CN113731113B - 一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统 - Google Patents

一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，包括至少1种粉剂、至少1套粉剂喷入装置、至少1套粉剂储存装置；粉剂储存装置通过管道与相对应地粉剂喷入装置连接；粉剂喷入装置的一侧部与粉剂储存装置连接，粉剂喷入装置的另一侧部插入SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中；粉剂在动力的作用下从粉剂储存装置进入粉剂喷入装置，再从喷入装置被喷入SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中，粉剂可选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫，从而减少硫酸氢铵的生成，从源头上去除造成空预器堵塞的硫酸氢铵，降低空预器受热面上硫酸氢氨和/或灰的沉积。具有工艺简单，设备成本低，所用粉剂价格低廉，建设及运营成本较低等特点。

Description

一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统
技术领域
本发明涉及一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，属于燃煤电站锅炉节能环保领域。
背景技术
随着我国环保标准的提高及环保执法的更加严格，燃煤电厂追求超高脱硝率往往会导致脱硝还原剂氨气的过量使用，从而引起燃煤电厂空气预热器堵塞的问题日益严重。
空气预热器(air preheater)也被简称为空预器，是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。空气预热器的作用，是将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。为空预器多用于燃煤电站锅炉，可分为管箱式、回转式两种。电站锅炉较常采用受热面回转式预热器。以回转式空气预热器为例说明空气预热器的原理，在工作时会缓慢的旋转，烟气会进入空预器的烟气侧后再被排出，而烟气中携带的热量会为空预器中的散热片所吸收，之后空预器缓慢旋转，散热片运动到空气侧，再将热量传递给进入锅炉前的空气。空预器作为锅炉重要的换热设备，其运行状况直接影响到锅炉的经济性及安全，目前国内绝大部分锅炉空预器均存在不同程度的积灰堵塞问题，尤其是投运脱硝装置后，空预器堵塞及腐蚀加重。
燃煤电厂锅炉烟气去除氮氧化物(NOx)，主要采用选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction，简称“SCR”)脱硝技术，在SCR化学反应结束后，反应过剩的还原剂NH3会在空预器中和三氧化硫(SO3，)以及氮氧化物(NO)反应生成硫酸氢铵(NH4HSO4)。
引起空预器堵塞的主要原因是硫酸氢铵(ABS)在空预器本体凝结并形成粘结，硫酸氢铵熔点为147℃，当烟气温度在：150～230℃范围内，随着烟气温度的降低，硫酸氢铵由气态液态一固态转化，硫酸氢铵在一定环境下，是一种非常粘稠的物质，因此极易在空预器换热元件上沉积。硫酸氢铵在空预器换热元件上沉积造成的危害：(1)形成的结垢难以去除，极易堵塞空预器，影响设备的安全运行，增加空预器的运行阻力，增加空预器的能耗；(2)导致空预器低温腐蚀严重，空预器漏风率明显上升。所谓空预器的漏风，即由送风机送至空预器的空气，未经炉膛燃烧换热直接漏到尾部烟气中。在引风机出力不变的情况下，漏风的增加势必造成锅炉燃烧所需的风量不足，且漏风的存在降低了空预器的效果，使一次风、二次风的温度降低，对煤粉的正常燃烧和制粉系统的正常工作造成很大的影响，增加了煤粉的不完全燃烧损失。同时，使炉膛内辐射换热的强度大大减弱，降低锅炉换热效率。未经燃烧的空气直接进入烟道，增加了烟气的流量，为了维持锅炉炉膛负压的稳定。必须增加引风机的出力，从而加大了电能的消耗。
现有涉及降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的技术方案中，专利号CN204853539U公开了一种利用热风再循环去除空预器硫酸氢氨的系统，该技术虽涉及去除空预器硫酸氢氨的，但该技术不能从源头治理空预器硫酸氢铵堵塞问题；专利号CN208124351U公开了一种回转式空气预热器防堵清堵系统，虽涉及防止空预器换热元件积灰堵塞和硫酸氢氨沉积问题，但该技术不能从源头治理空预器硫酸氢铵堵塞问题。上面两技术方案均是从空预器方面考虑采取措施，清洗已沉积到空预器上的硫酸氢铵来解决问题，未涉及通过减少到达空预器易沉积硫酸氢铵的数量，而从源头治理空预器硫酸氢铵堵塞问题。
CN204853539U和CN208124351U分别用于降低空预器的硫酸氢铵堵塞问题，CN204853539U通过高温气体对空预器烟风侧进入二次风侧交界区域冷端传热元件的连续集中吹扫，使硫酸氢氨随热风带离传热元件。属于硫酸氢铵沉积到空预器后的清除思路，并非从源头治理空预器硫酸氢铵堵塞问题。
CN208124351U通过设置热风喷射装置，对空预器一次风仓冷端换热元件进行热风吹扫，实现清扫空预器换热元件的积灰和硫酸氢氨沉积物。也属于硫酸氢铵沉积到空预器后的清除思路，也并非从源头治理空预器硫酸氢铵堵塞问题。
发明内容
为解决燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的问题，本发明提出了一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，该系统通过向SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中喷入可选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫的粉剂，该粉剂可选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫，从而减少硫酸氢铵的生成，吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫后的该粉剂也不易沉积到空预器上，从源头上去除造成空预器堵塞的硫酸氢铵；另外所用粉剂还可促进微细颗粒灰成核形成大颗粒灰，大颗粒灰动能较大不易沉积，降低空预器受热面上硫酸氢氨和/或灰的沉积。该系统具有工艺简单，设备成本低，所用粉剂价格低廉，建设及运营成本较低等特点。本发明的主要目的在于解决燃煤电站空预器因硫酸氢铵堵塞的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，包括至少1种粉剂、至少1套粉剂喷入装置、至少1套粉剂储存装置；粉剂储存装置通过管道与相对应地粉剂喷入装置连接；粉剂喷入装置的一侧部与粉剂储存装置连接，粉剂喷入装置的另一侧部插入SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中；粉剂在动力的作用下从粉剂储存装置进入粉剂喷入装置，再从喷入装置被喷入SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中，粉剂可选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫。
进一步，所述的粉剂可选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫；该粉剂，它由以下原料的质量分数制成：
原料 质量百分数
硅藻土 0～12％
蛭石 0～10％
Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> 0.5～5％
CuSO<sub>4</sub> 0～2％
H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> 1～5％
粉煤灰 70～95％
活性白土 0～5％
进一步地，粉剂储存装置包括粉剂储存罐、粉剂称量单元和粉剂推送单元；粉剂称量单元通过管道一侧与粉剂储存罐连接，另一侧与粉剂推送单元连接；粉剂推送单元通过管道另一侧与引射装置粉源入口。
进一步地，粉剂喷入装置包括至少1台风机、至少1个引射装置和至少1个喷口(或喷嘴)；风机的出口与引射装置的气源入口连接；引射装置的粉源入口通过管道与粉剂推送单元连接；引射装置的出口通过管道与喷口(或喷嘴)连接；喷口(或喷嘴)位于SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中；风机的入口气源为SCR脱硝反应器与喷口(或喷嘴)之间烟道中的烟气、空气预热器与喷口(或喷嘴)之间烟道中的烟气、空气预热器与除尘装置之间烟道中的烟气、除尘装置与脱硫装置之间烟道中的烟气、一次风、二次风或空气；
进一步地，粉剂喷入装置包括至少1个喷口(或喷嘴)，该喷口(或喷嘴)位于SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中，喷口(或喷嘴)的数量和布置方式有流场模拟计算的结果确定；
进一步地，为了从喷口(或喷嘴)喷入烟道中的粉剂在烟道中均匀分布，在烟道中喷口(或喷嘴)的上游或下游安装导流、扰流或其他类型不同形状的结构体；
进一步地，喷入烟道中粉剂的质量由锅炉的工况、SCR脱硝反应器(8)与空气预热器(9)之间烟道中氨气浓度及三氧化硫浓度计算确定；
进一步地，风机(3)入口气源的量根据喷入烟道中粉剂的质量确定；
进一步地，粉剂从粉剂储存罐(4)分别经过粉剂称量单元(5)、粉剂推送单元(6)和喷口(1)，喷入SCR脱硝反应器(8)与空气预热器(9)之间烟道中，粉剂选择性吸附烟气中的氨气和/或三氧化硫，从而减少硫酸氢铵生成，同时粉剂可与微细颗粒灰成核形成大颗粒灰，大颗粒灰动能较大不易沉积，从而降低空预器受热面上硫酸氢氨和/或灰的沉积。
进一步地，所述的一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统工作原理：
通过向SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中喷入可选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫的粉剂，从而减少硫酸氢铵的生成，吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫后的该粉剂也不易沉积到空预器上，从源头上去除造成空预器堵塞的硫酸氢铵，另外所用粉剂还可促进微细颗粒灰成核形成大颗粒灰，大颗粒灰动能较大不易沉积，降低空预器受热面上硫酸氢氨和/或灰的沉积。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果。
本发明提出了一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，该系统通过向SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道喷入可选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫的粉剂，从而减少硫酸氢铵的生成，从源头上去除造成空预器堵塞的硫酸氢铵，另外所用粉剂还可促进微细颗粒灰成核形成大颗粒灰，大颗粒灰动能较大不易沉积，降低空预器受热面上硫酸氢氨和/或灰的沉积。该系统具有工艺简单，设备成本低，所用粉剂价格低廉，建设及运营成本较低等特点。
附图说明
图1是一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统结构示意图。
图2是喷口的布设示意图。
图中：1、喷口(或喷嘴)，2、引射装置，3、风机，4、粉剂储存罐，5、粉剂称量单元，6、粉剂推送单元，7、管道，8、SCR脱硝反应器，9、空气预热器，10、烟道，11、除尘装置，12、脱硫装置。
具体实施方式
以下结合图，以某600MW燃煤机组降低空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统为例，对本发明作进一步说明。
某600MW燃煤机组降低空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，在50％BMCR工况时，烟气量为湿基、实际氧、标准态116×104Nm3/h，粉尘量为32g/Nm3，SCR脱硝反应器出口处烟气温度为355℃，空气预热器入口上游烟道11m处截面为8676mm×3962mm的矩形。如图1，喷口(1)布置于空气预热器(9)入口上游烟道11m处截面位置，如图2所示，共布置2个喷口(1)；风机(3)入口气源可来自于空气；喷入烟道中粉剂的质量由锅炉的工况、SCR脱硝反应器(8)与空气预热器(9)之间烟道中氨气浓度及三氧化硫浓度计算确定；风机(3)入口气源的量根据喷入烟道中粉剂的质量确定；粉剂从粉剂储罐(4)分别经过粉剂称重单元(5)、粉剂推送单元(6)和喷口(1)，喷入SCR脱硝反应器(8)与空气预热器(9)之间烟道中，粉剂选择性吸附烟气中的氨气和/或三氧化硫，从而减少硫酸氢铵的生成，同时粉剂可与微细颗粒灰成核形成大颗粒灰，大颗粒灰动能较大不易沉积，从而降低空预器受热面上硫酸氢氨和灰的沉积。粉剂选择性吸附烟气中的氨气和/或三氧化硫后，通过空气预热器(9)，然后大部分被除尘装置(11)捕获，极少部分进入脱硫装置(12)被捕获。
最后说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明，而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述实施方式对本发明已进行了详细的描述，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，其特征在于：包括至少1种粉剂、至少1套粉剂喷入装置、至少1套粉剂储存装置；粉剂储存装置通过管道与相对应地粉剂喷入装置连接；粉剂喷入装置的一侧部与粉剂储存装置连接，粉剂喷入装置的另一侧部插入SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中；粉剂在动力的作用下从粉剂储存装置进入粉剂喷入装置，再从喷入装置被喷入SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中，粉剂能够选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和/或三氧化硫；
所述的粉剂能够同时选择性吸附硫酸氢铵的前驱物氨气和三氧化硫，该粉剂由以下原料的质量分数制成：
硅藻土质量百分数为0～12％，蛭石质量百分数为0～10％，Ca3(PO4)2质量百分数为0.5～5％，CuSO4质量百分数为0～2％，H3PO4质量百分数为1～5％，粉煤灰质量百分数为70～95％，活性白土质量百分数为0～5％。
2.根据权利要求1所述的一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，其特征在于：粉剂储存装置包括粉剂储存罐、粉剂称量单元和粉剂推送单元；粉剂称量单元通过管道一侧与粉剂储存罐连接，另一侧与粉剂推送单元连接；粉剂推送单元通过管道另一侧与引射装置粉源入口。
3.根据权利要求1所述的一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，其特征在于：粉剂喷入装置包括至少1台风机，至少1个引射装置和至少1个喷口；风机出口与引射装置气源入口连接；引射装置粉源入口通过管道与粉剂推送单元连接；引射装置出口通过管道与喷口连接；喷口位于SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中；风机入口气源来自于空气、SCR脱硝反应器与喷口之间烟道中的烟气、空气预热器与喷口之间烟道中的烟气、空气预热器与除尘装置之间烟道中的烟气、除尘装置与脱硫装置之间烟道中的烟气、一次风或二次风。
4.根据权利要求1所述的一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，其特征在于：粉剂喷入装置包括至少1个喷口，该喷口位于SCR脱硝反应器与空预器之间的烟道中，喷口的数量和布置方式有流场模拟计算的结果确定。
5.根据权利要求1所述的一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，其特征在于：在烟道中喷口的上游或下游安装导流、扰流的结构体。
6.根据权利要求1所述的一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，其特征在于：喷入烟道中粉剂的质量由锅炉的工况、SCR脱硝反应器(8)与空气预热器(9)之间烟道中氨气浓度及三氧化硫浓度计算确定。
7.根据权利要求1所述的一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，其特征在于：风机(3)入口气源的量根据喷入烟道中粉剂的质量确定。
8.根据权利要求2所述的一种用于降低燃煤电站空气预热器硫酸氢铵堵塞的系统，其特征在于：粉剂从粉剂储存罐(4)分别经过粉剂称量单元(5)、粉剂推送单元(6)和喷口(1)，喷入SCR脱硝反应器(8)与空气预热器(9)之间烟道中，粉剂选择性吸附烟气中的氨气和/或三氧化硫，减少硫酸氢铵的生成，粉剂与微细颗粒灰成核形成颗粒灰，降低空预器受热面上硫酸氢氨和/或灰的沉积；粉剂选择性吸附烟气中的氨气和/或三氧化硫后，通过空气预热器(9)，然后部分被除尘装置(11)捕获，部分进入脱硫装置(12)被捕获。
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