一种电站锅炉回转式空气预热器的分级换热系统的制作方法

本发明锅炉换热技术领域，特别涉及一种电站锅炉回转式空气预热器的分级换热系统。

背景技术：

电站锅炉目前绝大部分采用三分仓回转式空气预热器进行(烟气—空气)换热，具有结构紧凑、效率高、节省金属等特点，但也存在漏风、冷端换热元件腐蚀等问题。

随着环保标准越来越严格，为减少污染物排放，所有的火电厂都安装了脱硫脱硝装置。脱硝系统(SCR)安装在空气预热器入口前，其工艺原理都是利用氨与烟气中氮氧化物反应，从而脱除烟气中氮氧化物，SCR运行过程中不可避免会出现氨逃逸，使得多余的氨与二氧化硫反应生成硫酸氢铵，在回转式空气预热器冷端凝结，堵塞空气预热器换热元件，造成空气预热器阻力升高，严重时高达3000Pa以上，造成漏风增加、风机电耗增大，风机失速、锅炉供风不足、甚至被迫降负荷运行，严重时被迫停机，影响机组正常运行。

热管换热技术比较成熟，已经广泛应用到了各个领域。我国电力行业余热利用也有开始使用热管换热，但热管换热器在复杂环境下使用时，会出现爆管、管壁腐蚀、积灰堵塞。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决背景技术中所述的电站锅炉回转式空气预热器堵塞带来的空气预热器堵塞引起压差增大导致的漏风增大、风机电耗增大、风机失速、锅炉供风不足、降负荷运行等一系列问题。

本发明提出一种电站锅炉回转式空气预热器的分级换热系统，结合对锅炉现有技术回转式空所预热器改造，形成新的分级换热系统，在实现电站锅炉空气预热器系统保持高效换热的同时，彻底解决爆管、管壁腐蚀、积灰堵塞等问题。现有技术爆管原因主要是管排各管流量分配不合理，没有强制循环形成管内滞流、超温，引起热管管排爆管；本发明有针对性的分别设置了流量分配器、容积泵、管壁温度监测装置，有效控制各管流量分配。现有技术腐蚀是因为管内介质温度太低，使得管壁温度低于酸露点引起腐蚀；本发明通过温度信号调整循环流量和冷却水流量调整控制管内介质温度，改造后回转式空气预热器出口烟气温度由原来的140℃-150℃提高到200℃-220℃，回转式空气预热器入口冷风温度由原来的自然空气温度提高到50℃-80℃，从而控制温差，避免低温腐蚀。现有技术积灰主要原因是，电厂增加SCR脱硝装置后，氨逃逸引起硫酸氢铵在回转式空气预热器冷端凝结，并与烟气中飞灰混合，形成空气预热器换热原件堵塞；本发明经过对回转式空气预热器更换新的换热元件，或者取掉原有回转试空气预热器中一层换热元件，使得回转式空气预热器出口温度高于硫酸氢铵结晶温度，避免在换热元件中形成积灰堵塞，而增加的热管换热器管排间距大，并设有防磨瓦，使得硫酸氢铵凝结发生在防磨瓦表面，不会形成堵塞。回转式空气预热器改造后压差减小，增加的热管换热器管排间距大，使得总体压差低于原来单纯回转式空气预热器，压差减小，则彻底解决漏风问题。本发明具有操作简单，可靠性高，实用性强等诸多优点。

本发明的技术方案为：一种电站锅炉回转式空气预热器的分级换热系统，包括回转式空气预热器和热管换热器。

在回转式空气预热器后安装热管换热器，回转式空气预热器的烟气通道、一次风通道、二次风通道分别与热管换热器的烟气通道、一次风通道、二次风通道对应连接；一次风、二次风经过热管过热器冷端加热后，从各自独立的通道进入回转式空气预热器的一次风通道、二次风通道；高温烟气在回转式空气预热器出口烟温为200℃-220℃，进入热管换热器烟气热端入口，热管换热器出口烟温130℃-150℃，从热管换热器流出后进入下一级烟道。

热管换热器，在冷端管排末端设置热管冷端储液箱，热端管排入口设置热端入口分配器，冷端储液箱与热端入口分配器之间设置容积泵和容积泵出口调节阀；冷端冷却水入口设置冷却水入口调节阀，热管换热器冷端独立设置冷端冷却水冷却通道，冷端冷却水流经热管换热器冷端独立的换热通道升温后，进入锅炉给水系统或者供暖系统；在热端管排壁面设置温度测量装置，通过温度信号传输装置传输给热管换热器运行控制系统，对容积泵出口调节阀和冷却水入口调节阀进行调节，调整热管换热器换热管内介质流速和冷却水流量，保证热端管排壁温保持恒定，保证换热效率和换热器的安全运行。

一次风、二次风流经热管换热器后，被加热至50℃-80℃，然后进入回转式空气预热器继续加热升温。

在热管换热器的高温烟气端设置热端吹灰器。

在热管换热器的高温烟气端设置热端防磨瓦。

在热管换热器的高温烟气端设置热端人孔门。

在热管换热器热管冷端储液箱设置液位计对储液箱液位监测；

热管换热器热管热端入口分配器采用流体分配器，使进入各换热管的流量保持均匀；

热管换热器热管管排结构，采用光管、或者其它散热良好的翅片管、肋片管；

热管换热器换热管采用换热系数良好的耐热耐腐蚀材料；

热管换热器采用精处理后的纯净水作为换热介质；

热管换热器壁温温度监测装置为热电偶或者温度变送器。

热管换热器热端和冷端可以集中布置，也可以分体布置，根据实际使用情况设计。

本发明是对电站锅炉空气预热器换热理论、结构、运行方式的一次突破，与现有技术相比，可以更广泛的应用于大型电站锅炉空气预热器，具有在保证换热效率的同时，彻底避免了原回转式空气预热器换热存在的低温腐蚀、硫酸氢铵堵塞、漏风等问题的技术效果，不仅降低对SCR运行要求，还可以因为减少漏风而提高锅炉效率、降低煤耗，具有广泛的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是回转式空气预热器结构示意图；

图2是热管换热器结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1所示，是本发明实施例回转式空气预热器结构示意图。

高温烟气301，一次冷风302，二次冷风303；回转式预热器高温烟气通道401，回转式预热器一次风通道402，回转式预热器二次风通道403。

图2所示，是本发明实施例热管换热器结构示意图。

热端受热面管排101，冷端受热面管排102，冷端一次风、二次风通道分割板103，冷端二次风、冷却水通道分割板104，热端高温烟气通道外壳105，冷端一次风、二冷风和冷却水通道外壳106，冷端储液箱107，热端入口分配器108，容积泵109，容积泵出口调节阀110，冷却水入口调节阀111，热端外壳人孔门112，热端吹灰器113，温度监测装置114，温度信号传输装置115，热管换热器控制系统116，冷端冷却水进口管117。

热管换热器高温烟气通道201，热管换热器一次风通道202，热管换热器二次风通道203，热管换热器冷端冷却水通道204；高温烟气301，一次冷风302，二次冷风303，冷端冷却水304。

回转式空气预热器的改造，可以采取更换当量直径更大的换热原件或者取掉一层换热元件，改造后回转式预热器高温烟气通道401面积，通流介质高温烟气301不变，回转式预热器一次风通道402面积不变，通流介质一次冷风302不变；回转式预热器二次风通道403面积不变，通流介质二次冷风303不变。

回转式空气预热器各介质通道分别与热管换热器各介质通道对应并连接，回转式空气预热器高温烟气通道401与热管换热器高温烟气通道201连接，回转式空气预热器一次风通道402与热管换热器一次风通道202连接，回转式空气预热器二次风通道403与热管换热器二次风通道203连接，对应连接后，形成整体的各通流介质通道；

高温烟气301经回转式预热器通道401降温到200℃-220℃后，进入热管换热器高温烟气通道201进一步换热降温到130℃-150℃；一次冷风302从热管换热器一次风通道202加热升温到50℃-80℃，进入回转式预热器一次风通道402进一步加热升温；二次冷风303从热管换热器二次风通道203加热升温到50℃-80℃，进入回转式预热器一次风通道403进一步加热升温；冷端冷却水304进入热管式换热器冷却水通道204对热管内换热介质进行冷却，冷端冷却水304经加热升温后或者进入锅炉回热给水系统，或者进入供暖系统。

热管换热器内换热介质从冷端储液箱107通过容积泵109、容积泵出口调节阀110进入冷端入口分配器108，然后进入热端受热面管排101。其中容积泵109提供动力，冷端入口分配器108保证进入各管内换热介质流量符合具体设计要求。

热管换热器热端受热面管排101布置于热端高温烟气通道201内，高温烟气301通过热管换热器高温烟气通道201加热热端受热面管排101内换热介质，管内换热介质变为气液混合相。

管内气液混合相换热介质在容积泵109压力推动下流向冷端受热面管排102，冷端受热面管排102布置于热管换热器一次风通道202、热管换热器二次风道203和冷端冷却水通道204内。

一次冷风302流经独立的热管换热器一次风通道202，与管内气液混合相换热介质完成第一次换热，紧接着换热介质流经热管换热器二次风通道203与二次冷风303完成第二次换热，最后冷端冷却水304流经冷端冷却水通道204完成最后一次换热。

管内换热介质最后成为液态流入冷端储液箱107，完成一次流动循环换热过程。

热管换热器热端管排上设置有温度监测装置114，温度信号传输装置115将温度信号传输至热管换热器控制系统116，形成调节信号后分两路分别与容积泵出口调节阀110和冷却水入口调节阀111连接，根据温度信号编制的控制程序对热管循环流速和冷却水流速进行调节，调节控制热端管壁温度，保证热管换热器换热效率和安全运行。

为了防止热管换热器热端积灰，在热管换热器热端设置有热端吹灰器113，定时对热管换热器高温烟气通道积灰进行吹扫。

为了方便热管换热器热端检查、检修，在热端高温烟气通道外壳105上设置有热端外壳人孔门112。

本发明调温式强制循环热管换热器还有其他各种可变形方式，不一一赘述。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出改进，也可以对上述具体实施方式的进行组合，这些改进及组合形成的技术方案也应视为本发明的权力范围当中。