CN215062198U - 空气预热器、使用该空气预热器的烟气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有分区自清洁功能的空气预热器、烟气处理系统。所述空气预热器具有传热模块、冷流体入口切断机构及分隔板；所述分隔板设置在壳体冷流体入口集箱内，将壳体冷流体入口集箱分隔为若干个壳体冷流体入口子集箱，每个壳体冷流体入口子集箱对应设置有冷流体入口切断机构，每个冷流体入口切断机构可独立控制开启，通过单独控制冷流体入口切断机构，可实现空气预热器箱体内全部传热模块的自清洁功能。

Description

空气预热器、使用该空气预热器的烟气处理系统

技术领域

本实用新型涉及空气预热器领域，具体涉及一种具有分区自清洁功能的空气预热器、使用该空气预热器的烟气处理系统。

背景技术

燃煤电厂锅炉在运行过程中通常会配备相应的余热利用装置及脱硫、脱销装置以对锅炉排放的烟气进行处理，实现节能减排的目的。

常规燃煤电厂锅炉的烟气处理系统如图1所示，该系统包括：锅炉1、给煤机2、一次风风机3、二次风风机4、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7、烟囱8、脱硝装置9；空气预热器10及低低温省煤器11。

空气预热器10是烟气处理系统的核心部件，空气预热器10的运行效果直接影响锅炉的效率。通过空气预热器10回收烟气中热量，回收的热量可预热进入锅炉1的一次风和二次风，提高锅炉热效率，降低能量消耗。

目前，燃煤电厂最常见的空气预热器是回转式空气预热器，回转式空气预热器具有传热面密度高、结构紧凑、体积小、布置灵活的优点。回转式空气预热器通常以金属波纹板作为蓄热芯体，一般分为三仓室，三个仓室分别为烟气仓室、一次风仓室和二次风仓室。蓄热芯体转至烟气仓室时，烟气中热量被蓄热体吸收并蓄积起来，蓄热芯体转至一次风仓室和二次风仓室时，蓄积的热量释放给一次风和二次风，蓄热芯体温度降低，实现烟气与一次风和二次风的换热。

回转式空气预热器的缺点之一是存在严重的漏风问题，漏风的原因是，一次风侧操作压力高于烟气侧和二次风侧操作压力，这样一次风就会通过回转式空气预热器动静部件之间的间隙漏到烟气侧，形成漏风，一次风大约有20％的漏量，随着设备使用时间的延长，漏风问题会更加严重。为了维持一次风量，要增加一次风风机功率，同时为了维持锅炉系统负压，烟气引风机功率也相应增加。一次风风机和烟气引风机功率增加导致系统电耗增加，回转式空气预热器下游的除尘装置、脱硫装置负荷也增大。

回转式空气预热器的缺点之二是容易发生堵塞和腐蚀。如图1所示，空气预热器10为回转式空气预热器，其上游设置有脱硝装置9，脱硝装置一般采用SCR脱硝工艺，SCR脱硝装置不可避免的会有NH₃逃逸，SCR催化剂在促进NH₃和NO_x反应脱除氮氧化物的同时也会促进SO₂向SO₃的转化率，逃逸的NH₃与SO₃及H₂O反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵为黏状物，具有吸湿性，吸湿后呈酸性具有腐蚀性，硫酸氢铵熔点为147℃，当回转式空气预热器的排烟温度低于 147℃时，硫酸氢铵会出现凝固，具有很强的粘性，极易沉积黏附在回转式空气预热器的换热板片表面，造成回转式空气预热器的堵塞，又因硫酸氢铵吸湿后呈酸性具有腐蚀性，容易造成回转式空气预热器腐蚀。

为了解决回转式空气预热器的漏风问题，CN210463080U提供了一种燃煤电厂空气预热器系统，将管式空气预热器和二分仓回转式空气预热器并列组合成新型空气预热器系统，实现一次风系统和烟气隔绝，降低了较大压力的一次风对空气预热器漏风率的影响。该系统虽然能在一定程度上缓解漏风问题，但结构复杂，设备组装及维护困难，并且无法解决堵塞和腐蚀的问题。

为了解决回转式空气预热器的堵塞和腐蚀的问题，通常采取的措施包括：一、控制回转式空气预热器的排烟温度高于硫酸氢铵熔点；其缺点是会减少烟气余热回收量，不利于提高锅炉效率；二、设置吹灰器，吹灰器主要有声波吹灰器、蒸汽吹灰器、激波吹灰器等形式，受吹灰器清灰原理限制，其清灰范围与清灰效果有限，空气预热器即使在设有吹灰器的前提下，依然存在积灰、难以长周期运行等问题。为了保证吹灰器有效吹灰范围全覆盖，CN108662927A公开了板式气气换热器，包括一个或多个长方体换热单元，每个长方体换热单元包括板束模块及板束模块四角或四角延伸板与矩形柱边缘形成的四个换热腔，板束模块相对侧的换热腔流经相同的介质。由于两侧通道长度基本相当，流道行程短，可保证吹灰器有效吹灰范围全覆盖，但该换热器仍需要使用吹灰器进行吹灰除尘，无法实现换热器的自清洁功能，且频繁吹灰，不但吹灰效果不理想，还会对传热元件冲蚀严重。三、在线水洗，在线水洗会浪费水资源，且后续废水的处理也存在问题，且容易造成设备的腐蚀问题。

由此可知，现有措施均不能有效地解决采用回转式空气预热器的烟气处理系统存在的漏风、堵塞及腐蚀问题，以及由此带来的烟气余热回收率低、能耗大，下游除尘装置及脱硫装置负荷大的问题。如何克服上述缺陷已成为当前烟气处理领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有分区自清洁功能的空气预热器，以及采用该空气预热器的烟气处理系统及烟气处理方法，以解决现有锅炉烟气处理系统中采用回转式空气预热器时，存在的漏风、堵塞、腐蚀问题，以及由此带来的排烟温度高、烟气余热利用率低、锅炉效率低、能耗大及下游除尘装置和脱硫装置负荷大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型的目的之一是提供一种具有分区自清洁功能的空气预热器，所述空气预热器包括：

壳体及位于所述壳体内的传热模块；

所述壳体的一端为壳体热流体入口、所述壳体的另一端为壳体热流体出口；

所述壳体的一端的侧面设置有壳体冷流体入口集箱，所述壳体的另一端的侧面设置有壳体冷流体出口集箱；

其特征在于：

所述的空气预热器还包括冷流体入口切断机构及分隔板；

所述分隔板设置在壳体冷流体入口集箱内，分隔板与传热模块的传热板片平行，分隔板将壳体冷流体入口集箱分隔为若干个壳体冷流体入口子集箱，每个壳体冷流体入口子集箱内对应设置有冷流体入口切断机构，每个冷流体入口切断机构可独立控制开启。关闭相应的冷流体入口切断结构，可阻止冷流体进入传热模块的相应冷流体通道。

所述传热模块是将两张传热板片沿长度方向和宽度方向分别组焊形成板对，板对与板对组合形成传热模块。板对内部形成冷流体通道，在板对长度方向的两端分别形成传热模块冷流体入口和传热模块冷流体出口，冷流体由板对的一端进入冷流体通道，并由另一端流出。每个板对可以形成一个传热模块冷流体入口及一个传热模块冷流体出口，也可以形成两个传热模块冷流体入口和两个冷流体传热模块出口。板对与板对之间形成热流体通道，并在板对的宽度方向分别形成传热模块热流体入口和传热模块热流体出口。冷流体由壳体一端侧面的壳体冷流体入口集箱进入换热器，然后经传热模块冷流体入口进入传热模块的冷流体通道，并经传热模块冷流体出口和壳体另一端的侧面上设置的壳体冷流体出口集箱流出换热器；热流体经壳体一端的壳体热流体入口进入换热器，并经传热模块热流体入口进入换热模块的热流体通道，然后经传热模块热流体出口和壳体热流体出口流出换热器。传热模块中的热流体流向和冷流体流向相反，为逆流换热。

优选地，所述传热板片为波纹板片，对波纹的形状没有特别限定，可以是具有凸起或凹陷的波纹。

本专利所述的空气预热器是全焊接结构的板式换热器结构，冷热流体间壁换热，不存在串漏问题。

所述分隔板设置在壳体冷流体入口集箱内，分隔板与传热模块的传热板片平行，分隔板将壳体冷流体入口集箱分隔为若干个壳体冷流体入口子集箱，每个壳体冷流体入口子集箱相互独立，且每个壳体冷流体入口子集箱内对应设置有冷流体入口切断机构，每个冷流体入口切断机构可独立控制开启。由于冷流体入口切断结构可被单独控制，关闭相应的冷流体入口切断机构，可以阻止冷流体进入传热模块相应的冷流体通道，但热流体依然可以进入传热模块的热流体通道。

优选地，所述冷流体入口切断机构为具有开启、关闭功能的翻板阀、插板阀、百叶阀等。

本实用新型对冷流体入口切断机构的形式不做特别限定。

本实用新型所述的具有分区自清洁功能的空气预热器的工作原理如下：

通过分隔板将壳体冷流体入口集箱分隔为若干壳体冷流体入口子集箱，在烟气处理过程中，根据换热器内部的堵塞情况，控制部分或全部壳体冷流体入口子集箱中的冷流体入口切断机构的开闭，然后利用热流体实现换热器内部的分区自清洁功能。例如，当传热模块的部分通道发生堵塞时，关闭相应的壳体冷流体入口子集箱中的冷流体入口切断机构，冷流体无法进入传热模块的相应冷流体通道，而热流体可以正常流通，通过高温的热流体加热清除粘附在传热板片上的硫酸氢铵，实现相应传热模块的自清洁，而其他传热模块的工作状态不受影响，从而实现预热器的分区自清洁功能，交替开闭不同壳体冷流体入口子集箱中的冷流体入口切断机构，可实现空气预热器内部的全部自清洁功能。

本实用新型的另一目的是提供一种采用上述具有分区自清洁功能的空气预热器的烟气处理系统。

在一种实施例中，所述烟气处理系统包括前述的具有分区自清洁功能的空气预热器。

在另一种实施中，所述烟气处理系统具体包括锅炉，给煤机，一次风风机，二次风风机，第一空气预热器，第二空气预热器。

所述的第一空气预热器采用常规的回转式空气预热器，可以实现烟气与一次风、二次风热量交换。优选地，使第一空气预热器烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点，避免第一空气预热器出现硫酸氢铵凝结堵塞现象。

所述第二空气预热器是前述的具有分区自清洁功能的空气预热器，第二空气预热器的烟气出口温度可以低于硫酸氢铵熔点，因第二空气预热器具有分区自清洁功能，因此可以避免出现硫酸氢铵堵塞现象。

所述烟气处理系统在运行过程中，烟气从锅炉出口后经第一空气预热器及第二空气预热器，最终排入大气。

优选地，所述烟气处理系统还设置有脱硝装置、第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱。烟气从锅炉出口后依次经脱硝装置、第一空气预热器、第二空气预热器、第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置、烟囱排入大气。

可选地，所述第一低低温省煤器也可以布置在引风机和脱硫装置之间。将第一低低温省煤器布置在第二空气预热器下游的烟道中，利用烟气加热锅炉给水，进一步回收烟气中的余热。

一次风经一次风风机进入系统，然后依次通过第一空气预热器、给煤机进入锅炉。优选地，第一空气预热器的一次风进口与一次风出口设置有旁路，旁路上有阀门，可以调节进入第一空气预热器的一次风风量。

二次风经二次风风机进入系统，然后依次通过第二空气预热器、第一空气预热器进入锅炉。优选地，在第一空气预热器和第二空气预热器之间的二次风风道中设置有第二低低温省煤器，二次风经二次风风机进入系统，然后依次通过第二空气预热器、第二低低温省煤器、第一空气预热器进入锅炉。通过第二低低温省煤器可以实现二次风和锅炉凝水的换热，将二次风热量传递给锅炉给水，提高锅炉给水温度，降低进入第一空气预热器的二次风温度，从而提高第一空气预热器的传热温差。

所述烟气处理系统中，第一空气预热器采用常规的回转式空气预热器，能发挥回转式空气预热器的传热面密度高、结构紧凑、体积小、布置灵活的优点，同时控制第一空气预热器的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点，由此避免了第一空气预热器出现硫酸氢铵堵塞、腐蚀现象。所述的第二空气预热器采用本实用新型具有分区自清洁功能的空气预热器，使得第二空气预热器的烟气温度可以低于硫酸氢铵熔点，相比常规工艺流程只采用三仓回转式空气预热器回收的烟气热量多，提高了锅炉效率，同时避免了出现硫酸氢铵堵塞、腐蚀现象。常规回转式空气预热器与本实用新型提供的具有分区自清洁功能的空气预热器的协同配合，在提高锅炉效率，提高烟气余热回收利用率的同时，避免了硫酸氢铵导致的堵塞、腐蚀现象，具有广阔的市场应用前景。

此外，系统中的第二空气预热器采用本实用新型具有分区自清洁功能的空气预热器，均为全焊接结构，可以避免二次风与烟气串漏，因此二次风风量和烟气量会降低，二次风风机和引风机功率降低，电耗相应降低。同时烟气量降低后空预器下游除尘装置、脱硫装置的烟气处理量降低，装置负荷减小。

相应地，本实用新型提供一种使用上述烟气处理系统进行烟气处理的方法，其特征在于，烟气处理过程如下：所述烟气经前述烟气处理系统换热后排入大气。

在另一实施例中，烟气从锅炉出口后经第一空气预热器、第二空气预热器换热后，最终排入大气；控制第一空气预热器的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点，控制第二空气预热器的烟气温度低于硫酸氢铵熔点。

优选地，所述烟气处理系统还设置有脱硝装置、第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱。烟气从锅炉出口后依次经脱硝装置、第一空气预热器、第二空气预热器、第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置、烟囱排入大气。

一次风经一次风风机进入系统，然后依次通过第一空气预热器换热后，经给煤机进入锅炉；优选地，第一空气预热器的一次风进口与一次风出口设置有旁路，旁路上有阀门，可以调节进入第一空气预热器的一次风风量。

二次风经二次风风机进入系统，然后依次通过第二空气预热器、第一空气预热器换热后进入锅炉；优选地，在第一空气预热器和第二空气预热器之间的二次风风道中设置有第二低低温省煤器，二次风经二次风风机进入系统，然后依次通过第二空气预热器、第二低低温省煤器、第一空气预热器进入锅炉。通过第二低低温省煤器可以实现二次风和锅炉凝水的换热，将二次风热量传递给锅炉给水，提高锅炉给水温度，降低进入第一空气预热器的二次风温度，从而提高第一空气预热器的传热温差。

在本实用新型的另一实施例中，所述烟气处理系统包括：锅炉，给煤机，一次风风机，二次风风机，第一空气预热器，第二空气预热器和第三空气预热器。

所述第一空气预热器采用常规的二仓回转式空气预热器，用于实现烟气与二次风的热量交换，所述第一空气预热器烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点，避免第一空气预热器出现硫酸氢铵凝结堵塞现象。

所述第二空气预热器及第三空气预热器均采用本实用新型所述的具有分区自清洁功能的空气预热器，因第二空气预热器及第三空气预热器具有分区自清洁功能，可以避免出现硫酸氢铵堵塞现象。

所述烟气处理系统在运行过程中，烟气从锅炉出来后分为两路：

一路烟气依次经过第一空气预热器、第二空气预热器，此路烟气与二次风进行热量交换；另一路烟气经过第三空气预热器，此路烟气与一次风进行热量交换；从第二空气预热器出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后，最终排入大气。

优选地，所述烟气处理系统还设置有脱硝装置，烟气从锅炉出来后先进入脱硝装置，从脱硝装置出来后烟气分为两路。

优选地，所述烟气处理系统还设置有第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱。从第二空气预热器出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后再依次经过第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置、烟囱排入大气。

第一低低温省煤器布置在第二空气预热器和第三空气预热器烟气汇合后的下游烟道中，利用烟气加热锅炉给水，进一步回收烟气中的余热。可选地，第一低低温省煤器也可以布置在引风机与脱硫装置之间。

一次风经一次风风机进入系统，然后依次经过第三空气预热器、给煤机进入锅炉，在第三空气预热器内一次风与烟气进行热量交换。优选地，在第三空气预热器的一次风进口和出口设置有旁路，旁路上设置有阀门，可以调节进入第三空气预热器的一次风风量。

二次风经二次风风机进入系统，然后依次经过第二空气预热器、第一空气预热器进入锅炉。

优选地，在第一空气预热器和第二空气预热器之间的二次风风道中，设置有第二低低温省煤器，第二低低温省煤器可以实现二次风和锅炉凝水的换热，将二次风热量传递给锅炉给水，提高锅炉给水温度，降低进入第一空气预热器的二次风温度，从而提高第一空气预热器的传热温差。

本实用新型设三个空气预热器，第一空气预热器采用常规的回转式空气预热器，能发挥回转式空气预热器的传热面密度高、结构紧凑、体积小、布置灵活的优点，同时控制第一空气预热器的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点，由此避免硫酸氢铵导致的堵塞、腐蚀现象。所述的第二空气预热器及第三空气预热器采用本实用新型具有分区自清洁功能的空气预热器，使得第二空气预热器及第三空气预热器的烟气温度可以低于硫酸氢铵熔点。相比常规工艺流程只采用三仓回转式空气预热器回收的烟气热量多，提高了锅炉效率，同时避免了堵塞、腐蚀现象，同时第二、第三空气预热器均为全焊接结构，可以避免二次风与烟气、一次风与烟气串漏，因此二次风风量、一次风风量和烟气量会降低，二次风风机、一次风风机和引风机功率降低，电耗相应降低。同时烟气量降低后空气预器下游除尘装置、脱硫装置的烟气处理量降低，装置负荷减小。

通过常规回转式空气预热器与本实用新型提供的具有分区自清洁功能的空气预热器的协同配合，本系统能在提高锅炉效率，提高烟气余热回收利用率的同时，避免出现硫酸氢铵导致的堵塞、腐蚀现象，具有广阔的市场应用前景。

相应地，本实用新型提供一种使用上述烟气处理系统进行烟气处理的方法，其特征在于，烟气处理过程如下：

烟气从锅炉出来后分为两路：一路烟气依次经过第一空气预热器、第二空气预热器，此路烟气与二次风进行热量交换，控制第一空气预热器的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点；控制第二空气预热器的烟气出口温度低于硫酸氢铵熔点；另一路烟气经过第三空气预热器，此路烟气与一次风进行热量交换，控制第三空气预热器的烟气出口温度低于硫酸氢铵熔点。从第二空气预热器出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后，最终排入大气。

优选地，所述烟气处理系统还设置有脱硝装置，烟气从锅炉出来后先进入脱硝装置，从脱硝装置出来后烟气分为两路。

优选地，所述烟气处理系统还设置有第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱。从第二空气预热器出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后再依次经过第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置、烟囱排入大气。

一次风经一次风风机进入系统，然后依次经过第三空气预热器、给煤机进入锅炉，在第三空气预热器内一次风与烟气进行热量交换。优选地，在第三空气预热器的一次风进口和出口设置有旁路，旁路上设置有阀门，可以调节进入第三空气预热器的一次风风量。

二次风经二次风风机进入系统，然后依次经过第二空气预热器、第一空气预热器进入锅炉。优选地，在第一空气预热器和第二空气预热器之间的二次风风道中，设置有第二低低温省煤器，第二低低温省煤器可以实现二次风和锅炉凝水的换热，将二次风热量传递给锅炉给水，提高锅炉给水温度，降低进入第一空气预热器的二次风温度，从而提高第一空气预热器的传热温差。

在本实用新型的再一实施例中，所述烟气处理系统包括：锅炉，给煤机，一次风风机，二次风风机，第一空气预热器，第二空气预热器。所述第一空气预热器及第二空气预热器均采用本实用新型所述的具有分区自清洁功能的空气预热器。

由于第一空气预热器及第二空气预热器具有分区自清洁功能，可以避免由硫酸氢铵导致的堵塞及腐蚀现象。

所述烟气处理系统在运行过程中，烟气从锅炉出来后分为两路：一路烟气依次经过第一空气预热器，此路烟气与二次风进行热量交换；另一路烟气经过第二空气预热器，此路烟气与一次风进行热量交换；从第一空气预热器出来的烟气与从第二空气预热器出口的烟气汇合后，最终排入大气。

优选地，所述烟气处理系统还设置有脱硝装置，烟气从锅炉出来后先进入脱硝装置，从脱硝装置出来后烟气分为两路。

优选地，所述烟气处理系统还设置有低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱。从第一空气预热器出来的烟气与从第二空气预热器出口的烟气汇合后再依次经过低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置、烟囱排入大气。

低低温省煤器布置在第一空气预热器和第二空气预热器烟气汇合后的下游烟道中，利用烟气加热锅炉给水，进一步回收烟气中的余热。可选地，低低温省煤器也可以布置在引风机与脱硫装置之间。

一次风经一次风风机进入系统，然后依次经过第二空气预热器、给煤机进入锅炉，在第二空气预热器内一次风与烟气进行热量交换。优选地，在第二空气预热器的一次风进口和出口设置有旁路，旁路上设置有阀门，可以调节进入第二空气预热器的一次风风量。

二次风经二次风风机进入系统，然后经第一空气预热器进入锅炉。

通过设置两个具有分区自清洁功能的空气预热器，二者协同配合，能够在提高锅炉效率，提高烟气余热回收利用率的同时，避免出现硫酸氢铵导致的堵塞、腐蚀现象，具有广阔的市场应用前景。

由于系统中的第一、第二空气预热器均为全焊接结构，可以避免一次风与烟气、二次风与烟气串漏，因此一次风风量、二次风风量、烟气量会降低，一次风引风机、二次风风机、引风机功率降低，电耗相应降低。同时烟气量降低后空预器下游除尘装置、脱硫装置的烟气处理量降低，装置负荷减小。

相应地，本实用新型的再一目的是提供一种使用上述烟气处理系统进行烟气处理的方法，包括以下步骤：

烟气从锅炉出来后分为两路：一路烟气依次经过第一空气预热器，此路烟气与二次风进行热量交换；另一路烟气经过第二空气预热器，此路烟气与一次风进行热量交换；从第一空气预热器出来的烟气与从第二空气预热器出口的烟气汇合后，最终排入大气。控制第一空气预热器及第二空气预热器的烟气出口温度低于硫酸氢铵熔点。

优选地，所述烟气处理系统还设置有脱硝装置，烟气从锅炉出来后先进入脱硝装置，从脱硝装置出来后烟气分为两路。

优选地，所述烟气处理系统还设置有低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱。从第一空气预热器出来的烟气与从第二空气预热器出口的烟气汇合后再依次经过低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置、烟囱排入大气。

一次风经一次风风机进入系统，然后依次经过第二空气预热器、给煤机进入锅炉，在第二空气预热器内一次风与烟气进行热量交换。优选地，在第二空气预热器的一次风进口和出口设置有旁路，旁路上设置有阀门，可以调节进入第二空气预热器的一次风风量。

二次风经二次风风机进入系统，然后经第一空气预热器进入锅炉。

附图说明

图1：现有技术中常规燃煤电厂锅炉的烟气处理系统示意图；

图2(a)-2(c)：本实用新型提供的具有分区自清洁功能的空气预热器的结构示意图；其中，

图2(a)为壳体冷流体入口集箱和壳体冷流体出口集箱位于壳体两端同一侧的具有分区自清洁功能的空气预热器的结构示意图；

图2(b)为壳体冷流体入口集箱和壳体冷流体出口集箱位于壳体两端的异侧的具有分区自清洁功能的空气预热器的结构示意图；

图2(c)为壳体的两端均设置有壳体冷流体入口集箱和壳体冷流体出口集箱的具有分区自清洁功能的空气预热器的结构示意图；

图3(a)-3(c)：本实用新型提供的具有分区自清洁功能的空气预热器的二维结构示意图；其中，

图3(a)为图2(a)所示的具有分区自清洁功能的空气预热器的二维结构示意图；

图3(b)为图2(b)所示的具有分区自清洁功能的空气预热器的二维结构示意图；

图3(c)为图2(c)所示的具有分区自清洁功能的空气预热器的二维结构示意图；

图4(a)-4(b)：本实用新型提供的具有分区自清洁功能的空气预热器的传热模块示意图；其中，

图4(a)为传热模块冷流体入口和传热模块冷流体出口位于板对长度方向的同一侧的具有分区自清洁功能的空气预热器的传热模块示意图；

图4(b)为传热模块冷流体入口和传热模块冷流体出口位于板对长度方向的两侧的具有分区自清洁功能的空气预热器的传热模块示意图；

图5：图4(a)-4(b)所示的传热模块的传热通道示意图；

图6：本实用新型提供的烟气处理系统示意图；

图7：本实用新型提供的另一种烟气处理系统示意图；

图8：本实用新型提供的另一种烟气处理系统示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，但下述实施方式不构成对本实用新型的限制。

图2(a)-5显示了本实用新型提供的具有分区自清洁功能的空气预热器的结构示意图，所述空气预热器包括：

壳体及位于所述壳体内的传热模块4；

所述壳体的一端为壳体热流体入口6、所述壳体的另一端为壳体热流体出口1；

所述壳体的一端的侧面设置有壳体冷流体入口集箱2，所述壳体的另一端的侧面设置有壳体冷流体出口集箱5；

其特征在于：

所述的空气预热器还包括冷流体入口切断机构3及分隔板7；

所述分隔板7设置在壳体冷流体入口集箱2内，分隔板7与传热模块4的传热板片平行，分隔板7将壳体冷流体入口集箱2分隔为若干个壳体冷流体入口子集箱，每个壳体冷流体入口子集箱内对应设置有冷流体入口切断机构3，每个冷流体入口切断机构3可独立控制开启。关闭相应的冷流体入口切断结构3，可阻止冷流体进入传热模块的相应冷流体通道。

所述传热模块4是将两张传热板片沿长度方向和宽度方向分别组焊形成板对，板对与板对组合形成传热模块。板对内部形成冷流体通道，在板对长度方向的两端分别形成传热模块冷流体入口2’和传热模块冷流体出口5’，冷流体由板对的一端进入冷流体通道，并由另一端流出。每个板对可以形成一个传热模块冷流体入口及一个传热模块冷流体出口，也可以形成两个传热模块冷流体入口和两个冷流体传热模块出口。板对与板对之间形成热流体通道，并在板对的宽度方向分别形成传热模块热流体入口6’和传热模块热流体出口1’。冷流体由壳体一端侧面的壳体冷流体入口集箱2进入换热器，然后经传热模块冷流体入口2’进入传热模块的冷流体通道，并经传热模块冷流体出口5’和壳体另一端的侧面上设置的壳体冷流体出口集箱5流出换热器；热流体经壳体一端的壳体热流体入口6进入换热器，并经传热模块热流体入口6’进入换热模块的热流体通道，然后经传热模块热流体出口1’和壳体热流体出口1流出换热器。传热模块中的热流体流向和冷流体流向相反，为逆流换热。

优选地，所述传热板片为波纹板片，对波纹的形状没有特别限定，可以是具有凸起或凹陷的波纹。

本专利所述的空气预热器是全焊接结构的板式换热器结构，冷热流体间壁换热，不存在串漏问题。

所述分隔板7设置在壳体冷流体入口集箱2内，分隔板7与传热模块的传热板片平行，分隔板7将壳体冷流体入口集箱2分隔为若干个壳体冷流体入口子集箱，每个壳体冷流体入口子集箱相互独立，且每个壳体冷流体入口子集箱内对应设置有冷流体入口切断机构3，每个冷流体入口切断机构3可独立控制开启。由于冷流体入口切断结构3可被单独控制，关闭相应的冷流体入口切断机构3，可以阻止冷流体进入传热模块相应的冷流体通道，但热流体依然可以进入传热模块的热流体通道。

优选地，所述冷流体入口切断机构3为具有开启、关闭功能的翻板阀、插板阀、百叶阀等。本实用新型对冷流体入口切断机构的形式不做特别限定。

本实用新型所述的具有分区自清洁功能的空气预热器的工作原理如下：

通过分隔板7将壳体冷流体入口集箱2分隔为若干壳体冷流体入口子集箱，在烟气处理过程中，根据换热器内部的堵塞情况，控制部分或全部壳体冷流体入口子集箱中的冷流体入口切断机构的开闭，然后利用热流体实现换热器内部的分区自清洁功能。例如，当传热模块的部分通道发生堵塞时，关闭相应的壳体冷流体入口子集箱中的冷流体入口切断机构，冷流体无法进入传热模块的相应冷流体通道，而热流体可以正常流通，通过高温的热流体加热清除粘附在传热板片上的硫酸氢铵，实现相应传热模块的自清洁，而其他传热模块的工作状态不受影响，从而实现预热器的分区自清洁功能，交替开闭不同壳体冷流体入口子集箱中的冷流体入口切断机构，可实现空气预热器内部的全部自清洁功能。

图6显示了本实用新型提供的一种采用上述具有分区自清洁功能的空气预热器的烟气处理系统。所述烟气处理系统包括锅炉1；给煤机2；一次风风机3；二次风风机4；除尘装置 5；引风机6；脱硫装置7；烟囱8；脱硝装置9；第一空气预热器10；第一低低温省煤器11；第二空气预热器12；第二低低温省煤器13。

所述第一空气预热器10采用常规的回转式空气预热器，可以实现烟气与一次风、二次风热量交换。

优选地，使第一空气预热器10的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点，避免第一空气预热器 10出现硫酸氢铵凝结堵塞现象。

所述第二空气预热器12采用本实用新型所述的具有分区自清洁功能的空气预热器，第二空气预热器12的烟气出口温度可以低于硫酸氢铵熔点，因第二空气预热器12具有分区自清洁功能，因此可以避免出现硫酸氢铵堵塞现象。

所述烟气处理系统在运行过程中，烟气从锅炉1出口后依次经脱硝装置9、第一空气预热器10、第二空气预热器12、第二低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7、烟囱8排入大气。可选地，所述第一低低温省煤器11也可以布置在引风机6和脱硫装置7之间。将第一低低温省煤器11布置在第二空气预热器下游的烟道中，利用烟气加热锅炉给水，进一步回收烟气中的余热。

一次风经一次风风机3进入系统，然后依次通过第一空气预热器10、给煤机2进入锅炉1。优选地，第一空气预热器10的一次风进口与一次风出口设置有旁路，旁路上有阀门，可以调节进入第一空气预热器的一次风风量。

二次风经二次风风机4进入系统，然后依次通过第二空气预热器12、第一空气预热器10 进入锅炉1。优选地，在第一空气预热器10和第二空气预热器12之间的二次风风道中设置有第二低低温省煤器13，二次风经二次风风机4进入系统，然后依次通过第二空气预热器12、第二低低温省煤器13、第一空气预热器10进入锅炉1。通过第二低低温省煤器13可以实现二次风和锅炉凝水的换热，将二次风热量传递给锅炉给水，提高锅炉给水温度，降低进入第一空气预热器10的二次风温度，从而提高第一空气预热器10的传热温差。

相应地，本实用新型提供一种使用上述烟气处理系统进行烟气处理的方法，烟气从锅炉 1出口后经第一空气预热器10、第二空气预热器12换热后，最终排入大气；控制第一空气预热器10的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点，控制第二空气预热器12的烟气温度低于硫酸氢铵熔点。

优选地，所述烟气处理系统还设置有脱硝装置9、第一低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7和烟囱8。烟气从锅炉1出口后依次经脱硝装置9、第一空气预热器10、第二空气预热器12、第一低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7、烟囱8排入大气。

一次风经一次风风机3进入系统，然后依次通过第一空气预热器10换热后，经给煤机2 进入锅炉1；二次风经二次风风机4进入系统，然后依次通过第二空气预热器12、第一空气预热器10换热后进入锅炉1；优选地，在第一空气预热器和第二空气预热器之间的二次风风道中设置有第二低低温省煤器13，二次风经二次风风机4进入系统，然后依次通过第二空气预热器12、第二低低温省煤器13、第一空气预热器进入锅炉1。

图7显示了本实用新型提供的另一种采用上述具有分区自清洁功能的空气预热器的烟气处理系统。所述烟气处理系统包括锅炉1；给煤机2；一次风风机3；二次风风机4；除尘装置5；引风机6；脱硫装置7；烟囱8；脱硝装置9；第一空气预热器10；第一低低温省煤器 11；第二空气预热器12；第二低低温省煤器13、第三空气预热器14。

所述第一空气预热器10采用常规的二仓回转式空气预热器，用于实现烟气与二次风的热量交换，所述第一空气预热器10的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点，避免第一空气预热器 10出现硫酸氢铵凝结堵塞现象。

所述第二空气预热器12及第三空气预热器14均采用本实用新型所述的具有分区自清洁功能的空气预热器，由于第二、第三空气预热器具有分区自清洁功能，可以利避免出现硫酸氢铵导致的堵塞及腐蚀问题。

烟气从锅炉1出来后进入脱硝装置9，从脱硝装置9出来后烟气分为两路：

一路烟气依次经过第一空气预热器10、第二空气预热器12，此路烟气与二次风进行热量交换；另一路烟气经过第三空气预热器14，此路烟气与一次风进行热量交换；从第二空气预热器12出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后，最终排入大气。

优选地，所述烟气处理系统还设置有第一低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7和烟囱8。从第二空气预热器12出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后再依次经过第一低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7、烟囱8排入大气。

第一低低温省煤器11布置在第二空气预热器12和第三空气预热器14烟气汇合后的下游烟道中，利用烟气加热锅炉给水，进一步回收烟气中的余热。可选地，第一低低温省煤器11 也可以布置在引风机6与脱硫装置7之间。

一次风经一次风风机3进入系统，然后依次经过第三空气预热器14、给煤机2进入锅炉 1，在第三空气预热器14内一次风与烟气进行热量交换。优选地，在第三空气预热器14的一次风进口和出口设置有旁路，旁路上设置有阀门，可以调节进入第三空气预热器14的一次风风量。

二次风经二次风风机4进入系统，然后依次经过第二空气预热器12、第一空气预热器10 进入锅炉1。

优选地，在第一空气预热器10和第二空气预热器12之间的二次风风道中，设置有第二低低温省煤器13，第二低低温省煤器13可以实现二次风和锅炉凝水的换热，将二次风热量传递给锅炉给水，提高锅炉给水温度，降低进入第一空气预热器10的二次风温度，从而提高第一空气预热器10的传热温差。

相应地，本实用新型提供一种使用上述烟气处理系统进行烟气处理的方法，烟气处理过程如下：烟气从锅炉1出来后分为两路：一路烟气依次经过第一空气预热器10、第二空气预热器12，此路烟气与二次风进行热量交换，控制第一空气预热器10的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点；控制第二空气预热器12的烟气出口温度低于硫酸氢铵熔点；另一路烟气经过第三空气预热器14，此路烟气与一次风进行热量交换，控制第三空气预热器14的烟气出口温度低于硫酸氢铵熔点。从第二空气预热器12出来的烟气与从第三空气预热器14出口的烟气汇合后，最终排入大气。

优选地，所述烟气处理系统还设置有第一低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7和烟囱8。从第二空气预热器12出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后再依次经过第一低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7、烟囱8排入大气。

一次风经一次风风机3进入系统，然后依次经过第三空气预热器14、给煤机2进入锅炉 1，在第三空气预热器14内一次风与烟气进行热量交换。优选地，在第三空气预热器14的一次风进口和出口设置有旁路，旁路上设置有阀门，可以调节进入第三空气预热器14的一次风风量。

二次风经二次风风机4进入系统，然后依次经过第二空气预热器12、第一空气预热器10 进入锅炉1。优选地，在第一空气预热器10和第二空气预热器12之间的二次风风道中，设置有第二低低温省煤器13，第二低低温省煤器13可以实现二次风和锅炉凝水的换热，将二次风热量传递给锅炉给水，提高锅炉给水温度。

图8显示了本实用新型提供的再一种采用上述具有分区自清洁功能的空气预热器的烟气处理系统。所述烟气处理系统包括锅炉1；给煤机2；一次风风机3；二次风风机4；除尘装置5；引风机6；脱硫装置7；烟囱8；脱硝装置9；第一空气预热器10；低低温省煤器11；第二空气预热器12。

所述第一空气预热器10及第二空气预热器12均采用本实用新型所述的具有分区自清洁功能的空气预热器。可以避免由硫酸氢铵导致的堵塞及腐蚀现象。

所述烟气处理系统在运行过程中，烟气从锅炉1出来后分为两路：一路烟气依次经过第一空气预热器10，此路烟气与二次风进行热量交换；另一路烟气经过第二空气预热器12，此路烟气与一次风进行热量交换；从第一空气预热器10出来的烟气与从第二空气预热器12出口的烟气汇合后，最终排入大气。

优选地，所述烟气处理系统还设置有低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7和烟囱8。从第一空气预热器10出来的烟气与从第二空气预热器12出口的烟气汇合后再依次经过低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7、烟囱8排入大气。

低低温省煤器11布置在第一空气预热器10和第二空气预热器12烟气汇合后的下游烟道中，利用烟气加热锅炉给水，进一步回收烟气中的余热。可选地，低低温省煤器11也可以布置在引风机6与脱硫装置7之间。

一次风经一次风风机3进入系统，然后依次经过第二空气预热器12、给煤机2进入锅炉 1，在第二空气预热器12内一次风与烟气进行热量交换。优选地，在第二空气预热器12的一次风进口和出口设置有旁路，旁路上设置有阀门，可以调节进入第二空气预热器12的一次风风量。

二次风经二次风风机4进入系统，然后经第一空气预热器10进入锅炉1。

相应地，本实用新型的再一目的是提供一种使用上述烟气处理系统进行烟气处理的方法，包括以下步骤：

烟气从锅炉1出来后分为两路：一路烟气依次经过第一空气预热器10，此路烟气与二次风进行热量交换；另一路烟气经过第二空气预热器12，此路烟气与一次风进行热量交换；从第一空气预热器10出来的烟气与从第二空气预热器12出口的烟气汇合后，最终排入大气。控制第一空气预热器10及第二空气预热器12的烟气出口温度低于硫酸氢铵熔点。

优选地，所述烟气处理系统还设置有低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7和烟囱8。从第一空气预热器10出来的烟气与从第二空气预热器12出口的烟气汇合后再依次经过低低温省煤器11、除尘装置5、引风机6、脱硫装置7、烟囱8排入大气。

一次风经一次风风机3进入系统，然后依次经过第二空气预热器12、给煤机2进入锅炉 1，在第二空气预热器12内一次风与烟气进行热量交换。优选地，在第二空气预热器12的一次风进口和出口设置有旁路，旁路上设置有阀门，可以调节进入第二空气预热器12的一次风风量。

二次风经二次风风机4进入系统，然后经第一空气预热器10进入锅炉1。

以上对本实用新型所提供的空气预热器、烟气处理系统及处理方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本实用新型的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (24)

1.一种具有分区自清洁功能的空气预热器，所述空气预热器包括壳体及位于所述壳体内的传热模块；所述壳体的一端为壳体热流体入口、另一端为壳体热流体出口；所述壳体的一端的侧面设置有壳体冷流体入口集箱，所述壳体的另一端的侧面设置有壳体冷流体出口集箱；

其特征在于：

所述空气预热器还包括冷流体入口切断机构及分隔板；

所述分隔板设置在壳体冷流体入口集箱内，分隔板与传热模块的传热板片平行，分隔板将壳体冷流体入口集箱分隔为若干个壳体冷流体入口子集箱，每个壳体冷流体入口子集箱内对应设置有冷流体入口切断机构，每个冷流体入口切断机构可独立控制开启；关闭相应的冷流体入口切断结构，可阻止冷流体进入传热模块的相应冷流体通道。

2.如权利要求1所述的空气预热器，其特征在于：所述冷流体入口切断机构为具有开启、关闭功能的翻板阀、插板阀或百叶阀。

3.如权利要求1所述的空气预热器，其特征在于：在烟气处理过程中，通过交替关闭所述的冷流体入口切断机构，利用热流体可以实现壳体内全部传热板片的分区自清洁。

4.如权利要求1所述的空气预热器，其特征在于：所述空气预热器是全焊接结构的板式换热器结构。

5.如权利要求4所述的空气预热器，其特征在于：所述传热模块是将两张传热板片沿长度方向和宽度方向分别组焊形成板对，板对与板对组合形成传热模块；板对内部形成冷流体通道，在板对长度方向的两端分别形成传热模块冷流体入口和传热模块冷流体出口，冷流体由板对的一端进入冷流体通道，并由另一端流出；板对与板对之间形成热流体通道，并在板对的宽度方向的两端分别形成传热模块热流体入口和传热模块热流体出口。

6.如权利要求5所述的空气预热器，其特征在于：所述传热板片为波纹板片。

7.一种烟气处理系统，其特征在于，所述烟气处理系统设置有如权利要求1-6任一项所述的具有分区自清洁功能的空气预热器。

8.如权利要求7所述的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气处理系统包括锅炉、给煤机、一次风风机、二次风风机、第一空气预热器和第二空气预热器；

所述第一空气预热器是回转式空气预热器，用以实现烟气与一次风、二次风热量交换；所述第二空气预热器是所述具有分区自清洁功能的空气预热器。

9.如权利要求8所述的烟气处理系统，其特征在于：锅炉烟气从锅炉出口经第一空气预热器及第二空气预热器热交换后，最终排入大气。

10.如权利要求9所述的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气处理系统还设置有脱硝装置、第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱；烟气从锅炉出口依次经脱硝装置、第一空气预热器、第二空气预热器、第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置及烟囱排入大气。

11.如权利要求8所述的烟气处理系统，其特征在于：一次风经所述一次风风机进入系统，然后通过第一空气预热器、给煤机进入锅炉；二次风经所述二次风风机进入系统，然后通过第二空气预热器、第一空气预热器进入锅炉。

12.如权利要求11所述的烟气处理系统，其特征在于：在所述第一空气预热器和第二空气预热器之间的二次风风道中还设置有第二低低温省煤器，二次风经二次风风机进入系统，然后通过第二空气预热器、第二低低温省煤器、第一空气预热器进入锅炉。

13.如权利要求8所述的烟气处理系统，其特征在于：在进行烟气处理时，控制第一空气预热器的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点。

14.如权利要求13所述的烟气处理系统，其特征在于：在进行烟气处理时，控制第二空气预热器的烟气温度低于硫酸氢铵熔点。

15.如权利要求7所述的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气处理系统包括：锅炉、给煤机、一次风风机、二次风风机、第一空气预热器、第二空气预热器和第三空气预热器；所述第一空气预热器采用二仓回转式空气预热器，用于实现烟气与二次风的热量交换；所述第二空气预热器及第三空气预热器均采用所述的具有分区自清洁功能的空气预热器。

16.如权利要求15所述的烟气处理系统，其特征在于：烟气从锅炉出来后分为两路：一路烟气依次经过第一空气预热器、第二空气预热器，此路烟气与二次风进行热量交换；另一路烟气经过第三空气预热器，此路烟气与一次风进行热量交换；从第二空气预热器出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后，最终排入大气。

17.如权利要求16所述的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气处理系统还设置有第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱；从第二空气预热器出来的烟气与从第三空气预热器出口的烟气汇合后再依次经过第一低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱排入大气。

18.如权利要求16所述的烟气处理系统，其特征在于：一次风经一次风风机进入系统，然后经过第三空气预热器、给煤机进入锅炉；二次风经二次风风机进入系统，然后依次经过第二空气预热器、第一空气预热器进入锅炉。

19.如权利要求18所述的烟气处理系统，其特征在于：在第一空气预热器和第二空气预热器之间的二次风风道中，设置有第二低低温省煤器，二次风依次通过第二空气预热器、第二低低温省煤器、第一空气预热器进入锅炉。

20.如权利要求15所述的烟气处理系统，其特征在于：在进行烟气处理时，控制第一空气预热器的烟气出口温度高于硫酸氢铵熔点。

21.如权利要求15所述的烟气处理系统，其特征在于：在进行烟气处理时，控制第二空气预热器及第三空气预热器的烟气出口温度低于硫酸氢铵熔点。

22.如权利要求7所述的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气处理系统包括：锅炉、给煤机、一次风风机、二次风风机、第一空气预热器及第二空气预热器；所述第一空气预热器及第二空气预热器均采用所述的具有分区自清洁功能的空气预热器；

烟气从锅炉出来后分为两路：一路烟气经过第一空气预热器，此路烟气与二次风进行热量交换；

另一路烟气经过第二空气预热器，此路烟气与一次风进行热量交换；从第一空气预热器出来的烟气与从第二空气预热器出口的烟气汇合后，最终排入大气。

23.如权利要求22所述的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气处理系统还设置有低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置和烟囱；从第一空气预热器出来的烟气与从第二空气预热器出来的烟气汇合后再依次经过低低温省煤器、除尘装置、引风机、脱硫装置及烟囱排入大气。

24.如权利要求22所述的烟气处理系统，其特征在于：一次风经一次风风机进入系统，然后经过第二空气预热器、给煤机进入锅炉；二次风经二次风风机进入系统，然后经第一空气预热器进入锅炉。

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