CN207438624U - 一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器，包括冷一次风母管、热一次风母管和冷端一次风/二次风扇形板，还包括热一次风循环管进口段、热一次风循环管出口段、热一次风循环风机、冷端热一次风防堵灰风箱、冷一次风连通管、热一次风循环管隔绝门和冷一次风连通管隔绝门；或者，包括冷二次风母管、热二次风母管和冷端一次风/二次风扇形板，还包括热二次风循环管进口段、热二次风循环管出口段、热二次风循环风机、冷端热二次风防堵灰风箱、冷二次风连通管、热二次风循环管隔绝门和冷二次风连通管隔绝门；本申请具有防堵灰效果好、对排烟温度的影响小、工程实施难度低等显著优势。

Description

一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器

技术领域

本实用新型涉及一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器，属于空气预热器防堵灰技术领域。

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。

空气预热器利用装载蓄热元件的转子连续旋转，实现空气的连续吸热和烟气的连续放热，所有蓄热元件一般装载在36个或48个转子隔仓内，即每个转子仓格一般为10°或7.5°的扇形。在转子仓格径向均装有密封片，与空气预热器扇形板配合形成密封副，减小空气向烟气的泄漏。

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。

已有的专利申请201520175895.2、201610960306.0等公开的均是采用闭式循环风防堵系统及包含它的空气预热器，存在以下几点不足：1、循环风防堵的技术原理是通过热风吹扫冷端蓄热元件，利用高温气化导致堵灰的酸液(硫酸和硫酸氢铵)，闭式循环将导致循环风中的气态酸性物质浓度上升，甚至达到饱和状态，不利于清除蓄热元件积灰；2、循环风防堵系统运行需耗能，主要体现在新增的循环风机耗电、锅炉排烟温度上升等方面，在空气预热器无堵灰倾向时，连续投运反而导致锅炉系统能耗上升，若从合理节能角度考虑，循环风防堵系统在部分时段应能退出运行，而采用闭式循环时，循环风机停运后，循环风分仓内蓄热元件无法参与换热，相当于减少了换热面，排烟温度仍会明显上升；3、采用闭式循环时，循环风机入口需接至空气预热器热端端面，由于空间紧凑，循环热风道布置较困难。

上述专利申请还均公开了磨料子系统，添加磨料将导致循环风道和循环风机磨损加剧，降低系统运行的可靠性，而磨料子系统对防堵的效果实际也较难预估。

此外，目前已公开的采用闭式循环风防堵系统的方案设计及具体实施方案，均是把循环分仓布置在与烟气侧相邻的位置，导致空气预热器冷端漏300℃左右的热风，进而增大排烟损失。初步估算，若空气预热器冷端存在1％总烟气流量的热风泄漏，平均排烟温度将上升3℃，影响发电煤耗约0.5g/kWh。

综上，采用传统闭式循环防堵系统的空气预热器，在解决堵灰问题的同时，带来一些次生问题，系统设计方面仍有较大优化空间。

实用新型内容

为了解决当前空气预热器堵灰难题，本实用新型提供一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器，包括冷一次风母管、热一次风母管和冷端一次风/二次风扇形板，还包括热一次风循环管进口段、热一次风循环管出口段、热一次风循环风机、冷端热一次风防堵灰风箱、冷一次风连通管、热一次风循环管隔绝门和冷一次风连通管隔绝门；热一次风循环管隔绝门设在热一次风循环管进口段上；热一次风循环管进口段的两端分别连接热一次风母管和热一次风循环风机的进口；热一次风循环管出口段的两端分别连接热一次风循环风机的出口和冷端热一次风防堵灰风箱；冷端热一次风防堵灰风箱位于冷端一次风侧，且与冷端一次风/二次风扇形板相邻；冷一次风连通管隔绝门设在冷一次风连通管上；冷一次风连通管的两端分别连接冷一次风母管和冷端热一次风防堵灰风箱；

或者，一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器，包括冷二次风母管、热二次风母管和冷端一次风/二次风扇形板，还包括热二次风循环管进口段、热二次风循环管出口段、热二次风循环风机、冷端热二次风防堵灰风箱、冷二次风连通管、热二次风循环管隔绝门和冷二次风连通管隔绝门；热二次风循环管隔绝门设在热二次风循环管进口段上；热二次风循环管进口段的两端分别连接热二次风母管和热二次风循环风机的进口；热二次风循环管出口段的两端分别连接热二次风循环风机的出口和冷端热二次风防堵灰风箱；冷端热二次风防堵灰风箱位于冷端二次风侧，且与冷端一次风/二次风扇形板相邻；冷二次风连通管隔绝门设在冷二次风连通管上，冷二次风连通管的两端分别连接冷二次风母管和冷端热二次风防堵灰风箱。

申请人经研究发现，把冷端热一次风防堵灰风箱或冷端热二次风防堵灰风箱放置在与冷端一次风/二次风扇形板相邻的位置，而非与烟气侧相邻，可避免发生冷端热风向烟气侧泄漏的问题，从而控制平均排烟温度不因此而上升。

为了保证用于防堵灰的热风不与冷二次风掺混，上述冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱均呈扇形箱体结构。

为了提高空气预热器的换热效率，上述冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱的扇形角度均为大于一个转子仓格角度而小于两个转子仓格角度。

上述冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱上与转子端面相对的一面均设有的扇形喷风口。

空气预热器转子端面为本领域的常识。

为了在蓄热元件内部建立高流速区域，提高防堵灰效果，上述冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱上的扇形喷风口的扇形角度均为2～4°。

上述冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱上与转子端面相对的一面均设有扇形冷热风密封板，用于阻隔热风向冷风泄漏或冷风向热风泄漏。

优选，冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱上扇形冷热风密封板的扇形角度均为一个转子仓格的角度，即7.5°或10°，以最大限度增加蓄热元件的有效利用面积。

上述扇形冷热风密封板和冷端一次风/二次风扇形板位于同一平面，均与空气预热器的密封片配合，形成密封副。

空气预热器上的密封片为现有常识。

当空气预热器存在堵灰风险时，上述热一次风循环风机投运，热一次风循环管隔绝门打开，冷一次风连通管隔绝门关闭，热一次风循环风机从热一次风母管抽取热一次风，增压后接至冷端热一次风防堵灰风箱；或上述热二次风循环风机投运，热二次风循环管隔绝门打开，冷二次风连通管隔绝门关闭，热二次风循环风机从热二次风母管抽取热二次风，增压后接至冷端热二次风防堵灰风箱。该运行模式下，300℃左右的热风从冷端向热端吹扫蓄热元件，在空气预热器转子内部建立了局部高温、高流速区域，使沉积在蓄热元件表面的酸性积灰变得松散，在高流速的作用下携带得以清除。由于空气预热器转子连续旋转，每旋转一圈蓄热元件得到一次完整的吹扫，避免了积灰加剧导致堵灰。

当空气预热器不存在堵灰风险时，上述热一次风循环风机停运，热一次风循环管隔绝门关闭，冷一次风连通管隔绝门打开；或上述热二次风循环风机停运，热二次风循环管隔绝门关闭，冷二次风连通管隔绝门打开。该运行模式下，相当于防堵系统退出运行，空气预热器恢复至无防堵系统时的运行状态。

申请人研究发现，传统采用闭式循环风防堵系统时带来的次生问题，通过采用本申请开式循环的技术方案，均能较好解决，具体体现在：1、从热一次风母管或热二次风母管抽取的热风含酸性气体的浓度均极小，有利于硫酸和硫酸氢铵的气化；2、热一次风循环风机或热二次风循环风机停运时，冷端热一次风防堵灰风箱或冷端热二次风防堵灰风箱通入冷一次风或冷二次风，相对应的循环分仓内蓄热元件仍参与换热，不会导致因实际换热面积减小而引起排烟温度上升；3、采用开式循环设计，热一次风循环风机或热二次风循环风机所抽取的热一次风或热二次风的位置不受限制，可根据现场空间灵活调整，循环风道的布置较为容易，且空气预热器热端无需改动，减少工程量。

申请人研究还发现，由于一次风仓的总吸热量取决于制粉系统所需要的热量，当冷端热一次风防堵灰风箱布置在冷端一次风分仓内时，虽然实际参与一次风换热的蓄热元件面积减小，但接入空气预热器的一次风流量相应增大(旁路的冷一次风量减小)，保证总吸热量基本不变，从而避免防堵系统投运造成排烟温度上升。该方案实际是牺牲了部分制粉系统干燥出力裕量，当制粉系统干燥出力不足时，可相应退出防堵系统的运行，在冷端热一次风防堵灰风箱中通入冷一次风，优先保证干燥出力。

本实用新型未提及的技术均参照现有技术。

本实用新型包含开式循环风防堵系统的空气预热器，具有如下有益效果：防堵灰效果好、对排烟温度的影响小、工程实施难度低。

附图说明

图1为实施例1采用热一次风开式循环的防堵系统原理图。

图2为实施例2采用热二次风开式循环的防堵系统原理图。

图3为本实用新型冷端一次风/二次风扇形板与防堵灰风箱相对位置的结构示意图。

图中，1为扇形喷风口，2为冷端一次风/二次风扇形板，3为扇形冷热风密封板，4为密封片，5为转子仓格，6为蓄热元件；10为冷一次风母管，11为热一次风母管，12为热一次风循环管进口段，13为热一次风循环管出口段，14为热一次风循环风机，15为冷端热一次风防堵灰风箱，16为冷一次风连通管，17为热一次风循环管隔绝门，18为冷一次风连通管隔绝门；20为冷二次风母管，21为热二次风母管，22为热二次风循环管进口段，23为热二次风循环管出口段，24为热二次风循环风机，25为冷端热二次风防堵灰风箱，26为冷二次风连通管，27为热二次风循环管隔绝门，28为冷二次风连通管隔绝门；A1为一次风侧，A2为二次风侧。

具体实施方式

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

实施例1

如图1所示，一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器，包括冷一次风母管、热一次风母管和冷端一次风/二次风扇形板，还包括热一次风循环管进口段、热一次风循环管出口段、热一次风循环风机、冷端热一次风防堵灰风箱、冷一次风连通管、热一次风循环管隔绝门和冷一次风连通管隔绝门；热一次风循环管隔绝门设在热一次风循环管进口段上；热一次风循环管进口段的两端分别连接热一次风母管和热一次风循环风机的进口；热一次风循环管出口段的两端分别连接热一次风循环风机的出口和冷端热一次风防堵灰风箱；冷端热一次风防堵灰风箱位于冷端一次风侧，且与冷端一次风/二次风扇形板相邻，把冷端热一次风防堵灰风箱放置在与冷端一次风/二次风扇形板相邻的位置，而非与烟气侧相邻，可避免发生冷端热风向烟气侧泄漏的问题，从而控制平均排烟温度不因此而上升；冷一次风连通管隔绝门设在冷一次风连通管上；冷一次风连通管的两端分别连接冷一次风母管和冷端热一次风防堵灰风箱；

冷端热一次风防堵灰风箱呈扇形箱体结构，扇形角度均为大于一个转子仓格角度而小于两个转子仓格角度；冷端热一次风防堵灰风箱上与转子端面相对的一面设有的扇形喷风口，扇形喷风口的扇形角度均为2.5°；冷端热一次风防堵灰风箱上与转子端面相对的一面设有扇形冷热风密封板，扇形冷热风密封板的扇形角度为10°；扇形冷热风密封板和冷端一次风/二次风扇形板位于同一平面，均与空气预热器的密封片配合，形成密封副。

当空气预热器存在堵灰风险时，上述热一次风循环风机投运，热一次风循环管隔绝门打开，冷一次风连通管隔绝门关闭，热一次风循环风机从热一次风母管抽取热一次风，增压后接至冷端热一次风防堵灰风箱；该运行模式下，300℃左右的热风从冷端向热端吹扫蓄热元件，在空气预热器转子内部建立了局部高温、高流速区域，使沉积在蓄热元件表面的酸性积灰变得松散，在高流速的作用下携带得以清除，由于空气预热器转子连续旋转，每旋转一圈蓄热元件得到一次完整的吹扫，避免了积灰加剧导致堵灰。

当空气预热器不存在堵灰风险时，上述热一次风循环风机停运，热一次风循环管隔绝门关闭，冷一次风连通管隔绝门打开；该运行模式下，相当于防堵系统退出运行，空气预热器恢复至无防堵系统时的运行状态。

实施例2

如图2所示，一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器，包括冷二次风母管、热二次风母管和冷端一次风/二次风扇形板，还包括热二次风循环管进口段、热二次风循环管出口段、热二次风循环风机、冷端热二次风防堵灰风箱、冷二次风连通管、热二次风循环管隔绝门和冷二次风连通管隔绝门；热二次风循环管隔绝门设在热二次风循环管进口段上；热二次风循环管进口段的两端分别连接热二次风母管和热二次风循环风机的进口；热二次风循环管出口段的两端分别连接热二次风循环风机的出口和冷端热二次风防堵灰风箱；冷端热二次风防堵灰风箱位于冷端二次风侧，且与冷端一次风/二次风扇形板相邻，把冷端热二次风防堵灰风箱放置在与冷端一次风/二次风扇形板相邻的位置，而非与烟气侧相邻，可避免发生冷端热风向烟气侧泄漏的问题，从而控制平均排烟温度不因此而上升；冷二次风连通管隔绝门设在冷二次风连通管上，冷二次风连通管的两端分别连接冷二次风母管和冷端热二次风防堵灰风箱。

冷端热二次风防堵灰风箱呈扇形箱体结构，扇形角度均为大于一个转子仓格角度而小于两个转子仓格角度；冷端热二次风防堵灰风箱上与转子端面相对的一面均设有的扇形喷风口，扇形喷风口的扇形角度均为2°；冷端热二次风防堵灰风箱上与转子端面相对的一面均设有扇形冷热风密封板，扇形冷热风密封板的扇形角度均为7.5°；扇形冷热风密封板和冷端一次风/二次风扇形板位于同一平面，均与空气预热器的密封片配合，形成密封副。

当空气预热器存在堵灰风险时，上述热二次风循环风机投运，热二次风循环管隔绝门打开，冷二次风连通管隔绝门关闭，热二次风循环风机从热二次风母管抽取热二次风，增压后接至冷端热二次风防堵灰风箱。该运行模式下，300℃左右的热风从冷端向热端吹扫蓄热元件，在空气预热器转子内部建立了局部高温、高流速区域，使沉积在蓄热元件表面的酸性积灰变得松散，在高流速的作用下携带得以清除。由于空气预热器转子连续旋转，每旋转一圈蓄热元件得到一次完整的吹扫，避免了积灰加剧导致堵灰。

当空气预热器不存在堵灰风险时，上述热二次风循环风机停运，热二次风循环管隔绝门关闭，冷二次风连通管隔绝门打开。该运行模式下，相当于防堵系统退出运行，空气预热器恢复至无防堵系统时的运行状态。

传统采用闭式循环风防堵系统时带来的次生问题，通过采用上述实施例1-2的技术方案，均能较好解决，具体体现在：1、从热一次风母管或热二次风母管抽取的热风含酸性气体的浓度均极小，有利于硫酸和硫酸氢铵的气化；2、热一次风循环风机或热二次风循环风机停运时，冷端热一次风防堵灰风箱或冷端热二次风防堵灰风箱通入冷一次风或冷二次风，相对应的循环分仓内蓄热元件仍参与换热，不会导致因实际换热面积减小而引起排烟温度上升；3、采用开式循环设计，热一次风循环风机或热二次风循环风机所抽取的热一次风或热二次风的位置不受限制，可根据现场空间灵活调整，循环风道的布置较为容易，且空气预热器热端无需改动，减少工程量。

Claims (8)

1.一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器，包括冷一次风母管、热一次风母管和冷端一次风/二次风扇形板，其特征在于：还包括热一次风循环管进口段、热一次风循环管出口段、热一次风循环风机、冷端热一次风防堵灰风箱、冷一次风连通管、热一次风循环管隔绝门和冷一次风连通管隔绝门；热一次风循环管隔绝门设在热一次风循环管进口段上；热一次风循环管进口段的两端分别连接热一次风母管和热一次风循环风机的进口；热一次风循环管出口段的两端分别连接热一次风循环风机的出口和冷端热一次风防堵灰风箱；冷端热一次风防堵灰风箱位于冷端一次风侧，且与冷端一次风/二次风扇形板相邻；冷一次风连通管隔绝门设在冷一次风连通管上；冷一次风连通管的两端分别连接冷一次风母管和冷端热一次风防堵灰风箱；

或者，一种包含开式循环风防堵系统的空气预热器，包括冷二次风母管、热二次风母管和冷端一次风/二次风扇形板，还包括热二次风循环管进口段、热二次风循环管出口段、热二次风循环风机、冷端热二次风防堵灰风箱、冷二次风连通管、热二次风循环管隔绝门和冷二次风连通管隔绝门；热二次风循环管隔绝门设在热二次风循环管进口段上；热二次风循环管进口段的两端分别连接热二次风母管和热二次风循环风机的进口；热二次风循环管出口段的两端分别连接热二次风循环风机的出口和冷端热二次风防堵灰风箱；冷端热二次风防堵灰风箱位于冷端二次风侧，且与冷端一次风/二次风扇形板相邻；冷二次风连通管隔绝门设在冷二次风连通管上，冷二次风连通管的两端分别连接冷二次风母管和冷端热二次风防堵灰风箱。

2.如权利要求1所述的包含开式循环风防堵系统的空气预热器，其特征在于：冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱均呈扇形箱体结构。

3.如权利要求2所述的包含开式循环风防堵系统的空气预热器，其特征在于：冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱的扇形角度均为大于一个转子仓格角度而小于两个转子仓格角度。

4.如权利要求1-3任意一项所述的包含开式循环风防堵系统的空气预热器，其特征在于：冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱上与转子端面相对的一面均设有的扇形喷风口。

5.如权利要求4所述的包含开式循环风防堵系统的空气预热器，其特征在于：冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱上的扇形喷风口的扇形角度均为2～4°。

6.如权利要求1-3任意一项所述的包含开式循环风防堵系统的空气预热器，其特征在于：冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱上与转子端面相对的一面均设有扇形冷热风密封板。

7.如权利要求6所述的包含开式循环风防堵系统的空气预热器，其特征在于：冷端热一次风防堵灰风箱和冷端热二次风防堵灰风箱上扇形冷热风密封板的扇形角度均为7.5°或10°。

8.如权利要求1-3任意一项所述的包含开式循环风防堵系统的空气预热器，其特征在于：扇形冷热风密封板和冷端一次风/二次风扇形板位于同一平面，均与空气预热器的密封片配合，形成密封副。