CN214745862U - 一种空气预热器的热解脱灰系统 - Google Patents

Abstract

一种空气预热器的热解脱灰系统，包括空预器本体、空预器转子，所述空预器本体内设有烟气侧和空气侧，烟气侧和空气侧被扇形板隔开，构成烟气侧与空气侧的独立流通通道；空预器转子上设有换热元件，还包括与空预器烟气侧进口、烟气侧出口通过管道连接的空气引射器，空气引射器连接空气增压设备；空气引射器的抽吸入口接空预器烟气侧进口，空气引射器的喷射出口接空预器烟气侧出口，空气引射器的动力气体入口接空气增压设备；对空预器堵塞能有效进行疏通，让硫酸氢氨气化积灰脱落；对厂用电指标影响不大，设备运行可靠率高。

Description

一种空气预热器的热解脱灰系统

技术领域

本实用新型属于火电厂锅炉辅助设备技术领域，尤其是一种回转式空气预热器热解气化脱灰的系统。

背景技术

根据火电厂大气污染物排放标准要求，自2014年以来火力发电燃煤锅炉氮氧化物排放物执行100mg/Nm3的排放限值，随着近年来各电厂进行的超净排放改造，该排放限值为50mg/Nm3。为了满足上述要求，除少数循环流化床燃煤机组外，国内燃煤机组基本上在锅炉省煤器出口加装了选择性催化还原(selective catalyticreduction)脱硝装置，在催化剂作用下，将氮氧化物还原为氮气和水的同时，也会伴随着少量二氧化硫被催化氧化成三氧化硫化学副反应，三氧化硫与脱硝逃逸的氨在合适的温度窗口反应生成硫酸氢铵和硫酸铵，硫酸铵为干燥粉末，而在150～220℃温度区间，硫酸氢铵是一种高粘性液态物质，在高于220℃温度区间，硫酸氢铵逐渐转变为气态物质。

回转式空气预热器(简称“空预器”)作为燃煤/油机组中的热交换转动设备，空预器换热元件吸收脱硝装置出口的高温烟气热量，将进入炉膛的低温空气加热，回转式空预器布置在脱硝装置烟道出口处，其烟气温度场为110℃～420℃，其换热元件的金属壁温温度场一般在80℃～380℃。当烟气中NH3浓度远高于SO3浓度时，上述反应主要生成干燥粉末状硫酸铵，不会对脱硝装置后续设备(如空预器冷端)产生粘附结垢。当烟气中SO3浓度高于逃逸NH3浓度时，主要生成硫酸氢铵。由于要求脱硝出口氨逃逸一般不大于3μL/L，所以烟气中的氨浓度不可能远远高于SO3，因此空预器中更容易生成硫酸氢铵。当硫酸氢铵的液相温度区间与回转式空预器换热元件金属壁温重叠时，硫酸氢铵易冷凝沉积在空预器换热元件表面，并粘附烟气中的飞灰颗粒，堵塞换热元件通道，由于换热元件一般至少两层以上，当硫酸氢铵温度区间跨越两层换热元件时，跨层接缝处的硫酸氢铵吸附飞灰结垢搭桥现象更加严重，同时吹灰蒸汽在分层处压力损失很大，无法清理该处的堵塞物，致使空预器阻力上升并影响换热效果。回转式空预器堵塞严重时，轻则增加风机出力，厂用电上升，重则会导致风机出力不足而使锅炉不能满负荷运行，锅炉被迫停炉进行清洗。现对于堵塞严重的机组，如不采取相关措施，在1～3个月空预器就会停炉清洗一次，直接影响锅炉排产计划，造成巨大的经济损失。

目前空预器堵塞的常规处理手段，是采用在线高压水冲洗，或者单侧停运人工利用高压水枪进行冲洗。这两种方式都是事后处理，不能彻底解决空预器的堵塞问题。

国内还有利用高温风机抽出空预器出口部分高温二次风，直接加入空预器二次风冷端。提高空预器冷端温度高于硫酸氢氨露点，彻底解决空预器堵塞问题。这种方式的缺点是高温风机故障率较高，同时高温风机消耗较高厂用电。因此，如何在线预防空预器被硫酸氢铵堵塞，是目前需要解决的一个技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的空预器易被硫酸氢铵堵塞的问题，提供一种在全负荷工况下，在线有效缓解空预器堵塞、减少空预器非计划停机次数的一种回转式空气预热器热解气化脱灰的系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空气预热器的热解脱灰系统，包括空预器本体、空预器转子，所述空预器本体内设有烟气侧和空气侧，烟气侧和空气侧被扇形板隔开，构成烟气侧与空气侧的独立流通通道；空预器转子上设有换热元件，其特征在于，还包括与空预器烟气侧进口、烟气侧出口通过管道连接的空气引射器，空气引射器连接空气增压设备；空气引射器的抽吸入口接空预器烟气侧进口，空气引射器的喷射出口接空预器烟气侧出口，空气引射器的动力气体入口接空气增压设备。

进一步地，所述空气侧包括一次风侧和二次风侧，所述空预器转子设置于空预器本体内，空预器转子上设有蓄热元件。

进一步地，设置于烟气侧出口并与空气引射器通过管道连接的烟气注入装置。

进一步地，所述空预器转子转向为烟气侧至一次风侧至二次风侧至烟气侧。

进一步地，所述烟气注入装置设置于靠近二次风侧的扇形板处，安装位置与扇形板成角度θ，0°≤θ≤20°。

进一步地，还包括设置于空预器冷端的蒸汽吹灰器。

进一步地，空气引射器的各管道上分别设有流量调节装置。

进一步地，还包括温度测量装置用于测量空气预热器冷端温度，空气和烟气混合后烟温测量，压力测量装置用于测量空气预热器前后压差。

本实用新型的有益效果是：(1)利用高温烟气的热量加热空预器冷端蓄热元件，提升空预器换热能力。(2)国内外首次采用拉法尔喷嘴产生的超音速射流抽吸负压高温烟气，合理设计引射装置结构，合理设计引射器引射比和升压比。所使用引射装置为静设备，可靠性高，结构简单，运行维护方便，减少厂用电。(3)增加空预器阻力在300pa以下，适当提高烟气流过空预器蓄热元件流速，降低积灰在蓄热元件处的停留时间。

附图说明

图1是空气预热器的热解脱灰系统示意图；

1、罗茨风机；2、空气引射器；3、空气预热器，4、烟气通路；5、二次风通路；6、一次风通路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的一种回转式空气预热器，包括空预器本体、空预器转子，所述空预器本体内设有烟气侧和空气侧，烟气侧和空气侧被扇形板隔开，构成烟气侧与空气侧的独立流通通道；所述空气侧包括一次风侧和二次风侧，所述空预器转子设置于空预器本体内，空预器转子上设有换热元件；空预器按照换热区域温度的高低分为冷端和热端，热端处于上部，是高温烟气的进口和高温空气的出口，冷端处于下部，是低温烟气的出口和低温空气的进口。

空预器的换热元件吸收高温烟气侧的热量，换热元件被加热，然后转动到空气侧，将进入的低温空气加热，同时金属换热元件被冷却，如此往复循环，实现热量的有效利用，烟气侧和空气侧被扇形板及密封件等部件隔开，构成烟气侧与空气侧的独立流通通道。

硫酸氢铵沉积带一般在空预器冷端换热元件的中上区域。在高负荷下(锅炉负荷BMCR工况)冷端换热元件的温度区间为75℃～240℃，热端换热元件的温度区间为240℃～370℃，在低负荷下(锅炉负荷40％THA工况)冷端换热元件的温度区间为65℃～200℃，热端换热元件的温度区间为200℃～320℃。随着空预器排烟温度越低，进口空气温度越低，其硫酸氢铵沉积带就会上移，到达热端换热元件的下部区域，虽然空预器配置冷/热端蒸汽吹灰器，但是在冷热端交界区域，吹灰效果极差，堵塞物不易清除，造成空预器堵塞，阻力增大。

冷端换热元件金属壁温的温度与转动方向有关系，即当换热元件刚好由空气侧传热完毕转动到烟气侧时，此位置点的金属壁温最低。

还包括与空预器烟气侧进口或烟气侧出口通过管道连接的空气引射器，空气引射器具有两个入口和一个出口；空气引射器的抽吸入口通过管路连接空预器烟气侧进口管道，空气引射器的喷射出口通过管路连接烟气侧出口管路，并通过烟气侧出口布置的烟气注入装置与原烟气方向逆流进入空预器；空气引射器的动力气体入口通过管路连接罗茨风机，罗茨风机输出高压风作为空气引射器的动力气体。罗茨风机可替换为其他类型空气增压设备。

利用空气引射器(动力利用罗茨风机17KPa的高压风)将空预器入口高温烟气360-380℃引射至引射器扩散段与罗茨风机混合成200℃正压烟气，导致空预器烟气侧的冷端加入空预器，这部分烟气与原烟气方向逆流进空预器出口方向。

罗茨风机将空气加压成17KPa的压缩空气进入空气引射器喷射段流入，在喷管中膨胀加速，动能增加，压力降低；在喷管出口，当压力降低到被引射高温烟气压力之下时，将高温烟气引射至混合室进行混合，以某一平均流速流向扩压段，降速增压至1KPa以上，就能确保混合烟气喷射通过蓄热元件，加热蓄热元件。

可采用理论计算、数值模拟、试验分析和现场测试，合理设计风烟道以及引射烟气量。对罗茨风机进行合理选型，保证满足设计需求，合理隔离烟气侧蓄热元件仓隔。

将高温气体引入烟气注入装置提高本位置点的金属壁温，控制冷端换热元件上部金属壁温为220-280℃，或控制空预器冷端综合温度为140-200℃，能够控制硫酸氢铵沉积带使其往空预器冷端换热元件底部移动，从而通过吹灰除去硫酸氢铵。

空预器冷端布置有蒸汽吹灰器，对空预器冷端进行蒸汽吹灰。

所述空预器转子转向为烟气侧至一次风侧至二次风侧至烟气侧。烟气注入装置设置于靠近二次风侧的扇形板处，安装位置与扇形板成角度θ，0°≤θ≤20°。

烟气注入装置安装角度0°≤θ≤20°，该段区域内恰好在冷端换热元件金属壁温最低处，注入的高温烟气/空气和换热元件金属壁温的温差最高，传热效果佳，角度大于20°传热效果开始降低。

烟气注入装置与空气引射器的各管道上分别设有流量调节装置。空预器运行时为智能闭环控制，设置温度测量装置，用于测量空气预热器冷端温度，空气和烟气混合后烟温测量，根据回转式空预器实际运行的冷端综合温度或者冷端换热元件金属壁温与设定值进行比较，通过逻辑运行计算，自动调节高温烟气或高温空气流量，提高冷端换热元件金属壁温。其中冷端综合温度为排烟温度和空气入口温度相加值的平均值。

也可在空预器烟气通路上设置压力测量装置，当空预器前后差压高过200Pa时投运，差压减小后停运。

一种回转式空气预热器防硫酸氢铵堵塞的方法，提供上述的回转式空气预热器，包括以下步骤：

(a)空预器转子转向为烟气侧至一次风侧至二次风侧至烟气侧，烟气中的热量通过加热空预器转子上的换热元件，经转子转动至空气侧后，换热元件加热空气；

(b)运行罗茨风机将空气加压成17KPa的压缩空气进入空气引射器；

(c)通过管道从烟气侧进口引出的高温烟气，经空气引射器混合成200℃正压烟气后送至烟气注入装置；

(d)正压烟气经烟气注入装置吹扫空预器冷端，提高冷端换热元件金属壁温；控制冷端换热元件上部金属壁温为220-280℃，或控制空预器冷端综合温度为140-200℃；

(e)采用蒸汽吹灰器对空预器冷端进行蒸汽吹灰，吹扫掉硫酸氢铵及其粘附的飞灰。

采用本实用新型后，控制冷端上部(靠近热端处)换热元件金属壁温在220-280℃之间，有利于控制硫酸氢铵沉积带只在单层，不发生跨层积聚，通过吹灰有效吹扫。温度过高会使硫酸氢铵沉积区更容易清除，但是会消耗过多的热源，不节能。温度太低硫酸氢铵会跨层积聚，空预器容易堵塞，达不到预期的效果。

在空预器正常运行时，当空预器冷端综合温度低于设定值145℃时，开启罗茨风机从烟气侧进口抽取300℃以上的高温烟气混合后送到烟气注入装置，加热空预器冷端换热元件，空预器冷端换热元件最低金属壁温提升，硫酸氢铵沉积带仅在空预器冷端元件中下部，通过蒸汽吹灰器，将硫酸氢铵吹扫掉，实现在线有效缓解空预器堵塞。设置冷端综合温度设定值，再根据冷端综合温度实际值通过智能控制器自动调节流量调节装置，通过流量调节装置控制高温烟气流量，实现调节空预器冷端综合温度为145℃，保证硫酸氢铵沉积带仅在空预器冷端元件中下部。结合空预器冷端布置的蒸汽吹灰器，定期对空预器冷端进行蒸汽吹灰，吹扫掉硫酸氢铵及其粘附的飞灰，达到降低空预器阻力，延长空预器堵塞周期。

本申请利用罗茨风机高压空气经空气引射装置将空预器入口高温烟气引射至空预器冷端(隔离出两分隔仓)，加热空预器蓄热元件至230℃以上，确保硫酸氢氨始终处于气态，堵塞的硫酸氢氨加热气化，堵灰疏松脱落，消除和避免空预器堵塞，保证有良好空预器换热效率和减小风机阻力。本方案对于堵塞后的空预器也能有效进行疏通，让硫酸氢氨气化积灰脱落。疏通后罗茨风机不用连续运行。当空预器前后差压高过200Pa时投运，差压减小后停运。对厂用电指标影响不大，设备运行可靠率高。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的解释，并不用于限制本实用新型，尽管对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空气预热器的热解脱灰系统，包括空预器本体、空预器转子，所述空预器本体内设有烟气侧和空气侧，烟气侧和空气侧被扇形板隔开，构成烟气侧与空气侧的独立流通通道；空预器转子上设有换热元件，其特征在于，还包括与空预器烟气侧进口、烟气侧出口通过管道连接的空气引射器，空气引射器连接空气增压设备；空气引射器的抽吸入口接空预器烟气侧进口，空气引射器的喷射出口接空预器烟气侧出口，空气引射器的动力气体入口接空气增压设备。

2.根据权利要求1所述的一种空气预热器的热解脱灰系统，其特征在于，所述空气侧包括一次风侧和二次风侧，所述空预器转子设置于空预器本体内，空预器转子上设有蓄热元件。

3.根据权利要求1所述的一种空气预热器的热解脱灰系统，其特征在于，设置于烟气侧出口并与空气引射器通过管道连接的烟气注入装置。

4.根据权利要求3所述的一种空气预热器的热解脱灰系统，其特征在于，所述空预器转子转向为烟气侧至一次风侧至二次风侧至烟气侧。

5.根据权利要求4所述的一种空气预热器的热解脱灰系统，其特征在于，所述烟气注入装置设置于靠近二次风侧的扇形板处，安装位置与扇形板成角度θ，0°≤θ≤20°。

6.根据权利要求1所述的一种空气预热器的热解脱灰系统，其特征在于，还包括设置于空预器冷端的蒸汽吹灰器。

7.根据权利要求1所述的一种空气预热器的热解脱灰系统，其特征在于，空气引射器的各管道上分别设有流量调节装置。

8.根据权利要求1所述的一种空气预热器的热解脱灰系统，其特征在于，还包括温度测量装置用于测量空气预热器冷端温度，空气和烟气混合后烟温测量，压力测量装置用于测量空气预热器前后压差。

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