一种回转式空预器换热元件性能试验系统及方法与流程

本发明涉及一种回转式空预器换热元件性能试验系统及方法，属于新能源及节能技术领域。

背景技术：

回转式空气预热器沿转子转动方向可以被分隔为烟气流通侧、空气流通侧和密封区，另外，三分仓回转式空气预热器还将空气侧分成一次风和二次风两个流通区域，再加上三个流通区域中间的密封区，将空气预热器转子划分为6个扇形区域，烟气由烟道自上而下进入回转式空预器的烟气流通区，从下方的烟道流出，至除尘等后续设备；空气由风道自下而上进入回转式空预器的空气流通区，从上方的风道流出，至磨煤机、燃烧室等锅炉设备，烟气流通区域和空气流通区域被转子的隔仓分隔开，另外，空气流通区域常常又被分为不同的流通通道，分别通一次风和二次风，这样就成为了三分仓回转式空气预热器，甚至四分仓回转式空气预热器。转子由中心轴带动，布置在转子内的传热元件不断地从烟气侧进入空气侧，又从空气侧转入烟气侧，从烟气侧吸收热量，在空气侧放出热量，如此循环往复，使得烟气侧的热量间接地传递给空气侧，加热一、二次风，降低排烟温度，达到节能的目的。

在环保标准日益严格的形势下，为了满足nox的达标排放，燃煤发电机组大规模实施了scr脱硝设施改造。截止到2015年上半年，火电脱硝装机容量累计达7.5亿千瓦，脱硝装机容量占火电总装机容量的比重由2011年底的16.9%上升到87%。

随着新系统的投入使用，逐渐出现由于脱硝部分结构设计不合理、氨逃逸率超标、空气预热器结构不适应新的脱硝运行工况等原因造成空气预热器出现频繁堵塞、腐蚀现象，严重时造成机组非计划停运。堵塞、腐蚀产生三个后果：第一，造成空气预热器传热元件热阻增大，传热恶化，排烟温度升高，一、二次风温降低，经济性降低；第二，造成烟风道阻力异常升高，导致送风机、引风机、一次风机长期在高压力、低效率状态下运行，不但电耗增大，同时使各风机工作在不稳定工况区，引发风机喘振，机组出力受限，严重时引起烟风道破坏风机叶片断裂事故；第三，回转式空气预热器的主要缺点是有一个不可避免的泄漏压力差，通风阻力增大的后果就是空气侧压力升高，烟气侧负压降低，导致空气预热器漏风率增大，机组运行经济性降低。

2016年开始要求火电机组达到超净排放，氮氧化物排放指标从100mg/m3降至50mg/m3，各电厂进行超净改造，普遍将催化剂由两层增加至三层，增大喷氨量，氨逃逸量随之增加，尤其是随着催化剂使用时间的增加，氨逃逸量急剧增加，空气预热器堵塞周期明显缩短。尤其是在低负荷运行时，脱硝反应器入口烟气温度低，反应效率低氨逃逸增加。同时，低负荷排烟温度低，空气预热器金属温度低，空气预热器堵灰更加严重。

随着能源的使用和耗散，节能提效已经成为能源行业的发展主题和每位科技工作者的研究方向。据估算，对于600mw机组排烟温度升高15度，锅炉效率约降低1%，增加机组供电煤耗3g/kwh；空气预热器漏风率每升高1%，锅炉效率下降0.1%，机组供电煤耗增加0.24g/kwh；空气预热器烟气侧阻力由3.8kpa下降至1.3kpa，风机总电流约下降150a。因此在当前环保新要求下，对空气预热器进行节能防堵改造有着广泛的应用前景。目前改造的方法主要是更换换热元件，采用各种不同的板型的换热元件，试验节能与防堵的双重目的，如申请号为201520759560.5的中国专利。但目前的回转式空预器改造经常达不到预期效果，造成巨大的浪费。目前，回转式空预器堵塞的主要原因是硫酸氢氨的堵塞，硫酸氢氨的堵塞位置与换热元件的温度分布有很大关系，但当前没有测试回转式空预器换热元件温度的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种回转式空预器换热元件性能试验系统及方法，可以提前对改造所要采用的板型进行试验研究和测试，测试回转式空预器阻力特性、换热特性和硫酸氢氨沉积特性，通过测试结果选择最优、最合理的板型进行回转式空预器改造，可以取得巨大的经济效益。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种回转式空预器换热元件性能试验系统，其特征在于，包括阀门、试验箱体、控制系统、烟气调节挡板和空气调节挡板；所述试验箱体用于安装换热元件，且试验箱体的两端均与烟道连通，所述烟道分成4个分支分别与回转式空预器入口烟道、回转式空预器出口烟道、冷一次风道和热二次风道连通，所述阀门分别安装在回转式空预器入口烟道、回转式空预器出口烟道、冷一次风道和热二次风道上，且烟气调节挡板安装在回转式空预器入口烟道上，空气调节挡板安装在热二次风道上，所述阀门与控制系统连接。

进一步而言，所述试验箱体两端的烟道上均安装有流量测量设备和温度测量设备，且试验箱体的两端安装有差压测量设备。

进一步而言，所述回转式空预器出口烟道上安装有烟气风机，且烟气风机与控制系统连接，使得烟气流速能够达到试验要求。

回转式空预器换热元件性能试验方法步骤如下：将需要测试的换热元件安装于试验箱体内，控制系统控制烟气侧阀门阀门和空气侧阀门阀门交替开关，当烟气侧阀门打开时，空气侧阀门关闭；当烟气侧阀门关闭后，空气侧阀门打开，阀门打开和关闭的周期和被测试回转式空预器的旋转周期相同；启动烟气风机，通过烟气调节挡板调整烟气流速直到与回转式空预器的烟气流速一致，通过空气调节挡板调整空气流速直到与回转式空预器的空气流速一致；通过流量测量设备测量烟气流量，通过温度测量设备分别测量入口烟气温度、出口烟气温度、入口一次风温度、出口热风温度和各段换热元件的壁温，通过差压测量设备测量试验箱体的两端差压；开始试验研究，之后取出换热元件，进行硫酸氢氨沉积情况评估。

上述试验方法可以真实复现回转式空预器换热元件的工作过程，试验箱体能进行不同换热元件的性能测试，且试验箱体为法兰结构，能用于多次测试。通过测量得出换热元件各位置的温度分布情况。

上述试验方法可以通过装置试验数据代替回转式空预器的换热性能。冷风取自冷二次风或冷一次风，优选采用冷一次风，可以保证风量。试验过程模拟回转式空预器的运行方式，评估换热元件中硫酸氢氨的沉积位置及回转式空预器的堵塞程度；在回转式空预器改造之前提前评估回转式空预器换热元件的换热性能、差压和温度场分布。

可在回转式空预器上采用该方法进行长周期试验，研究回转式空预器堵灰及腐蚀情况，进一步研究回转式空预器防堵塞和防腐蚀的方法和方案。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明使用外置的回转式空预器换热装置，真实复现回转式空预器的运行工况，测试回转式空预器换热元件的性能数据，测量回转式空预器的阻力、换热效率以及回转式空预器硫酸氢铵沉积情况，并且可以测试回转式空预器换热元件的温度分布情况。可以在回转式空预器换热元件改造前，测试各种换热元件的性能，比选出最优最合理的回转式空预器换热元件改造方案。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例中试验箱体的主视结构示意图。

图3是本发明实施例中试验箱体的侧视结构示意图。

图4是本发明实施例中试验箱体的俯视结构示意图。

图中：阀门1、换热元件2、试验箱体3、流量测量设备4、温度测量设备5、烟气风机6、差压测量设备7、控制系统8、烟道9、烟气调节挡板10、空气调节挡板11、回转式空预器入口烟道12、回转式空预器出口烟道13、冷一次风道14、热二次风道15。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图4，本实施例中的回转式空预器换热元件性能试验系统，包括阀门1、试验箱体3、控制系统8、烟气调节挡板10和空气调节挡板11；试验箱体3用于安装换热元件2，且试验箱体3的两端均与烟道9连通，烟道9分成4个分支分别与回转式空预器入口烟道12、回转式空预器出口烟道13、冷一次风道14和热二次风道15连通，阀门1分别安装在回转式空预器入口烟道12、回转式空预器出口烟道13、冷一次风道14和热二次风道15上，且烟气调节挡板10安装在回转式空预器入口烟道12上，空气调节挡板11安装在热二次风道15上，阀门1与控制系统8连接。

试验箱体3两端的烟道9上均安装有流量测量设备4和温度测量设备5，且试验箱体3的两端安装有差压测量设备7。

回转式空预器出口烟道13上安装有烟气风机6，且烟气风机6与控制系统8连接，使得烟气流速能够达到试验要求。

回转式空预器换热元件性能试验方法步骤如下：将需要测试的换热元件2安装于试验箱体3内，控制系统8控制烟气侧阀门阀门1和空气侧阀门阀门1交替开关，当烟气侧阀门1打开时，空气侧阀门1关闭；当烟气侧阀门1关闭后，空气侧阀门1打开，阀门1打开和关闭的周期和被测试回转式空预器的旋转周期相同；启动烟气风机6，通过烟气调节挡板10调整烟气流速直到与回转式空预器的烟气流速一致，通过空气调节挡板11调整空气流速直到与回转式空预器的空气流速一致；通过流量测量设备4测量烟气流量，通过温度测量设备5分别测量入口烟气温度、出口烟气温度、入口一次风温度、出口热风温度和各段换热元件2的壁温，通过差压测量设备7测量试验箱体3的两端差压；开始试验研究，之后取出换热元件2，进行硫酸氢氨沉积情况评估。

上述试验方法可以真实复现回转式空预器换热元件2的工作过程，试验箱体3能进行不同换热元件2的性能测试，且试验箱体3为法兰结构，能用于多次测试。通过测量得出换热元件2各位置的温度分布情况。

上述试验方法可以通过装置试验数据代替回转式空预器的换热性能。冷风取自冷二次风或冷一次风，优选采用冷一次风，可以保证风量。试验过程模拟回转式空预器的运行方式，评估换热元件2中硫酸氢氨的沉积位置及回转式空预器的堵塞程度；在回转式空预器改造之前提前评估回转式空预器换热元件2的换热性能、差压和温度场分布。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。