第一出风口和第二出风口排出后再通过管道进入锅炉中，对锅炉中的燃煤进行预热及干燥；
其次，第二温度传感器90检测第一出风口112处的空气的温度，并将第一温度信号实时传输至信息处理系统，当检测到的温度大于设定温度时，信息处理系统控制电磁阀70打开，热空气通过第一风管40的引导从清理进风口进入清理风道，对转子20转动至清理风道中的降温后的蓄热元件进行加热和冲刷，使蓄热元件清洁；
然后，对蓄热元件清理后的热空气从清理出风口114进入第二风管50，高压风机501将进入第二风管50的热空气进行增压并将其通过第一进风口122鼓入第一风道，使其与从第一进风口122进入的冷空气混合，提高进入第一风道的空气的温度；
最后，第一温度传感器80检测清理出风口处的空气的温度，并将第二温度信号实时传输至信息处理系统，当检测到的温度大于设定温度时，信息处理系统控制电磁阀70逐渐减少通过第一风管40的热空气的流量，当检测到的温度持续3分钟保持设定温度时，信息处理系统控制电磁阀70恒定，使第一风管40的空气流量稳定。
本发明提出的具有清理功能的空气预热器，通过设立清理风道为蓄热元件清理提供单独的空间，其中，清理风道的清理进风口通过第一风管40和第一出风口112连接，清理风道的清理出风口通过第二风管50和第一进风口连接，第一风管40从第一风道引入高温空气对清理风道中的蓄热元件进行清理，通过高温热解和吹拂，清理蓄热元件表面的酸液，降低积灰凝结，清理后的热空气通过第二风管50进入第一风道，提高从第一进风口122进入第一风道的冷空气的温度，降低转子对第一风道内的空气的加热难度，实现热量的收集和重复利用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种具有清理功能的回转式空气预热器，包括：壳体、设于壳体内的转子以及转轴，所述转子固定套接于转轴，所述转轴的一端和固定于机架上的驱动机构连接，其特征在于，所述壳体包括相对设置的热端和冷端，所述热端依次包括烟气进口、第一出风口、第二出风口以及清理出风口，所述冷端对应包括烟气出口、第一进风口、第二进风口以及清理进风口，所述烟气进口和烟气出口之间形成有烟气道，所述第一进风口和第一出风口之间形成第一风道，所述第二进风口和第二出风口之间形成第二风道，所述清理进风口和清理出风口之间形成清理风道，所述烟气出口与第一进风口、第一进风口与第二进风口、第二进风口与清理进风口、清理进风口与烟气出口、烟气进口与第一出风口、第一出风口与第二出风口、第二出风口与清理出风口、清理出风口与烟气进口之间设有扇形封板；
所述空气预热器还包括第一风管、第二风管以及信号处理系统，所述第一风管的一端与第一出风口连接，所述第一风管的另一端与清理进风口连接，所述第二风管的一端与清理出风口连接，所述第二风管的另一端与第一进风口连接，所述第一风管上设有电磁阀，所述第二风管靠近清理出风口的一端设有第一温度传感器，所述电磁阀和第一温度传感器与信号处理系统通讯连接；
所述空气预热器还包括有第二温度传感器，所述第二温度传感器设于壳体的内壁靠近第一出风口的一端，所述第二温度传感器与信号处理系统通讯连接；
所述第二风管上还设有用于将从清理出风口排出的热空气引入第一风道的高压风机。
2.根据权利要求1所述的空气预热器，其特征在于，所述壳体的清理进风口处设有清理进风板，所述清理进风板的上下端面上开有多个贯穿清理进风板的气孔，所述气孔远离第一风管的一端的直径小于气孔靠近第一风管的一端的直径。
3.根据权利要求2所述的空气预热器，其特征在于，所述气孔的内壁上开设有以气孔中心轴线为旋转轴线的螺旋凹槽。
4.根据权利要求2所述的空气预热器，其特征在于，所述气孔的中心轴线和清理进风板的上下端面之间具有设定的倾斜角度。
5.根据权利要求2所述的空气预热器，其特征在于，所述清理进风板上的气孔靠近壳体一侧的数量大于远离壳体一侧的数量。
6.根据权利要求1所述的空气预热器，其特征在于，所述第一风管和第二风管的外壁上包覆有保温套。
7.一种具有清理功能的空气预热器的清理方法，其特征在于，所述清理方法包括以下步骤：
步骤1：锅炉燃烧的热烟气从烟气进口进入烟气道对转子上的蓄热元件进行加热，同时从第一进风口和第二进风口鼓入空气，驱动机构带动转子转动，加热后的蓄能元件依次进入第一风道和第二风道，并对第一风道和第二风道内的空气进行加热，被加热后的空气从第一出风口和第二出风口通过管道进入锅炉中，同时，蓄热元件温度降低；
步骤2：第二温度传感器检测第一出风口处的空气的温度，并将第一温度信号实时传输至信息处理系统，当检测到的温度大于设定温度时，信息处理系统控制电磁阀打开，热空气通过第一风管经过清理进风口进入清理风道，对转子转动至清理风道中的降温后的蓄热元件进行加热和冲刷，使蓄热元件清洁；
步骤3：对蓄热元件清理后的热空气从清理出风口进入第二风管，高压风机将进入第二风管的热空气进行增压并将其通过第一进风口鼓入第一风道，使其与从第一进风口进入的冷空气混合，提高进入第一风道的空气的温度，实现热量收集和利用；
步骤4：第一温度传感器检测清理出风口处的空气的温度，并将第二温度信号实时传输至信息处理系统，当检测到的温度大于设定温度时，信息处理系统控制电磁阀逐渐减少通过第一风管的热空气的流量，当检测到的温度持续3分钟保持设定温度时，信息处理系统控制电磁阀，使第一风管的空气流量稳定。
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