CN219014371U - 一种带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，包括空预器和旁路低温省煤器；空预器具有冷风分仓和热烟气分仓，旁路低温省煤器具有烟气回路和加热水回路，烟气回路与热烟气分仓并联；空预器转子冷端端面通过周向隔板分成N个同心环，在至少一个冷风分仓的冷端设置N个分别与N个同心环对接的异形冷风管道，并在各异形冷风管道上设置分环冷风调节门；旁路低温省煤器的烟气回路进口或者出口设置旁路烟气挡板门，并在烟气回路出口设置旁路排烟温度测点；旁路低温省煤器的加热水回路进口或者出口设置水量调节门，并在加热水回路出口设置加热水温度测点。上述装置同时解决了空预器和旁路低温省煤器堵灰腐蚀问题，提高了热量利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，属于烟气余热利用技术领域。
背景技术
回转式空预器(下文简称“空预器”)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。空预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预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，空预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，会牢固粘附在空预器蓄热元件表面，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。
随着我国发电行业低碳环保政策的推进，燃煤锅炉余热利用技术得到长足的发展，一般在空预器之后、电除尘之前水平烟道安装低温省煤器。低温省煤器是由若干管束组成，管内是水(冷介质)，管外是烟气(热介质)。低温省煤器的管内进水温度一般为40-90℃，而管外入口烟气温度一般为100-180℃，从而使管外烟气热量传递给管内的介质水(一般用于加热锅炉凝结水)。
然而，传统的低温省煤器也易出现腐蚀和堵灰问题，究其原因，有以下几点：①受现场空间限制，一般低温省煤器烟气入口流速不均、灰场不均，且设计平均流速偏高，导致局部换热管磨损；②与空预器酸露点腐蚀类似；③与空预器硫酸氢铵型堵灰类似；④不管是磨损还是腐蚀造成低温省煤器换热管泄漏，泄漏出来的水与含尘烟气接触，形成“泥浆状”积灰，导致其安装位置烟道被大面积或完全堵塞。
实用新型内容
为了解决现有技术中空预器及低温省煤器存在的腐蚀、堵灰等问题，本实用新型提供一种带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，包括空预器和旁路低温省煤器；空预器具有冷风分仓和热烟气分仓，旁路低温省煤器具有烟气回路和加热水回路，烟气回路与热烟气分仓并联；空预器转子冷端端面通过周向隔板分成N个同心环，N≥2，在至少一个冷风分仓的冷端设置N个异形冷风管道，异形冷风管道一端为扇形口、另一端为矩形口，各扇形口与同心环一一对应设置，扇形口的两侧径向边连接在对应同心环内的冷端扇形板侧边，且扇形口所处平面与冷端扇形板的密封面齐平，各矩形口设置分环冷风调节门；旁路低温省煤器的烟气回路进口或者出口设置旁路烟气挡板门，并在烟气回路出口设置旁路排烟温度测点；旁路低温省煤器的加热水回路进口或者出口设置水量调节门，并在加热水回路出口设置加热水温度测点。
空预器具有冷风分仓和热烟气分仓，冷风和热烟气分别逆流经过冷风分仓和热烟气分仓完成热交换，此为现有常识，本申请不再赘述。
旁路低温省煤器具有烟气回路和加热水回路，烟气从烟气回路进口进入，流经加热水回路、完成热交换后，从烟气回路出口流出，低温水从加热水回路进口进入、吸收烟气热量后，从加热水回路出口流出，成为高温水，此为现有常识，本申请不再赘述。
当空预器不存在堵灰、腐蚀问题时，上述N个分环冷风调节门均全开，而当空预器出现堵灰、腐蚀问题后，上述N个分环冷风调节门轮巡关小至50％开度以下，且每个分环冷风调节门开度关小后维持至少30min。正常运行时，联合调节旁路烟气挡板门和水量调节门，使旁路排烟温度测点显示值在160～180℃之间、加热水温度测点显示值不高于180℃；当旁路低温省煤器出现堵灰、腐蚀问题后，增大旁路烟气挡板门开度或减小水量调节门开度，使旁路排烟温度测点显示值在180～220℃之间、加热水温度测点显示值不高于180℃，并维持至少30min。
本申请旁路低温省煤器，将烟气回路进口和出口分别设在加热水回路两侧、并均与加热水回路连通，缩小了体积，方便了与空预器热烟气分仓的并联安装。
申请人经研究发现，采用上述技术方案，能够在保证锅炉尾部受热面不受堵灰问题困扰的前提下，最大限度回收利用锅炉尾部热量，且有利于系统性降低锅炉尾部烟气阻力；此外，旁路低温省煤器的换热温差较大，平均达100-200℃，有利于节省设备投资。换热温差是指冷介质(水)与热介质(烟气)在换热过程中的温差。常规低温省煤器是布置在空预器下游，低温省煤器的入口温度是空预器烟气侧出口温度，也即排烟温度，只有130℃左右，经换热后的烟气温度只有100℃左右，正常逆流换热，换热温差只有50℃左右。而本申请烟气进口温度是300-400℃，出口烟气温度是180℃左右，换热温差能到100-200℃之间。
如上所述，常规低温省煤器是布置在空预器下游，一般空间受限，导致流场设计困难，且常规低温省煤器体积庞大，一定程度上造成了流场不均、灰场不均匀、平均流速高等问题；而本申请低温省煤器与空预器烟气侧并联设置，布置更为灵活，流场均匀性设计较为容易，不仅换热温差大，且设备体积小，有效避免了前述问题，且不易出现飞灰磨损等问题，工作温度较高，不存在低温腐蚀的问题，因此不易泄漏，一旦泄漏，因旁路并联设计，可在线隔离，且泄漏至更高温度水平的烟气中，在泄漏量不大的情况下，由于烟气温度高，能自行气化。
优选，上述加热水回路进口通过管路与燃煤发电机组汽机侧的凝结水路连通。也即加热水为燃煤发电机组汽机侧的凝结水。而加热水回路出口通过管路与锅炉除氧器连通，也即加热后的凝结水接入锅炉除氧器。燃煤发电机组汽机侧的凝结水路、锅炉除氧器均为现有常识，不再赘述。
为了满足一般生产需求，N介于2～8之间。
为了便于安装和控制，旁路烟气挡板门设在烟气回路进口。
为了便于安装和控制，水量调节门设在加热水回路进口。
上述烟气回路的进口和出口分别与热烟气分仓的进口和出口连通、形成并联结构。
为了确保耐久性和灵敏性，上述旁路排烟温度测点所用仪表为铠装热电偶；加热水温度测点所用仪表为热电阻温度计。
本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
本实用新型带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，将旁路低温省煤器的烟气回路并联在空预器的热烟气分仓上，并通过对空预器和旁路低温省煤器的改进，可同时解决空预器和旁路低温省煤器的堵灰、腐蚀问题，能够在保证锅炉尾部受热面不受堵灰问题困扰的前提下，最大限度回收利用锅炉尾部热量，且有利于系统性降低锅炉尾部烟气阻力。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的示意图。
图2为本实用新型实施例2的示意图。
图中：1为空预器，2为旁路低温省煤器；11为冷风分仓，12为热烟气分仓，13为异形冷风管道，14为分环冷风调节门；21为烟气回路进口，22为烟气回路出口，23为旁路烟气挡板门，24为旁路排烟温度测点，25为加热水回路进口，26为加热水回路出口，27为水量调节门，28为加热水温度测点。
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，一种带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，包括空预器和旁路低温省煤器；空预器具有冷风分仓和热烟气分仓，旁路低温省煤器具有烟气回路和加热水回路，烟气回路进口和出口分别设在加热水回路两侧、并均与加热水回路连通，烟气回路的进口和出口分别与热烟气分仓的进口和出口连通、形成烟气回路与热烟气分仓的并联；空预器转子冷端端面通过两圈周向隔板分成3个同心环，在至少一个冷风分仓的冷端设置3个异形冷风管道，异形冷风管道一端为扇形口、另一端为矩形口，各扇形口与同心环一一对应设置，扇形口的两侧径向边连接在对应同心环内的冷端扇形板侧边，且扇形口所处平面与冷端扇形板的密封面齐平，各矩形口设置分环冷风调节门；旁路低温省煤器的烟气回路进口设置旁路烟气挡板门，并在烟气回路出口设置旁路排烟温度测点；旁路低温省煤器的加热水回路进口设置水量调节门，并在加热水回路出口设置加热水温度测点。上述加热水回路进口通过管路与燃煤发电机组汽机侧的凝结水路连通，加热水回路出口通过管路与锅炉除氧器连通。也即加热水为燃煤发电机组汽机侧的凝结水，加热后的凝结水接入锅炉除氧器。为了确保耐久性和灵敏性，上述旁路排烟温度测点装有铠装热电偶；加热水温度测点装有热电阻温度计。
当空预器不存在堵灰、腐蚀问题时，上述N个分环冷风调节门均全开，而当空预器出现堵灰、腐蚀问题后，上述N个分环冷风调节门轮巡关小至50％开度以下，且每个分环冷风调节门开度关小后维持至少30min。正常运行时，联合调节旁路烟气挡板门和水量调节门，使旁路排烟温度测点显示值在160～180℃之间、加热水温度测点显示值不高于180℃；当旁路低温省煤器出现堵灰、腐蚀问题后，增大旁路烟气挡板门开度或减小水量调节门开度，使旁路排烟温度测点显示值在180～220℃之间、加热水温度测点显示值不高于180℃，并维持至少30min。
经工程实践，采用上述方案，能够在保证锅炉尾部受热面不受堵灰问题困扰的前提下，最大限度回收利用锅炉尾部热量，且有利于系统性降低锅炉尾部烟气阻力；此外，旁路低温省煤器的换热温差较大，平均达100-200℃，有利于节省设备投资。
实施例2
如图2所示，一种带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，包括空预器和旁路低温省煤器；空预器具有冷风分仓和热烟气分仓，旁路低温省煤器具有烟气回路和加热水回路，烟气回路的进口和出口分别与热烟气分仓的进口和出口连通、形成烟气回路与热烟气分仓的并联；空预器转子冷端端面通过两圈周向隔板分成3个同心环，在至少一个冷风分仓的冷端设置3个异形冷风管道，异形冷风管道一端为扇形口、另一端为矩形口，各扇形口与同心环一一对应设置，扇形口的两侧径向边连接在对应同心环内的冷端扇形板侧边，且扇形口所处平面与冷端扇形板的密封面齐平，各矩形口设置分环冷风调节门；旁路低温省煤器的烟气回路出口设置旁路烟气挡板门，并在烟气回路出口设置旁路排烟温度测点；旁路低温省煤器的加热水回路出口设置水量调节门，并在加热水回路出口设置加热水温度测点。上述加热水回路进口通过管路与燃煤发电机组汽机侧的凝结水路连通。也即加热水为燃煤发电机组汽机侧的凝结水。为了确保耐久性和灵敏性，上述旁路排烟温度测点装有铠装热电偶；加热水温度测点装有热电阻温度计。运行方法，与实施例1相同。
Claims (8)
1.一种带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，其特征在于：包括空预器(1)和旁路低温省煤器(2)；空预器(1)具有冷风分仓(11)和热烟气分仓(12)，旁路低温省煤器(2)具有烟气回路和加热水回路，烟气回路与热烟气分仓(12)并联；空预器(1)转子冷端端面通过周向隔板分成N个同心环，N≥2，在至少一个冷风分仓(11)的冷端设置N个异形冷风管道(13)，异形冷风管道(13)一端为扇形口、另一端为矩形口，各扇形口与同心环一一对应设置，扇形口的两侧径向边连接在对应同心环内的冷端扇形板侧边，且扇形口所处平面与冷端扇形板的密封面齐平，各矩形口设置分环冷风调节门(14)；旁路低温省煤器(2)的烟气回路进口(21)或者出口设置旁路烟气挡板门(23)，并在烟气回路出口(22)设置旁路排烟温度测点(24)；旁路低温省煤器(2)的加热水回路进口(25)或者出口设置水量调节门(27)，并在加热水回路出(26)口设置加热水温度测点(28)。
2.如权利要求1所述的带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，其特征在于：加热水回路进口(25)通过管路与燃煤发电机组汽机侧的凝结水路连通，加热水回路出口(26)通过管路与锅炉除氧器连通。
3.如权利要求1或2所述的带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，其特征在于：N介于2～8之间。
4.如权利要求1或2所述的带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，其特征在于：旁路烟气挡板门(23)设在烟气回路进口(21)。
5.如权利要求1或2所述的带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，其特征在于：水量调节门(27)设在加热水回路进口(25)。
6.如权利要求1或2所述的带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，其特征在于：烟气回路的进口和出口分别与热烟气分仓(12)的进口和出口连通。
7.如权利要求1或2所述的带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，其特征在于：旁路排烟温度测点(24)所用仪表为铠装热电偶。
8.如权利要求1或2所述的带旁路余热利用系统的可动态调节壁温的空预器，其特征在于：加热水温度测点(28)点所用仪表为热电阻温度计。
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