CN113983488A - 一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统及方法。该系统在送风机出口的暖风器后将二次风道分割为防堵风通道和二次风通道，防堵风通道在进入空预器前通过热管换热器与烟气旁路内的高温烟气进行换热，加热防堵风通道空气的烟气有两路来源，分别是省煤器入口烟气、空预器入口烟气，通过调整两路烟气配比，可实现旁路烟道内烟温保持340℃以上，将防堵风加热至330℃以上，并将空预器换热元件上的硫酸氢铵携带出去，并经热量回收单元回收防堵热风的热量。由于烟气旁路和防堵风热量回收单元可实现单独隔离，当烟气旁路或者防堵风回收单元出现硫酸氢铵堵塞时，可通过隔离检修的方式进行冲洗、清扫处理。

Description

一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统及方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统及方法，属于火力发电厂燃煤锅炉空预器防堵塞技术领域。

背景技术

空预器堵塞的机理主要是因为上游SCR脱硝系统的逃逸氨与烟气中的SO3、水蒸气结合生成硫酸氢铵（NH4HSO4）或硫酸铵（(NH4)2SO4）。有研究表明，当烟气中SO3浓度较高时，主要发生的反应是：NH3+H2O+SO3→NH4HSO4；当烟气中NH3浓度较高时，主要发生的反应是：NH3+H2O+SO3→(NH4)2SO4。硫酸氢铵（NH4HSO4）或硫酸铵（(NH4)2SO4）具有很强的粘附性和腐蚀性，其在140~290℃时，会从液态转为固态，因此空预器冷端极易发生严重的堵塞现象。

治理空预器堵塞的根源，在于优化提升SCR脱硝系统的综合性能，减少氨逃逸量。而对于部分机组而言，SCR脱硝催化剂运行20000小时后，即大概率会发生多区域催化剂活性降低、堵塞，脱硝效率下降的问题，已无法单纯靠喷氨优化调整来提升SCR脱硝综合性能，而不得不选择加大喷氨量，加剧了空预器堵塞现象。

目前关于空预器防堵处理的相关专利如下：

CN 112066357 A提出在空气预热器出口的一次风管路上抽取热风，进入冷端加热二次风侧低温区的清洗风分仓，提高清洗分仓内的流体的温度到硫酸氢氨结露温度(按207℃)以上，使硫酸氢氨在此区域内迅速由液态转化为气态，同时利用流体的高流速，能够使飞灰无粘附基础随热风带走，携带硫酸氢氨的清洗热风作为贴壁风进入炉膛。

CN 111853847 A提出一种电热式空预器硫酸氢铵堵塞防治装置，采取电热式空预器，在空预器硫酸氢铵沉积区蓄热元件中嵌入电热金属丝，使得升温更加便捷精准，能有效的防治空预器硫酸氢铵堵塞，减少空预器冷端吹灰投用时长。

CN 111981501 A是将除尘器与引风机之间加一个换热器，用于加热二次风，提高二次风初始温度，期望能够缓解空预器堵塞。

CN 111271727 A提出在空预器后的烟道中设置烟气换热器，回收烟气余热，用于加热空预器入口冷风，从而提高空预器冷端温度，将硫酸氢铵堵塞的风险转移至空预器下游的烟气换热器中；间隙性地将烟气换热器的局部的金属壁温提升至232℃以上，使已经附着在该部分烟气换热器表面的固态硫酸氢铵挥发，从而达到完全消除空预器及尾部余热利用设备硫酸氢铵沉积。

CN 111306568 A提出在回转式空预器转向烟气分仓之前的风分仓和烟气分仓之前设置一个预热仓，使用循环热一次风由上至下预热蓄热元件，提高蓄热元件进入烟气分仓时的温度，从而达到降低硫酸氢铵（简称ABS）沉积区域的目的，使其更容易被吹灰器清除。

CN 111068477 A提出利用烟气再循环烟道引入省煤器入口的高温烟气至空预器加热蒸发高粘性的硫酸氢铵，然后将携带硫酸氢氨的烟气引至SCR入口，与原烟气一起参与脱硝反应。

CN 111013377 A一种独立可调式四分仓空预器防堵塞的结构及方法，该专利提出设置一个单独的热风循环仓（用烟气加热热风，但烟气源未说明），同时对空预器冷段温度进行监控，当空预器冷段温度低时，开启循环风机，用热风对冷段进行加热。

CN 110701631 A一种逃逸氨催化氧化缓解空预器堵塞的系统及方法，本发明提出利用臭氧喷射装置向烟道内喷入臭氧，并结合催化剂层，使臭氧和烟气中的逃逸氨进行脱除，喷入臭氧的量为位于SCR脱硝反应器和催化剂层之间烟道内烟气中逃逸氨的摩尔比大于等于3，保证逃逸氨脱除的彻底性。

CN 110848729 A一种回转式空预器堵塞防治系统及其工作方法，该专利提出加一个热风循环仓，热风热量来源为电加热器，通过加热空预器冷段，使硫酸氢氨不在空预器凝结。

CN 110397947 A一种空预器防堵及增强传热装置：该专利提出的设想是，在高负荷时，可以实现烟气分流，即部分烟气不通过空预器，减少空预器烟气侧阻力；在低负荷时，表面换热器7出来的热风从空预器入口进入，可防止空预器冷段温度过低而发生硫酸氢胺凝结。

CN 109539298 A一种防空预器冷端ABS堵塞热风再循环系统及其使用方法，本发明提出设置热风加热仓，热风从空预器出口的一次风引入，经过加热仓后，进入到空预器出口二次风。

由以上介绍可知，目前多数专利集中于在回转式空预器上设置单独的一个仓，用热风或者烟气对空预器蓄热元件（波形板或者蜂窝板）进行预热，或者使用高温烟气将蓄热元件上的硫酸氢氨蒸发带走重新进入SCR脱硝系统。对于进行空预器蓄热元件预热的专利来讲，虽然预热空预器冷段后，在一定程度上会减少硫酸氢氨在空预器蓄热元件上的凝结，但会导致后续设备（如低温省煤器、布袋除尘器）堵塞加重；对于采用高温烟气将凝结的硫酸氢氨蒸发带走的专利（CN 111013377 A），由于烟气携带大量硫酸氢氨及粉尘，随原烟气一起进入SCR后，极大可能的空预器再次堵塞，在锅炉低负荷时，还可能引起SCR脱硝装置内催化剂的堵塞与性能恶化。

发明内容

本发明目的是提供了一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统及方法，不仅结构牢固不易分离，而且施工方便。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统，包括空预器、一次风管道、二次风管道、防堵风管道、烟气管道，所述空预器被密封扇形板分为与一次风管道连接的一次风通道、与二次风管道连接的二次风通道、与防堵风管道连接的防堵热风通道、与烟气管道连接的烟气侧通道；所述烟气管道分为出口烟气管道和加热烟气管道，所述加热烟气管道一侧连接到出口烟气管道另一侧连接到烟气侧通道，所述加热烟气管道内依次设置有烟气温度、流量测量装置、喷氨格栅、SCR催化剂、热管换热器、疏水阀；所述热管换热器还连接到防堵风管道。

优选的，所述一次风管道内设置有滤网、一次风机。

优选的，所述二次风管道和防堵风管道入口处连接有三号换热器和送风机。

优选的，所述加热烟气管道的烟气温度、流量测量装置和喷氨格栅之间连接有省煤器入口烟气，在省煤器入口烟气上方设置有烟气挡板，所述省煤器入口烟气内部也设置有烟气挡板，所述烟气挡板连接到PLC。

优选的，所述SCR催化剂和热管换热器之间设置有烟气分析装置，所述烟气分析装置连接到PLC，热管换热器两侧设置有差压测量装置。

优选的，所述空预器上方的防堵风管道为三岔管道，分别连接到空预器上方的二次风管道和一次风管道，所述防堵风管道连接二次风管道和一次风管道处设置有烟道挡板，所述烟道挡板与一次风管道之间设置有二号换热器，所述二号换热器两侧设置有差压测量装置，所述差压测量装置下方设置有疏水阀。

优选的，所述二号换热器和三号换热器均为气—水换热器。

一种燃煤机组锅炉空预器防堵方法，包括以下步骤：

1）判断是否投用空预器防堵系统：锅炉额定蒸发量工况下，采用空预器烟气侧进出口的静压测量值，计算得到空预器烟气侧阻力，当烟气侧阻力大于设计值1.5倍时，投用空预器防堵系统；

2）开启空预器防堵系统：空预器防堵系统应在锅炉额定蒸发量工况下启用；步骤为：关闭空预器出口防堵热风与二次风道之间的挡板，打开各高温烟气旁路挡板，调整防堵热风系统热量回收系统内水泵的出力和阀门，保证热量的充分回收利用；

3）停用空预器防堵系统：在BRL工况下，当空预器烟气侧阻力小于1.2倍设计值时，停用空预器防堵系统；首先，关闭旁路烟气挡板，关闭旁路内喷氨支管阀门和防堵热风热量回收系统的泵及阀门；其次，关闭空预器出口防堵热风至热量回收单元的挡板，连锁开启空预器出口防堵热风至热二次风的挡板；

4）处理高温烟气旁路堵塞：在BRL工况下，当烟气旁路内热管换热器前后静压差绝对值大于初投值1.5倍时，则说明烟气旁路堵塞严重，需要处理，处理步骤为：首先，关闭高温烟气旁路内换热器前、后烟气挡板；然后开启烟道下部的疏水装置；最后，开启冲洗装置。冲洗完成后，依次关闭冲洗装置、疏水装置；

5）处理热量回收通道堵塞：在BRL工况下，当热量回收单元的2号换热器前后静压差绝对值大于初投值1.5倍时，则说明堵塞严重，需要处理。处理步骤为：首先，关闭2号换热器前、后挡板；然后，开启风道下部的疏水装置；最后，开启冲洗装置。冲洗完成后，依次关闭冲洗装置、疏水装置。

本发明的优点在于：本发明提出将空预器设置单独的防堵仓，采用高温烟气加热防堵风，防堵热风通过空预器防堵仓后进入热量回收和硫酸氢铵凝结单元，实现了硫酸氢铵凝结位置的转移，实现不停炉处理空预器堵塞，同时可实现热量的回收利用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

附图1空预器改造后各分仓结构示意图。

附图2 空预器防堵改造结构示意图。

附图3 防堵系统热量回收结构示意图。

图中：1滤网，2一次风机，3一次风管道，4空预器，5二次风管道，6防堵风管道，7三号换热器，8二次风机，9加热烟气管道，10烟气温度、流量测量装置，11PLC，12喷氨格栅，13SCR催化剂，14烟气分析装置，15差压测量装置，16疏水阀，17二号换热器，18烟气挡板，19密封扇形板，20一次风通道，21二次风通道，22防堵热风通道，23烟气侧通道，24烟气管道，25出口烟气管道，26热管换热器，27省煤器入口烟气。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统及方法，一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统，其特征在于，包括空预器（4）、一次风管道（3）、二次风管道（5）、防堵风管道（6）、烟气管道（），所述空预器（4）被密封扇形板（19）分为与一次风管道连接的一次风通道（20）、与二次风管道连接的二次风通道（21）、与防堵风管道连接的防堵热风通道（22）、与烟气管道（25）连接的烟气侧通道（23）；所述烟气管道（25）分为出口烟气管道（26）和加热烟气管道（9），所述加热烟气管道（9）一侧连接到出口烟气管道（26）另一侧连接到烟气侧通道（23），所述加热烟气管道（9）内依次设置有烟气温度、流量测量装置（10）、喷氨格栅（12）、SCR催化剂（13）、热管换热器（26）、疏水阀（16）；所述喷氨格栅12用于脱除省煤器前来的烟气携带的NOx，所述热管换热器（26）还连接到防堵风管道（6）。所述一次风管道（3）内设置有滤网（1）、一次风机（2）。所述二次风管道（5）和防堵风管道（6）入口处连接有三号换热器（7）和二次风机（8）。所述加热烟气管道（9）的烟气温度、流量测量装置（10）和喷氨格栅（12）之间连接有省煤器入口烟气（27），在省煤器入口烟气（27）上方设置有烟气挡板（19），所述省煤器入口烟气（27）内部也设置有烟气挡板（19），所述烟气挡板（19）连接到PLC（11）。所述SCR催化剂（13）和热管换热器（26）之间设置有烟气分析装置（14），所述烟气分析装置（14）连接到PLC（11），热管换热器（26）两侧设置有差压测量装置（15）。所述空预器（4）上方的防堵风管道（6）为三岔管道，分别连接到空预器（4）上方的二次风管道（5）和一次风管道（3），所述防堵风管道（6）连接二次风管道（5）和一次风管道（3）处设置有烟气挡板（18），所述烟气挡板（18）与一次风管道（3）之间设置有二号换热器（17），所述二号换热器（17）两侧设置有差压测量装置（15），所述差压测量装置（15）下方设置有疏水阀（16）。所述二号换热器（17）和三号换热器（7）均为气—水换热器。

所述PLC控制单元，主要控制整个防堵系统的挡板、阀门开度和泵的出力；所述PLC控制单元，当空预器4差压（锅炉BRL工况）高于初投时或冲洗后初投用的1.5倍时，启动空预器防堵系统，关闭空预器出口防堵热风与二次风道之间的挡板，打开各高温烟气旁路挡板（以控制防堵热风340℃为目标，调整空预器前支路、省煤器前支路的烟气流量，连锁旁路内的喷氨支管阀门），调整防堵热风系统热量回收系统内水泵的出力和阀门，保证热量的充分回收利用。

本发明包括以下步骤：

判断是否投用空预器防堵系统：锅炉额定蒸发量工况下，采用空预器烟气侧进出口的静压测量值，计算得到空预器烟气侧阻力。当烟气侧阻力大于设计值1.5倍时，投用空预器防堵系统。

开启空预器防堵系统：空预器防堵系统应在锅炉额定蒸发量工况下启用。步骤为：关闭空预器出口防堵热风与二次风道之间的挡板，打开各高温烟气旁路挡板（以控制防堵热风340℃为目标，调整空预器前支路、省煤器前支路的烟气流量，连锁旁路内的喷氨支管阀门），调整防堵热风系统热量回收系统内水泵的出力和阀门，保证热量的充分回收利用。

停用空预器防堵系统：在BRL工况下，当空预器烟气侧阻力小于1.2倍设计值时，停用空预器防堵系统。首先，关闭旁路烟气挡板，关闭旁路内喷氨支管阀门和防堵热风热量回收系统的泵及阀门；其次，关闭空预器出口防堵热风至热量回收单元的挡板，连锁开启空预器出口防堵热风至热二次风的挡板。

处理高温烟气旁路堵塞：在BRL工况下，当烟气旁路内热管换热器前后静压差绝对值大于初投值1.5倍时，则说明烟气旁路堵塞严重，需要处理。处理步骤为：首先，关闭高温烟气旁路内换热器前、后烟气挡板；然后开启烟道下部的疏水装置；最后，开启冲洗装置。冲洗完成后，依次关闭冲洗装置、疏水装置。

处理热量回收通道堵塞：在BRL工况下，当热量回收单元的2号换热器前后静压差绝对值大于初投值1.5倍时，则说明堵塞严重，需要处理。处理步骤为：首先，关闭2号换热器前、后挡板；然后，开启风道下部的疏水装置；最后，开启冲洗装置。冲洗完成后，依次关闭冲洗装置、疏水装置。

Claims (8)

1.一种燃煤机组锅炉空预器防堵系统，其特征在于，包括空预器（4）、一次风管道（3）、二次风管道（5）、防堵风管道（6）、烟气管道（），所述空预器（4）被密封扇形板（19）分为与一次风管道连接的一次风通道（20）、与二次风管道连接的二次风通道（21）、与防堵风管道连接的防堵热风通道（22）、与烟气管道（25）连接的烟气侧通道（23）；所述烟气管道（25）分为出口烟气管道（26）和加热烟气管道（9），所述加热烟气管道（9）一侧连接到出口烟气管道（26）另一侧连接到烟气侧通道（23），所述加热烟气管道（9）内依次设置有烟气温度、流量测量装置（10）、喷氨格栅（12）、SCR催化剂（13）、热管换热器（26）、疏水阀（16）；所述热管换热器（26）还连接到防堵风管道（6）。

2.根据权利要求1所述的燃煤机组锅炉空预器防堵系统，其特征在于，所述一次风管道（3）内设置有滤网（1）、一次风机（2）。

3.根据权利要求1所述的燃煤机组锅炉空预器防堵系统，其特征在于，所述二次风管道（5）和防堵风管道（6）入口处连接有三号换热器（7）和二次风机（8）。

4.根据权利要求1所述的燃煤机组锅炉空预器防堵系统，其特征在于，所述加热烟气管道（9）的烟气温度、流量测量装置（10）和喷氨格栅（12）之间连接有省煤器入口烟气（27），在省煤器入口烟气（27）上方设置有烟气挡板（19），所述省煤器入口烟气（27）内部也设置有烟气挡板（19），所述烟气挡板（19）连接到PLC（11）。

5.根据权利要求1所述的燃煤机组锅炉空预器防堵系统，其特征在于，所述SCR催化剂（13）和热管换热器（26）之间设置有烟气分析装置（14），所述烟气分析装置（14）连接到PLC（11），热管换热器（26）两侧设置有差压测量装置（15）。

6.根据权利要求1所述的燃煤机组锅炉空预器防堵系统，其特征在于，所述空预器（4）上方的防堵风管道（6）为三岔管道，分别连接到空预器（4）上方的二次风管道（5）和一次风管道（3），所述防堵风管道（6）连接二次风管道（5）和一次风管道（3）处设置有烟气挡板（18），所述烟气挡板（18）与一次风管道（3）之间设置有二号换热器（17），所述二号换热器（17）两侧设置有差压测量装置（15），所述差压测量装置（15）下方设置有疏水阀（16）。

7.根据权利要求1所述的燃煤机组锅炉空预器防堵系统，其特征在于，所述二号换热器（17）和三号换热器（7）均为气—水换热器。

8.一种使用权利要求1-7的燃煤机组锅炉空预器防堵方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）判断是否投用空预器防堵系统：锅炉额定蒸发量工况下，采用空预器烟气侧进出口的静压测量值，计算得到空预器烟气侧阻力，当烟气侧阻力大于设计值1.5倍时，投用空预器防堵系统；

2）开启空预器防堵系统：空预器防堵系统应在锅炉额定蒸发量工况下启用；步骤为：关闭空预器出口防堵热风与二次风道之间的挡板，打开各高温烟气旁路挡板，调整防堵热风系统热量回收系统内水泵的出力和阀门，保证热量的充分回收利用；

3）停用空预器防堵系统：在BRL工况下，当空预器烟气侧阻力小于1.2倍设计值时，停用空预器防堵系统；首先，关闭旁路烟气挡板，关闭旁路内喷氨支管阀门和防堵热风热量回收系统的泵及阀门；其次，关闭空预器出口防堵热风至热量回收单元的挡板，连锁开启空预器出口防堵热风至热二次风的挡板；

4）处理高温烟气旁路堵塞：在BRL工况下，当烟气旁路内热管换热器前后静压差绝对值大于初投值1.5倍时，则说明烟气旁路堵塞严重，需要处理，处理步骤为：首先，关闭高温烟气旁路内换热器前、后烟气挡板；然后开启烟道下部的疏水装置；最后，开启冲洗装置；

冲洗完成后，依次关闭冲洗装置、疏水装置；

5）处理热量回收通道堵塞：在BRL工况下，当热量回收单元的2号换热器前后静压差绝对值大于初投值1.5倍时，则说明堵塞严重，需要处理；

处理步骤为：首先，关闭2号换热器前、后挡板；然后，开启风道下部的疏水装置；最后，开启冲洗装置；

冲洗完成后，依次关闭冲洗装置、疏水装置。

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