一种电站锅炉喷钙脱硫及空预器治理系统的制作方法

本实用新型属于火力发电厂节能环保技术领域，具体涉及一种电站锅炉喷钙脱硫及空预器治理系统。

背景技术：

火力发电厂是能源和环保大户，面对能源多样化的格局以及日趋严格的节能环保要求，需要不断的技术进步解决实际运行问题，空气预热器属于电厂锅炉的重要辅助设备，其运行状况，也即空预器漏风对锅炉效率、煤耗影响较大。漏风是因为密封件老化、损坏，更主要是因为转子换热元件堵塞，压差增大，漏风严重。目前针对空预器有多种密封技术，主要目的是减小空预器动静接触部位间隙，减小漏风；但目前几乎所有机组都安装了选择性催化还原反应脱硝装置，脱硝系统过喷氨量与烟气中二氧化硫反应生成硫酸氢铵不可避免，其化学反应生成和凝结的温度窗口正好处于回转式空预器换热元件中温段，凝结并附着于换热元件表面，造成空预器转子堵塞加剧了漏风现象，导致电站锅炉煤耗增加等一系列能耗过度的问题，严重时甚至发生安全事故。此外对于现有的大部分煤粉炉没有实现炉内燃烧过程脱硫，二氧化硫脱除全部由位于除尘器后的脱硫岛完成，加大脱硫岛负荷的同时引起空预器堵塞、烟道其它换热器腐蚀等一系列问题。

针对电厂空预器漏风问题，可以采取减小动静接触密封间隙的密封技术，也可以采取疏通转子换热元件堵塞的技术方案，减小压差，从而减小漏风。电站锅炉一直没有实现炉内喷钙脱硫，本设计解决空预器堵塞的同时实现炉内喷钙脱硫，进一步降低空预器入口烟气中二氧化硫含量，利于减少硫酸氢铵形成，拓宽锅炉煤种范围。公开研究文献可知，硫酸氢铵在147℃～200℃为其凝结温度，而空预器中低温段换热元件正好处于这个温度区间，容易凝结附着于换热元件金属表面，结合飞灰累积而形成堵塞，而温度大于220℃，可使硫酸氢铵直接气化并随气流排出。

技术实现要素：

本实用新型的目的是设计一种电站锅炉喷钙脱硫及空预器治理系统，使得回转式空预器转子热风加热、转子烟气侧换热元件石灰漂浮并在表面附着，清除和防止空预器堵塞，防止低温腐蚀及炉内喷钙脱硫一体化技术。实现炉内燃烧过程脱硫的同时，彻底解决空预器堵塞、漏风、低温腐蚀。针对回转式空预器转子换热元件堵塞物形成机理，结合空预器结构、运行特点，充分利用硫酸氢铵形成和沉积的物理、化学性质，设计了热风加热与石灰混合物加热、冲刷转子换热元件，炉内燃烧过程脱硫、石灰与空预器烟气侧硫酸化学作用共同作用的装置。既利用热风和石灰混合物清除专职换热元件硫酸氢铵于飞灰沉积物堵塞、防止新的堵塞形成、防止低温腐蚀，又实现炉内的燃烧石灰脱硫。最终实现提高锅炉效率，降低煤耗，达到节能、环保的目的。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：包括空预器转子，空预器转子包括烟气侧烟仓、一次风仓、二次风仓和独立风仓，独立风仓为空预器转子底部二次风仓内靠近烟气侧烟仓的分隔空腔，空预器转子上部位于二次风仓靠近一次风仓的区域设置有二次风仓上部风道，二次风仓上部风道连接有热风管道，热风管道依次连接有高温增压风机、电加热装置和石灰给料装置，热风管道的末端连接有独立风仓。

热风管道在靠近二次风仓上部风道位置设置有风仓入口管道温度测点和风仓入口管道压力测点，热风管道在位于独立风仓和电加热装置区间内设置有风机出口温度测点及风机出口压力测点。

电加热装置连接有电加热控制箱，电加热控制箱连接有风机出口温度测点。

石灰给料装置包括石灰料仓和给料机，石灰料仓连接有给料机，给料机连接有热风管道，给料机通过线路连接有给料机控制箱，石灰料仓内设置有石灰，石灰为生石灰粉末。

本实用新型采用的技术方案包括空预器一次风仓、二次风仓、独立风仓、烟气侧烟仓、温度和压力测点、高温增压风机、电加热装置、石灰料仓、给料机及给料机控制箱等，本实用新型从空预器转子上部二次风仓内抽取高温二次风，经增压、加热、混合石灰后，从独立风仓吹入，最后与总的二次风汇合。热风加热即将转入烟气侧烟仓的转子换热元件，石灰细微颗粒对换热元件表面冲刷，共同作用使换热元件表面附着的硫酸氢铵和飞灰沉积物剥离、气化随热风带走，清除堵塞；换热元件加热后转入烟气侧避开硫酸氢铵形成温度窗口，避免新的硫酸氢铵形成，防止形成新的堵塞；转入烟气侧的换热元件温度升高，使出口烟温升高，避开酸露点凝结温度。烟气侧烟仓的石灰来源包括炉膛未燃尽随烟气漂浮进入、随携带漏风进入烟气侧风仓的石灰、附着于转子表面的进入烟气侧的石灰进入三种形式，通过附着石灰避免硫酸氢铵沉积，漂浮石灰与硫酸反应减少硫酸氢铵形成，同时避免冷端低温酸腐蚀；从独立风仓随二次风进入炉膛的石灰，在燃烧过程中有固硫作用，可有效减少二氧化硫排放。

高温风取自空预器转子上部的二次风仓，通过增设的热风管道抽取，热风管道的端部设置有二次风仓上部风道。其中空预器转子旋转方向为烟气侧烟仓到一次风仓再到二次风仓的方向。

电加热装置的两端均设有温度测点，其中风机出口温度测点与电加热控制箱连接，风温低于200℃通过电加热控制箱启动电加热装置，超400℃则通过电加热控制箱关闭电加热装置，用于解决机组启动初期以及低负荷工况下由于烟温较低导致生成硫酸氢铵的情况发生。

风机出口设有石灰给料系统，给料量通过给料机的转速变化进行控制，使热风与石灰混合，吹入独立风仓，最终流经空预器转子后与二次风汇合。空预器转子下部增加扇形板，在二次风仓内部与风仓外壳共同组成独立风仓，独立风仓的进口与风机的出口连接。

一种从回转式空预器二次风仓上部高温侧抽取高温二次风，经高温增压风机加压、加热装置加热，加料装置加石灰，最后使热风与石灰混合物从转子底部的独立风仓按照从下而上的方向流经转子换热元件，与空预器转子上部大量的二次热风汇合，热风加热并转入烟气侧的转子换热元件，石灰细微颗粒对换热元件表面冲刷，共同作用使换热元件表面附着的硫酸氢铵和飞灰沉积物剥离、气化随热风带走，清除堵塞；换热元件加热后转入烟气侧避开硫酸氢铵形成温度窗口，避免新的硫酸氢铵形成，防止形成新的堵塞；转入烟气侧的换热元件温度升高，使出口烟温升高，避开酸露点凝结温度；空预器转子烟气侧风仓的石灰来源为：炉膛未燃尽随烟气漂浮进入、石灰和热风混合物随携带漏风漂浮进入、附着于换热元件表面进入，附着石灰避免硫酸氢铵沉积，漂浮石灰与硫酸反应减少硫酸氢铵形成，同时避免冷端低温酸腐蚀；从独立风仓随二次风进入炉膛的石灰，在燃烧过程中有固硫作用，减少二氧化硫排放。

热风管道设置了石灰加入装置，通过给料机控制石灰加入量，热风与石灰混合物最终与二次风在空预器转子上部的二次风仓汇合，石灰随二次风进入炉膛参与燃烧过程，用于降低二氧化硫排放。

热风与石灰混合物流经换热元件时，既有热风加热气化、石灰冲刷的物理作用，也有石灰与沉积的硫酸氢铵化学作用，共同作用清除空预器换热元件堵塞。进入烟气侧换热元件的石灰分为三种方式和形式，分别为燃烧过程未参与反应石灰随烟气漂浮进入、混合物随携带漏风漂浮进入、附着于转热元件表面进入。再漂浮态石灰与烟气中二氧化硫生成的硫酸反应消耗，减少硫酸氢铵形成和沉积，附着态石灰避免新生成的硫酸氢铵在换热元件表面沉积，同时换热元件加热升温，避开了硫酸氢铵生成温度区域，防止空预器堵塞。

换热元件被加热后温度大于酸露点温度，而漂浮态石灰与烟气中二氧化硫生成的硫酸反应消耗，附着态石灰可有效避免低于酸露点新生成的硫酸并附着于换热元件表面，防止低温腐蚀。石灰加入量需要根据具体锅炉和空预器运行状况计算。热风最终加热温度小于400℃，避免空预器转子变形。独立风仓入口风速要保持足够的携带能力，不能使石灰自由沉积，具体速度需要根据锅炉和空预器运行状况进行计算。

本实用新型相比现有技术具有的特定技术特征及有益效果是：

本实用新型针对回转式空预器转子清除堵塞、防止堵塞、防止低温腐蚀的技术，其原理是大量的公开研究结果，设计了具体针对空预器转子的热风加热，石灰冲刷及石灰与硫酸化学反应、二次风携带石灰炉内喷钙燃烧脱硫系统，主要是利用了加热升温气化和冲刷作用，清除堵塞，升温避开酸露点避免硫酸结露低温腐蚀；空预器转子烟气侧石灰来源分别为炉膛未燃尽随烟气漂浮进入、石灰和热风混合物随携带漏风漂浮进入、附着于换热元件表面进入，附着石灰避免硫酸氢铵沉积，漂浮石灰与硫酸反应减少硫酸氢铵形成，同时避免冷端低温酸腐蚀；从独立风仓随二次风进入炉膛的石灰，在燃烧过程中有固硫作用，减少二氧化硫排放。在实现空预器上述功能时实现了炉内喷钙脱硫，该装置具有工艺简单，可靠性高，适应性强等诸多优点。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图；

图2为空预器转子的结构示意图；

图3为二次热风携带石灰喷入炉膛示意图；

图4为空预器转子烟气侧风仓石灰来源示意图。

图中：1-空预器转子，2-转子上部扇形板，3-烟气侧烟仓，4-一次风仓，5-二次风仓，6-二次风仓上部风道，7-空预器二次风仓风道外壳，8-风仓入口管道温度测点，9-风仓入口管道压力测点，10-热风管道，11-高温增压风机，12-电加热装置，13-电加热控制箱，14-风机出口温度测点，15-温度信号，16-石灰料仓，17-给料机控制箱，18-给料机，19-独立风仓，20-风机出口压力测点，21-二次风箱，22-二次风喷口，23-炉膛燃烧区， 25-烟气中石灰，26-随携带漏风进入烟气侧风仓的石灰，27-附着于转子表面的进入烟气侧的石灰，28-随二次风进入锅炉的石灰。

具体实施方式

参照图1～图4对本实用新型进行进一步阐述，包括空预器转子1，空预器转子1包括烟气侧烟仓3、一次风仓4、二次风仓5和独立风仓19，独立风仓19为空预器转子1底部二次风仓5内靠近烟气侧烟仓3的分隔空腔，空预器转子1上部位于二次风仓5靠近一次风仓4的区域设置有二次风仓上部风道6，二次风仓上部风道6连接有热风管道10，热风管道10依次连接有高温增压风机11、电加热装置12、石灰给料装置，热风管道10的末端连接有独立风仓19。其中，空预器转子1设置有转子上部扇形板2，热风管道10在靠近二次风仓上部风道6位置设置有风仓入口管道温度测点8和风仓入口管道压力测点9，热风管道10在位于独立风仓19和电加热装置12区间内设置有风机出口温度测点14及风机出口压力测点20。电加热装置12连接有电加热控制箱13，电加热控制箱12连接有风机出口温度测点14。空预器转子1上部设置有转子上部扇形板2，石灰给料装置包括石灰料仓16和给料机18，石灰料仓16连接有给料机18，给料机18连接有热风管道10，给料机18通过线路连接有给料机控制箱17，石灰料仓16内设置有石灰，石灰为生石灰粉末。

锅炉运行中，空预器转子1按照一次风到二次风再到烟气的方向旋转高温增压风机11抽取二次风仓5中的高温二次风，经增压、电加热、石灰混合，然后将混合物吹入到独立分仓19，并通过二次风仓5上部与原二次风混合，石灰随二次风均匀进入炉膛，燃烧过程脱硫。

高温风加换热元件表面热沉积硫酸氢铵，石灰颗粒从下而上冲刷换热元件表面沉积硫酸氢铵，清除转子换热元件已有堵塞。加热换热元件，避开硫酸氢铵液相沉积温度区域，防止新生成硫酸氢铵沉积堵塞。

附着于空预器转子1表面的进入烟气侧的石灰27、随携带漏风进入烟气侧风仓的石灰26，与漂浮的硫酸反应，避免硫酸氢铵生成并沉积，附着于转热元件表面的石灰破坏硫酸氢铵附着基础，避免堵塞。

炉膛燃烧区23外部设置有二次风箱21，二次风以及随二次风进入锅炉的石灰28通过二次风喷口22进入到炉膛燃烧区23内；同时，烟气中石灰25、随携带漏风进入烟气侧石灰26为漂浮状态，消耗烟气中漂浮的硫酸，附着于转热元件表面的石灰隔绝硫酸与换热元件直接附着基础，避免低温腐蚀。

热风管道10上设有管道压力测点和管道温度测点，管道温度测点处安装有温度传感器，用以对高温增压风机11和电加热装置12的控制提供参照标准，对系统整体运行进行监测，避免系统震荡。风机出口温度测点14可将温度信号15传输到电加热控制箱13，电加热控制箱13控制电加热装置12的电加热功率，风温不大于400℃，既要使得硫酸氢铵气化，又要避免空预器转子1受热发生变形。

本实用新型从空预器转子1上部二次风仓5内抽取高温二次风，经增压、加热、混合石灰后，从独立风仓19吹入，最后与总的二次风汇合。热风加热即将转入烟气侧烟仓3的转子换热元件，石灰细微颗粒对换热元件表面冲刷，共同作用使换热元件表面附着的硫酸氢铵和飞灰沉积物剥离、进一步气化并随热风带走，清除堵塞；换热元件加热后转入烟气侧烟仓3，避开硫酸氢铵形成温度窗口，避免新的硫酸氢铵形成，防止形成新的堵塞；转入烟气侧的换热元件温度升高，使出口烟温升高，避开酸露点凝结温度。烟气侧烟仓3的石灰来源包括炉膛未燃尽随烟气漂浮进入、随携带漏风进入烟气侧风仓的石灰26进入、附着于转子表面的进入烟气侧的石灰27进入三种形式，通过附着石灰避免硫酸氢铵沉积，漂浮石灰与硫酸反应减少硫酸氢铵形成，同时避免冷端低温酸腐蚀；从独立风仓19随二次风进入炉膛的石灰28，在燃烧过程中有固硫作用，可有效减少二氧化硫排放。

整个系统运行过程中，高温增压风机11、电加热装置12以及给料机18的控制，均根据风温和风压监测值可使系统稳定运行进行控制；此外，需要对石灰料仓16进行时时监控，定期添加。

最后说明的是，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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实用新型的权利范围当中。