CN111306566A - 防止空气预热器abs堵塞的分离式空气预热系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统及方法，属于燃煤电站空预器的堵塞防治技术领域。本发明包括回转式空气预热器和闭式热媒水换热系统，回转式空气预热器与闭式热媒水换热系统相连通；回转式空气预热器内设置有冷段蓄热元件和热段蓄热元件；闭式热媒水换热系统包括热媒水烟气侧换热器、热媒水空气侧换热器、热媒水泵和热媒水流量调节阀；闭式热媒水换热系统中烟气与空气间的传热量根据需要可由热媒水流量进行调节，即系统出口烟温（排烟温度）在一定范围内可调。本发明能彻底解决燃煤电厂锅炉运行中因生成的ABS粘附换热面或硫酸凝结造成空预器堵塞严重的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，属于燃煤电站空预器的堵塞防治技术领域。
背景技术
燃煤电厂燃用的煤中含有硫份，燃烧时会生成SO3，其含量受煤种硫份高低等因素影响从几个ppm到几十个ppm。受烟气排放标准限制，燃煤电厂装设有SCR系统，用于对燃烧产生的NOx进行脱除。SCR系统脱除NOx的过程中会有一定浓度的氨逃逸，此外，SCR系统中的催化剂对烟气中SO2氧化成SO3具有一定的催化作用，造成SCR反应器中SO2被氧化成SO3的量可在0.3～2%范围内变化。
烟气中的SO3和NH3在一定条件下反应生成NH4HSO4，NH4HSO4在147--207℃温度范围呈液态，具有很强的粘性，极易粘附在空预器换热片表面，另外，空预器出口温度偏低时，烟气中的H2SO4凝结，从而对换热面造成腐蚀，同时，较强的粘性也极易粘附烟气中的飞灰，从而造成空预器进出口压差逐渐增大、堵塞逐渐加重，最终影响机组出力。针对空预器堵塞问题，电厂通常采用蒸汽吹灰或投用暖风器等方式来缓解，这一方面影响机组经济性，增加煤耗，另一方面堵塞问题并无法得到根本解决，在堵塞严重时则需停机用高压水进行冲洗，影响了机组负荷率。
现有的技术难以解决上述问题，如公开日为1997年10月22日，公开号为CN2265482的中国专利，其公开了一种锅炉空气预热器防堵装置，该锅炉空气预热器防堵装置安装于空气预热器内，在空预器上部增设了浮动网架，通过吊挂弹簧将浮动网架悬挂于空预器上部，空预器烟管内安装了除灰弹簧，除灰弹簧下端吊装了重锤，利用烟气扰动作用使浮动网架、除灰弹簧产生沉浮振动，将粘附在烟气管内粉煤灰不断刮除，以达到空气预热器防堵目的，但是NH4HSO4具有很强的粘性，刮除效果不理想，防堵效果较差。
基于以上原因，为有效地解决上述空预器受热面腐蚀及堵塞的问题，需开发新的防治空预器防腐蚀及堵塞的工艺系统。
发明内容
本发明是为了彻底解决燃煤电厂锅炉运行中因生成ABS粘附换热面凝固堵塞及SO3凝结造成空预器堵塞的问题，而提供的一种防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，其特征是，包括回转式空气预热器和闭式热媒水换热系统，所述回转式空气预热器与闭式热媒水换热系统相连通；所述回转式空气预热器内设置有冷段蓄热元件和热段蓄热元件，且冷段蓄热元件的高度大于热段蓄热元件的高度；所述回转式空气预热器的烟气侧进口连通有入口烟道，所述回转式空气预热器的烟气侧出口连通有出口烟道，所述回转式空气预热器的空气侧进口连通有入口冷二（一）次风道，所述回转式空气预热器的空气侧出口连通有热一次风道和热二次风道；所述闭式热媒水换热系统包括热媒水烟气侧换热器、热媒水空气侧换热器、热媒水泵和热媒水流量调节阀，所述热媒水烟气侧换热器设置在出口烟道内，所述热媒水空气侧换热器设置在入口冷二（一）次风道内，所述热媒水烟气侧换热器与热媒水空气侧换热器相连接，且热媒水泵和热媒水流量调节阀安装在热媒水烟气侧换热器与热媒水空气侧换热器连接的管道上。
进一步的，所述入口烟道、热一次风道和热二次风道连接在热段蓄热元件的一侧，所述出口烟道和入口冷二（一）次风道连接在冷段蓄热元件的一侧。
作为优选，所述闭式热媒水换热系统中，热媒水烟气侧换热器与烟气逆流布置，热媒水空气侧换热器与空气逆流布置。
作为优选，所述闭式热媒水换热系统中，换热面采用H型鳍片管。
进一步的，闭式热媒水换热系统将烟气侧热量传至空气侧（一次风侧和二次风侧）。
进一步的，回转式空气预热器与闭式热媒水换热系统（换热面分烟气侧和空气侧）共同组成锅炉的空气预热系统，闭式热媒水换热系统的烟气出口为锅炉出口边界，闭式热媒水换热系统的空气入口为锅炉入口边界。
进一步的，回转式空气预热器与闭式热媒水换热系统，实质上是分离的两级空气预热器，两者整体作为锅炉的空气预热系统。
进一步的，根据回转式空气预热器冷端综合温度的合理取值（ABS不易发生堵塞的经验值）确定出回转式空气预热器的蓄热元件总量（总高度），在冷段蓄热元件按其最大高度规格（按厂家规定）取值的情况下，计算出热段蓄热元件高度的设计取值。与传统设计的锅炉回转式空气预热器相比，热段蓄热元件明显缩短，其减小的吸热量由闭式热媒水换热系统完成。
进一步的，回转式空气预热器的冷端综合温度除了根据ABS不易发生堵塞的经验取值确定合理值外，还可根据详细的回转式空气预热器热力计算得到的蓄热元件壁温确定，即根据蓄热元件壁温确定NH4HSO4的凝结区均位于冷段蓄热元件（按其最大高度规格取值）的区域范围内（不跨层）。
所述的防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统的工作方法，其特征是，过程如下：SCR出口烟气经入口烟道进入回转式空气预热器，其后依次流经热段蓄热元件和冷段蓄热元件换热，最后，烟气流动进入闭式热媒水换热系统中的热媒水烟气侧换热器继续换热后排出；空气进入入口冷二（一）次风道，其后流经闭式热媒水换热系统中的热媒水空气侧换热器换热，最后，空气继续流动进入回转式空气预热器，经过冷段蓄热元件和热段蓄热元件后，被加热的高温空气进入热一次风道和热二次风道；烟气在降温过程中，凝结态的ABS沉积在冷段蓄热元件内，经配备的吹灰器吹扫而离开受热面。
由于要保证回转式空气预热器的冷端综合温度，其出口烟气温度选值较高，出口烟气所携带的热量会由闭式热媒水换热系统吸收，闭式热媒水换热系统的烟气与空气间的传热量根据需要可由热媒水流量来进行调节，即系统出口烟温（排烟温度）一定范围内可调。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：因有效的控制了ABS沉积区位于冷段蓄热元件（不跨层）而使得吹灰器可以有效吹扫，通过此途径解决了燃煤电厂锅炉运行中因ABS粘附换热面造成的空预器堵塞或硫酸凝结造成空预器堵塞的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：回转式空气预热器1、冷段蓄热元件2、热段蓄热元件3、入口烟道4、热二次风道5、热一次风道6、出口烟道7、热媒水烟气侧换热器8、热媒水空气侧换热器9、入口冷二（一）次风道10、热媒水泵11、热媒水流量调节阀12。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1，本实施例中，一种防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，包括回转式空气预热器1和闭式热媒水换热系统，回转式空气预热器1与闭式热媒水换热系统相连通；回转式空气预热器1内设置有冷段蓄热元件2和热段蓄热元件3，且冷段蓄热元件2的高度大于热段蓄热元件3的高度；回转式空气预热器1的烟气侧进口连通有入口烟道4，回转式空气预热器1的烟气侧出口连通有出口烟道7，回转式空气预热器1的空气侧进口连通有入口冷二（一）次风道10，回转式空气预热器1的空气侧出口连通有热一次风道6和热二次风道5；闭式热媒水换热系统包括热媒水烟气侧换热器8、热媒水空气侧换热器9、热媒水泵11和热媒水流量调节阀12，热媒水烟气侧换热器8设置在出口烟道7内，热媒水空气侧换热器9设置在入口冷二（一）次风道10内，热媒水烟气侧换热器8与热媒水空气侧换热器9相连接，且热媒水泵11和热媒水流量调节阀12安装在热媒水烟气侧换热器8与热媒水空气侧换热器9连接的管道上。
本实施例中，入口烟道4、热一次风道6和热二次风道5连接在热段蓄热元件3的一侧，出口烟道7和入口冷二（一）次风道10连接在冷段蓄热元件2的一侧。
本实施例中，闭式热媒水换热系统采用单泵运行方式设计，也可以按照一用一备设计两台热媒水泵11。
本实施例中，回转式空气预热器1是锅炉空气预热系统的第一级，闭式热媒水换热系统（换热面分烟气侧和空气侧）是空气预热系统的第二级。两者共同组成锅炉的空气预热系统。
本实施例中，闭式热媒水换热系统中，热媒水烟气侧换热器8与烟气逆流布置，热媒水空气侧换热器9与空气逆流布置。
本实施例中，锅炉每台回转式空气预热器1采用一套防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统。
本实施例中，热媒水空气侧换热器9分为一次风换热器和二次风换热器，分别位于各自冷一次风道和冷二次风道内。
工作方法：SCR出口烟气经入口烟道4进入回转式空气预热器1，其后依次流经热段蓄热元件3和冷段蓄热元件2换热，最后，烟气流动进入闭式热媒水换热系统中的热媒水烟气侧换热器8继续换热后排出，回转式空气预热器1的出口烟气热量由热媒水烟气侧换热器8吸收，热媒水烟气侧换热器8的出口烟温（排烟温度）根据需要由热媒水流量调整；空气进入入口冷二（一）次风道10，其后流经闭式热媒水换热系统中的热媒水空气侧换热器9换热，最后，空气继续流动进入回转式空气预热器1，经过冷段蓄热元件2和热段蓄热元件3后，被加热的高温空气进入热一次风道6和热二次风道5；烟气在降温过程中，凝结态的ABS沉积在冷段蓄热元件2内，经配备的吹灰器吹扫而离开受热面。
工作原理：SCR出口烟气经入口烟道4进入回转式空气预热器1换热，由于热段蓄热元件3的高度较小，进入冷段蓄热元件2的烟气温度较高，NH4HSO4凝结部位位于冷段蓄热元件2上并逐渐沉积，回转式空气预热器1差压逐渐上升，回转式空气预热器1的吹灰器进行吹扫，因NH4HSO4凝结区不跨层，在吹灰器扰动下沉积物较易清理。回转式空气预热器1的出口烟气进入闭式热媒水换热系统中进一步降低烟温排出。闭式热媒水换热系统为光管或鳍片管，在吹灰器的扰动作用下极易除灰而保持壁面洁净。闭式热媒水换热系统的出口烟气温度是锅炉的排烟温度，因可控制在较低温度下可使锅炉效率保持在较高水平。
本发明中提到的“ABS”是指硫酸氢铵，回转式空气预热器1的冷端综合温度指其入口空气温度和出口烟温之和，这对本领域技术人员而言是公知常识。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，其特征是，包括回转式空气预热器（1）和闭式热媒水换热系统，所述回转式空气预热器（1）与闭式热媒水换热系统相连通；所述回转式空气预热器（1）内设置有冷段蓄热元件（2）和热段蓄热元件（3），且冷段蓄热元件（2）的高度大于热段蓄热元件（3）的高度；所述回转式空气预热器（1）的烟气侧进口连通有入口烟道（4），所述回转式空气预热器（1）的烟气侧出口连通有出口烟道（7），所述回转式空气预热器（1）的空气侧进口连通有入口冷二（一）次风道（10），所述回转式空气预热器（1）的空气侧出口连通有热一次风道（6）和热二次风道（5）；所述闭式热媒水换热系统包括热媒水烟气侧换热器（8）、热媒水空气侧换热器（9）、热媒水泵（11）和热媒水流量调节阀（12），所述热媒水烟气侧换热器（8）设置在出口烟道（7）内，所述热媒水空气侧换热器（9）设置在入口冷二（一）次风道（10）内，所述热媒水烟气侧换热器（8）与热媒水空气侧换热器（9）相连接，且热媒水泵（11）和热媒水流量调节阀（12）安装在热媒水烟气侧换热器（8）与热媒水空气侧换热器（9）连接的管道上。
2.根据权利要求1所述的防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，其特征是，所述入口烟道（4）、热一次风道（6）和热二次风道（5）连接在热段蓄热元件（3）的一侧，所述出口烟道（7）和入口冷二（一）次风道（10）连接在冷段蓄热元件（2）的一侧。
3.根据权利要求1所述的防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，其特征是，所述闭式热媒水换热系统中，热媒水烟气侧换热器（8）与烟气逆流布置，热媒水空气侧换热器（9）与空气逆流布置。
4.根据权利要求1所述的防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，其特征是，所述闭式热媒水换热系统中，换热面采用H型鳍片管。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，其特征是，根据回转式空气预热器（1）冷端综合温度的合理取值确定出回转式空气预热器（1）的蓄热元件总量，在冷段蓄热元件（2）按其最大高度规格取值的情况下，计算出热段蓄热元件（3）高度的设计取值。
6.根据权利要求5所述的防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统，其特征是，回转式空气预热器（1）的冷端综合温度除了根据ABS不易发生堵塞的经验取值确定合理值外，也可以根据详细的回转式空气预热器（1）热力计算得到的蓄热元件壁温确定，即根据蓄热元件壁温确定NH4HSO4的凝结区均位于冷段蓄热元件（2）的区域范围内。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统的工作方法，其特征是，过程如下：SCR出口烟气经入口烟道（4）进入回转式空气预热器（1），其后依次流经热段蓄热元件（3）和冷段蓄热元件（2）换热，最后，烟气流动进入闭式热媒水换热系统中的热媒水烟气侧换热器（8）继续换热后排出；空气进入入口冷二（一）次风道（10），其后流经闭式热媒水换热系统中的热媒水空气侧换热器（9）换热，最后，空气继续流动进入回转式空气预热器（1），经过冷段蓄热元件（2）和热段蓄热元件（3）后，被加热的高温空气进入热一次风道（6）和热二次风道（5）；烟气在降温过程中，凝结态的ABS沉积在冷段蓄热元件（2）内，经配备的吹灰器吹扫而离开受热面。
8.根据权利要求7所述的防止空气预热器ABS堵塞的分离式空气预热系统的工作方法，其特征是，回转式空气预热器（1）的出口烟气热量由热媒水烟气侧换热器（8）吸收，热媒水烟气侧换热器（8）的出口烟温根据需要由热媒水流量调整。
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