CN219976486U - 一种热管冷风加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热管冷风加热装置，包括设置在空预器出烟管道上的取热器和设置在空预器进风管道上的加热器，取热器包括若干排竖直设置的吸热热管，加热器包括若干排倾斜设置的放热热管，每排吸热热管的上端和下端均分别连接有排汽集箱和进液集箱，每排放热热管的上端和下端均分别连接有进汽集箱和排液集箱，排汽集箱与进汽集箱通过蒸汽输送管连接，排液集箱与进液集箱通过回液管连接。本实用新型的热管冷风加热装置，不仅可以解决空预器硫酸氢铵粘附堵塞的问题，还具有换热性能稳定高效、检修方便等优点。

Description

一种热管冷风加热装置

技术领域

本实用新型涉及燃煤发电设备辅助装置技术领域，尤其是涉及一种热管冷风加热装置。

背景技术

随着SCR脱硝装置在燃煤电厂的广泛使用，因钒系催化剂导致烟气中SO3排放浓度较大幅度的增加，以及SCR脱硝装置运行不良等导致的氨逃逸，二者反应生成硫酸氢铵（ABS）。硫酸氢铵的液态温度区为146℃~207℃，当烟气流动到空气预热器常规设计的冷端层上方和中间层下方，硫酸氢铵极强的吸附性会造成大量灰分沉降在金属表面和卡在层间引起堵塞。这种堵塞会加剧换热元件的腐蚀，降低空预器的换热效率，造成排烟温度升高；使一、二次风温低于设计值，影响制粉与燃尽效果；还会增加烟道的阻力，增加三大风机的功率消耗，使空预器漏风率提高，也可能带来引风机失速的安全风险。堵塞问题严重时还可能造成机组降负荷甚至被迫停炉清理预热器堵灰。

现有机组清除硫酸氢铵粘附堵塞问题的主要方式包括：

（1）加强吹灰及高压水冲洗。通过蒸汽吹灰或声波吹灰对于换热元件表面积灰不严重时有一定的作用，但当硫酸氢氨黏附堵塞问题较重时吹灰的效果较差。而通过高压水冲洗虽然能较好的清洗表面，对换热元件有较大的伤害，水冲洗过程复杂，需要结合锅炉负荷控制才能实现，一般只有空预器阻力上升明显的情况下才投入使用。

（2）采用光滑搪瓷涂层的换热原件，以利于吹灰或冲洗过程表面污垢的脱除，但当换热元件流通空隙中硫酸氢氨黏附堵塞问题较重时搪瓷表面对加强清灰效果的作用不大。

（3）采用暖风器是一种较简单的改善硫酸氢氨黏附堵塞问题的方式。目前暖风器一般包括电暖风器、蒸汽暖风器和热水暖风器三种。其中电暖风器采用宝贵的电能，增加厂用电率，经济性最差。蒸汽暖风器的热源来自于蒸汽抽汽，这种方式消耗了大量蒸汽，降低了机组经济性，且因为蒸汽换热过程的温差应力常导致部分管束焊接处泄漏。热水暖风器主要包括从低加系统取水加热和从空预器后烟冷器取热两种方式。前者当冬季空预器入口风温较低时，对冷风的加热效果不佳；而后者则受换热器吸热情况的制约，往往导致暖风器入口水温不足。受限于水温，以上两种方式一般可以最高加热的空气温升只有三、四十度，当空预器出现较严重的硫酸氢铵堵塞现象时其风温就明显不足。

近年来，有文献或专利提出热管暖风器的形式。

（1）中国专利申请号201922035722.1（“一种焦炉煤气锅炉尾部烟气系统”）提出在一级管式空预器前加设二级热管式暖风器，其热管加热侧为空预器后烟气。该方式的主要问题包括：可以加热的风温不足，当空预器存在较严重的硫酸氢铵堵塞现象其改善作用就明显不足；由于空预器吹灰等产生的含有硫酸氢铵的飞灰会沾污在下游的热管式换热器烟气侧换热面上造成换热器堵塞，同样会大幅增加烟气系统阻力。

（2）中国专利申请号201110433130.0（“利用热管技术的锅炉烟气余热综合利用装置”）和中国专利申请号202010864751.3（“利用热管技术的锅炉烟气余热综合利用装置”）都提到在空预器后采用水-气热管式换热器，吸收尾部烟气余热加热循环水，再利用热水及暖风器加热一、二次风。主要问题有由于通过热水进行两级间接加热，可以加热的风温更加不足，特别是低负荷烟温本身较低的情况，因此当空预器存在较严重的硫酸氢铵堵塞现象时改善作用不大。且由于空预器吹灰等产生的含有硫酸氢铵的飞灰会沾污在下游的水-气热管式换热器烟气侧换热面上，造成换热器堵塞，也是同样会大幅增加烟气系统阻力。

随着新能源利用率的提高，火力发电越来越需要进行调峰，低负荷运行将成为常态。为使硫酸氢铵沉积区域下移和减少，方便吹灰及水冲洗（下移后冲洗压力可降低，还可以减少对换热元件的冲击），需要进一步提高空预器进口风温至50℃~80℃甚至更高，减少空预器的吸热量，提高排烟温度至130℃~170℃，在低负荷或冬季情况下也要保证较高的温度。上述的这些加热方式就无法满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种热管冷风加热装置，以解决现有技术中空预器硫酸氢铵粘附堵塞的问题。

本实用新型的目的是这样实现的： 一种热管冷风加热装置，包括设置在空预器出烟管道上的取热器和设置在空预器进风管道上的加热器，取热器包括若干排竖直设置的吸热热管，加热器包括若干排倾斜设置的放热热管，每排吸热热管的上端和下端均分别连接有排汽集箱和进液集箱，每排放热热管的上端和下端均分别连接有进汽集箱和排液集箱，排汽集箱与进汽集箱通过蒸汽输送管连接，排液集箱与进液集箱通过回液管连接。

本实用新型的热管冷风加热装置，通过取热器和加热器的循环换热，可以有效提高空预器进口风温，且不因负荷和季节的变化而大幅变化，保持空预器进口风温的稳定，因此空预器中下部始终保持在一个比较高的温度区间，相应的硫酸氢氨黏附更少且更容易被清除。下游换热设备以及除尘设备也不会出现有设备常出现的因含硫酸氢氨灰粒的短时大量排放导致的换热器堵塞问题或除尘器沾污问题。且取热器和加热器均采用多模块设置，方便检修维护。综上，本实用新型的热管冷风加热装置，不仅可以解决空预器硫酸氢铵粘附堵塞的问题，还具有换热性能稳定高效、检修方便等优点。

作为本实用新型的进一步改进，加热器的安装高度高于取热器的安装高度，吸热热管和放热热管均采用重力热管，从而无需设置泵类等辅助设置，即可实现取热器和加热器的循环加热，简化结构，节约能耗。

作为本实用新型的进一步改进，各排吸热热管和放热热管之间逆序连接。 即与高温烟气换热的首排吸热热管与进风管道内的末排放热热管相连接，依次类推，与高温烟气换热的末排吸热热管与进风管道内的首排放热管相连接，进一步提高换热效果，提高空预器入口的风温。

作为本实用新型的进一步改进，进汽集箱一端与蒸汽输送管连接，蒸汽输送管上设有进汽球阀，进汽集箱另一端设有排气管，排气管上设有排气球阀，排气管末端设有螺旋封帽。进汽球阀的设置用于调整换热量。在初始运行状态时可以进行多次憋压排气操作，将管路内的不凝性气体尽可能排出。并且，在随着换热时间的增加导致管路内不凝性气体增多时，也可以通过螺旋封帽，打开排气球阀，对不凝性气体进行排气，提高系统运行可靠性。

作为本实用新型的进一步改进，出烟管道包括依次连接的竖直烟道、灰斗、转角烟道和水平烟道，吸热热管设置在水平烟道上，不会受空预器冲洗下落的大块硫酸氢铵的影响，且转角烟道的设计，尽可能减少了高浓度粉尘的冲刷，因此换热效率和换热稳定性可以得到保证。

作为本实用新型的进一步改进，转角烟道上设有整流装置，进一步分离烟气中的大颗粒和整流，提高对下游换热热管及除尘器都的保护。

作为本实用新型的进一步改进，蒸汽输送管与排汽集箱、进汽集箱之间采用螺纹连接，回液管与排液集箱、进液集箱之间采用螺纹连接，方便安装和检修。

作为本实用新型的进一步改进，吸热热管和放热热管外侧均带有换热翅片，以增加换热面积，保证有限空间内的换热效率。

附图说明

图1为本实用新型的热管冷风加热装置示意图。

图2为本实用新型的热管冷风加热装置的吸热热管的示意图。

图3为本实用新型的热管冷风加热装置的放热热管的示意图。

图4为本实用新型的热管冷风加热装置的进汽集箱的示意图。

其中，1吸热热管，2排汽集箱，3进液集箱，4放热热管，5进汽集箱，6排液集箱，7空预器，8蒸汽输送管，9回液管，10 竖直烟道，11灰斗，12转角烟道，13水平烟道，14整流装置，15进汽球阀，16排气管，17排气球阀，18螺旋封帽。

实施方式

本实施例的热管冷风加热装置，主要是以燃煤电厂的回转式空预器7为中心开发的一种换热装置，可以较好的解决空预器硫酸氢铵粘附堵塞的问题。

如图1-4所示的热管冷风加热装置，包括设置在回转式空预器7出烟管道上的取热器和设置在回转式空预器7进风管道上的加热器。具体地，出烟管道包括依次连接的竖直烟道10、灰斗11、转角烟道12和水平烟道13。取热器设置在水平烟道13上设置在水平烟道13上。转角烟道12上设有整流装置14。

其中，取热器包括若干排（不少于三排）竖直设置的吸热热管1，每排吸热热管1的上端和下端均分别连接有排汽集箱2和进液集箱3。加热器包括若干排倾斜设置的放热热管4，每排放热热管4的上端和下端均分别连接有进汽集箱5和排液集箱6。即，本实施例的热管冷风加热装置，取热器和加热器均采用多模块设置，这样在需要停机检修更换的时候可以根据需要将某个模块单独抽出。为进一步提高检修效率，蒸汽输送管8与排汽集箱2、进汽集箱5之间采用螺纹连接，回液管9与排液集箱6、进液集箱3之间采用螺纹连接，方便拆装。

排汽集箱2与进汽集箱5通过蒸汽输送管8连接，排液集箱6与进液集箱3通过回液管9连接。且各排吸热热管1和放热热管4之间逆序连接。 即与高温烟气换热的首排吸热热管1（即最先与高温烟气接触的吸热热管1）与进风管道内的末排放热热管4（即最后与冷风接触的放热热管4）相连接，依次类推，与高温烟气换热的末排吸热热管1与进风管道内的首排放热管相连接。加热器的安装高度高于取热器的安装高度，吸热热管1和放热热管4均采用重力热管。从而基于重力热管的基本工作原理，利用空预器7出烟管道内热烟气的高温与进风管道内冷风之间的大温差可实现高效传热，无需设置泵类等辅助设置。

如图1所示，热烟气（温度一般在120℃~160℃，因机组不同、负荷不同而不同）从空预器7竖直烟道10，转角烟道12和水平烟道13依次流过，与吸热热管1进行换热。吸热热管1内部介质吸收烟气热量后变成蒸汽，烟气温度降低；蒸汽在排汽集箱2汇合（单排汇合）后经蒸汽输送管8输送至加热器的进汽集箱5，然后进入放热热管4冷凝放热，加热冷风（一次风/二次风）。冷凝后的介质在排液集箱6汇集后经回液管9送到进液集箱5分配给取热器的吸热热管1进行循环加热。

本实施例的热管冷风加热装置，通过如上取热器和加热器循环换热，可使空预器7进口冷风温度达到50℃~80℃，相应的空预器7的中下部始终保持在较高的温度，空预器7内硫酸氢氨黏附较少且容易被清除。一般的不论负荷或者季节，空预器7平均排烟温度都可以达到120℃~160℃。这种温度和负荷的相对稳定性主要是通过热管循环加热的大温差传热来实现的，例如冬季时冷风温度可能低于0℃，低温使得热烟气与冷风之间的传热温差加大，相应的换热量增加，使得进入空预器7的冷风温度变化程度降低，这就保证了空预器的换热稳定性。

较高的空预器7中下部温度使得硫酸氢铵黏附下移和减少，通过常规吹灰和烟气中颗粒的自冲刷效应就可以清除，因此空预器7的换热效率可以得到保证，也不必采用对换热元件伤害较大的高压水冲洗方式。由于这些含有硫酸氢铵的大颗粒粉尘不会集中进入到空预器7的出烟管道，且经过空预器7后转角烟道12产生分离并被灰斗11收集，整流装置14也起到一定的分离大颗粒和整流的作用，对下游换热热管和及除尘器都起到一定的保护作用。对于吸热热管1和放热热管4，可以采用光管，但一般采用均优选采用带有换热翅片的翅片管来增加换热面积，保证有限空间内的换热效率。

此外，由于取热器设置于水平烟道11，不会受空预器7冲洗下落的大块硫酸氢铵的影响，也通过转角烟道12和整流装置14的设计，尽可能减少了高浓度粉尘的冲刷，因此换热效率和换热稳定性可以得到保证。

如图4所示，进汽集箱5一端与蒸汽输送管8连接，蒸汽输送管8上设有进汽球阀15，用于调整换热量。进汽集箱5另一端设有排气管16，排气管16上设有排气球阀17，排气管16末端设有螺旋封帽18。从而在设备初始运行状态时可以进行多次憋压排气操作，将管路内的不凝性气体尽可能排出。并且，在随着换热时间的增加导致管路内不凝性气体增多时，也可以通过螺旋封帽18，打开排气球阀17，对不凝性气体进行排气，提高系统运行可靠性。

本实施例的热管冷风加热装置，不仅可以解决空预器7硫酸氢铵粘附堵塞的问题，还具有稳定高效的换热性能。具体地，由于本实施例的热管冷风加热装置，可以使得空预器进口风温更高，且不因负荷和季节的变化而大幅变化，保持空预器进口风温的稳定，因此空预器中下部始终保持在一个比较高的温度区间，相应的硫酸氢氨黏附更少且更容易被清除。下游换热设备以及除尘设备也不会出现有设备常出现的因含硫酸氢氨灰粒的短时大量排放导致的换热器堵塞问题或除尘器沾污问题。

本实施例的热管冷风加热装置，采用干净的热空气进行换热，管壁表面的灰污基本没有，因此总体传热得到很大的加强。另外，由于流经的是干净的热空气，基本没有SO3、NH3、粉尘等污染性物质，因此也不需要考虑管排的磨损、腐蚀及硫酸氢铵粘附堵塞问题。

综上，本实施例的热管冷风加热装置，可以基本解决空预器硫酸氢铵粘附堵塞问题，使空预器换热效率提高、阻力降低，相应的三大风机电耗降低，也避免了传统的高压水冲洗方式对换热元件的破坏。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种热管冷风加热装置，其特征在于：包括设置在空预器出烟管道上的取热器和设置在空预器进风管道上的加热器，所述取热器包括若干排竖直设置的吸热热管，所述加热器包括若干排倾斜设置的放热热管，每排所述吸热热管的上端和下端均分别连接有排汽集箱和进液集箱，每排所述放热热管的上端和下端均分别连接有进汽集箱和排液集箱，所述排汽集箱与进汽集箱通过蒸汽输送管连接，所述排液集箱与进液集箱通过回液管连接。

2.根据权利要求1所述的热管冷风加热装置，其特征在于：所述加热器的安装高度高于取热器的安装高度，所述吸热热管和放热热管均采用重力热管。

3.根据权利要求1所述的热管冷风加热装置，其特征在于：各排所述吸热热管和放热热管之间逆序连接。

4.根据权利要求1所述的热管冷风加热装置，其特征在于：所述进汽集箱一端与蒸汽输送管连接，所述蒸汽输送管上设有进汽球阀，所述进汽集箱另一端设有排气管，所述排气管上设有排气球阀，所述排气管末端设有螺旋封帽。

5.根据权利要求1所述的热管冷风加热装置，其特征在于：所述出烟管道包括依次连接的竖直烟道、灰斗、转角烟道和水平烟道，所述吸热热管设置在水平烟道上。

6.根据权利要求5所述的热管冷风加热装置，其特征在于：所述转角烟道上设有整流装置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的热管冷风加热装置，其特征在于：所述蒸汽输送管与排汽集箱、进汽集箱之间采用螺纹连接，所述回液管与排液集箱、进液集箱之间采用螺纹连接。

8.根据权利要求1-6任一项所述的热管冷风加热装置，其特征在于：吸热热管和放热热管外侧均带有换热翅片。