一种防硫酸氢铵堵塞的回转式空气预热器的制作方法

本实用新型属于火电厂锅炉辅助设备技术领域，尤其是一种回转式空气预热器防堵塞的装置。

背景技术：

根据GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》标准要求，自2014年以来火力发电燃煤锅炉氮氧化物排放物执行100mg/Nm³的排放限值，随着近年来各电厂进行的超净排放改造，该排放限值为50mg/Nm³。为了满足上述要求，除少数循环流化床燃煤机组外，国内燃煤机组基本上在锅炉省煤器出口加装了选择性催化还原(selective catalytic reduction)脱硝装置，在催化剂作用下，将氮氧化物还原为氮气和水的同时，也会伴随着少量二氧化硫被催化氧化成三氧化硫化学副反应，三氧化硫与脱硝逃逸的氨在合适的温度窗口反应生成硫酸氢铵和硫酸铵，其主要副反应如下：

SO₂+1/2O₂→SO₃

NH₃+SO₃+H₂O→NH₄HSO₄

2NH₃+SO₃+H₂O→(NH₄)₂SO₄

硫酸铵为干燥粉末，而在150～220℃温度区间，硫酸氢铵是一种高粘性液态物质，在高于220℃温度区间，硫酸氢铵逐渐转变为气态物质。

回转式空气预热器(简称“空预器”)作为燃煤/油机组中的热交换转动设备，空预器换热元件吸收脱硝装置出口的高温烟气热量，将进入炉膛的低温空气加热，回转式空预器布置在脱硝装置烟道出口处，其烟气温度场为110℃～420℃，其换热元件的金属壁温温度场一般在80℃～380℃。当烟气中NH₃浓度远高于SO₃浓度时，上述反应主要生成干燥粉末状硫酸铵，不会对脱硝装置后续设备(如空预器冷端)产生粘附结垢。当烟气中SO₃浓度高于逃逸NH₃浓度时，主要生成硫酸氢铵。由于要求脱硝出口氨逃逸一般不大于3μL/L，所以烟气中的氨浓度不可能远远高于SO₃，因此空预器中更容易生成硫酸氢铵。当硫酸氢铵的液相温度区间与回转式空预器换热元件金属壁温重叠时，硫酸氢铵易冷凝沉积在空预器换热元件表面，并粘附烟气中的飞灰颗粒，堵塞换热元件通道，由于换热元件一般至少两层以上，当硫酸氢铵温度区间跨越两层换热元件时，跨层接缝处的硫酸氢铵吸附飞灰结垢搭桥现象更加严重，同时吹灰蒸汽在分层处压力损失很大，无法清理该处的堵塞物，致使空预器阻力上升并影响换热效果。回转式空预器堵塞严重时，轻则增加风机出力，厂用电上升，重则会导致风机出力不足而使锅炉不能满负荷运行，锅炉被迫停炉进行清洗。现对于堵塞严重的机组，如不采取相关措施，在1～3个月空预器就会停炉清洗一次，直接影响锅炉排产计划，造成巨大的经济损失。因此，如何在线预防空预器被硫酸氢铵堵塞，是目前需要解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的空预器易被硫酸氢铵堵塞的问题，提供一种在全负荷工况下，在线有效缓解空预器堵塞、减少空预器非计划停机次数的防硫酸氢铵堵塞的回转式空气预热器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防硫酸氢铵堵塞的回转式空气预热器，包括空预器本体、空预器转子，所述空预器本体内设有烟气侧和空气侧，烟气侧和空气侧被扇形板隔开，构成烟气侧与空气侧的独立流通通道；所述空气侧包括风侧一和风侧二，所述空预器转子设置于空预器本体内，空预器转子上设有换热元件，还包括与空预器烟气侧进口/空气侧出口通过管道连接的高温风机、设置于空预器冷端并与高温风机通过管道连接的烟气注入装置以及设置于空预器冷端的蒸汽吹灰器。

优选的，所述空预器转子转向为烟气侧至风侧一至风侧二至烟气侧，所述高温风机通过管道与烟气侧进口或风侧一出口连接。

优选的，所述烟气注入装置设置于靠近风侧二的扇形板处，安装位置与扇形板成角度θ，0℃≤θ≤20℃。

优选的，烟气注入装置与高温风机进口管道上分别设有流量调节装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型防硫酸氢铵堵塞的回转式空气预热器在线全负荷工况下、不停机条件下，通过合理的控制温度区间，有效利用高温烟气/高温空气热量，控制空预器冷端换热元件金属壁温，将硫酸氢铵沉积带限制在空预器冷端换热元件下部，控制硫酸氢铵沉积带只在单层，不发生跨层积聚，通过蒸汽吹灰器有效吹扫；实现了在线有效缓解空预器堵塞，减少空预器非计划停机次数，降低锅炉因非计划停机所导致的相关费用，提升了锅炉机组的可靠性和经济性。

附图说明

图1是现有技术中空预器换热元件上硫酸氢铵沉积带示意图；

图2是空预器运行示意图；

图3是硫酸氢铵在冷端换热元件上的沉积示意图；

图4是本实用新型中空预器换热元件上硫酸氢铵沉积带示意图；

图5是本实用新型空预器的装置示意图；

图6是本实用新型烟气注入装置的安装示意图；

图中标记为：1-硫酸氢铵沉积带、2-烟气侧、21-烟气侧进口、22烟气侧出口、3-空气侧、31-空气侧进口、32-空气侧出口、33-风侧一、34-风侧二、4-扇形板、5-高温风机、6-烟气注入装置、7-流量调节装置、8-空预器本体、9-蒸汽吹灰器、θ-烟气注入装置安装位置与该处扇形板所成角度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的一种防硫酸氢铵堵塞的回转式空气预热器，包括空预器本体8、空预器转子，所述空预器本体8内设有烟气侧2和空气侧3，烟气侧2和空气侧3被扇形板4隔开，构成烟气侧2与空气侧3的独立流通通道；所述空气侧3包括风侧一33和风侧二34，所述空预器转子设置于空预器本体8内，空预器转子上设有换热元件，还包括与空预器烟气侧进口或空气侧出口通过管道连接的高温风机5，设置于空预器冷端并与高温风机5通过管道连接的烟气注入装置6以及设置于空预器冷端的蒸汽吹灰器9。空预器按照换热区域温度的高低分为冷端和热端，热端处于上部，是高温烟气的进口和高温空气的出口，冷端处于下部，是低温烟气的出口和低温空气的进口。

所述空预器转子转向为烟气侧2至风侧一33至风侧二34至烟气侧2，所述高温风机5通过管道与烟气侧进口31或风侧一33出口连接。所述烟气注入装置6设置于靠近风侧二34的扇形板4处，安装位置与扇形板4成角度θ，0℃≤θ≤20℃。

如图1、2、3、4、5、6所示，硫酸氢铵沉积带1一般在空预器冷端换热元件的中上区域。在高负荷下(锅炉负荷BMCR工况)冷端换热元件的温度区间为75℃～240℃，热端换热元件的温度区间为240℃～370℃，在低负荷下(锅炉负荷40％THA工况)冷端换热元件的温度区间为65℃～200℃，热端换热元件的温度区间为200℃～320℃。随着空预器排烟温度越低，进口空气温度越低，其硫酸氢铵沉积带1就会上移，到达热端换热元件的下部区域，虽然空预器配置冷/热端蒸汽吹灰器9，但是在冷热端交界区域，吹灰效果极差，堵塞物不易清除，造成空预器堵塞，阻力增大。高温风机5与烟气侧进口21或风侧一33出口连接，空预器的换热元件吸收高温烟气侧的热量，换热元件被加热，然后转动到空气侧，将进入的低温空气加热，同时金属换热元件被冷却，如此往复循环，实现热量的有效利用，烟气侧2和空气侧3被扇形板4等部件隔开，构成烟气侧2与空气侧3的独立流通通道。冷端换热元件金属壁温的温度与转动方向有关系，即当换热元件刚好由空气侧3传热完毕转动到烟气侧2时，此位置点的金属壁温最低，因此在此位置点硫酸氢铵沉积带1最靠近热端换热元件。因此，将烟气侧进口21或风侧一33出口的高温气体引入烟气注入装置6提高本位置点的金属壁温，如图4所示的，能够控制硫酸氢铵沉积带1使其往空预器冷端换热元件底部移动，从而通过吹灰除去硫酸氢铵。烟气注入装置6安装角度0≤θ≤20，该段区域内恰好冷端换热元件金属壁温最低，注入的高温烟气/空气和换热元件金属壁温的温差最高，传热效果佳，角度大于20℃传热效果开始降低。

烟气注入装置6与高温风机5进口管道上分别设有流量调节装置7。空预器运行时为智能闭环控制，根据回转式空预器实际运行的冷端综合温度或者冷端换热元件金属壁温与设定值进行比较，通过逻辑运行计算，自动调节高温烟气或高温空气流量，提高冷端换热元件金属壁温。其中冷端综合温度为排烟温度和空气入口温度相加值。

一种回转式空气预热器防硫酸氢铵堵塞的方法，提供上述的回转式空气预热器，包括以下步骤：

(a)空预器转子转向为烟气侧至风侧一至风侧二至烟气侧，烟气中的热量通过加热空预器转子上的换热元件，经转子转动至空气侧后，换热元件加热空气；

(b)通过管道从烟气侧进口21引出的高温烟气或从风侧一出口引出高温空气，经高温风机增压至3-10KPa后送至烟气注入装置；

(c)增压后的高温烟气或高温空气经烟气注入装置吹扫空预器冷端，提高冷端换热元件金属壁温；控制冷端换热元件上部金属壁温为220-280℃，或控制空预器冷端综合温度为140～200℃；

(d)采用蒸汽吹灰器对空预器冷端进行蒸汽吹灰，吹扫掉硫酸氢铵及其粘附的飞灰。

采用本实用新型后，控制冷端上部(靠近热端处)换热元件金属壁温为220-280℃，有利于控制硫酸氢铵沉积带只在单层，不发生跨层积聚，通过吹灰有效吹扫。温度过高会使硫酸氢铵沉积区更容易清除，但是会消耗过多的热源，不节能。温度太低硫酸氢铵会跨层积聚，空预器容易堵塞，达不到预期的效果。

实施例：

一种防硫酸氢铵堵塞的回转式空气预热器，包括空预器本体8、空预器转子，所述空预器本体8内设有烟气侧2和空气侧3，烟气侧2和空气侧3被扇形板4隔开，构成烟气侧2与空气侧3的独立流通通道；所述空气侧3包括风侧一33和风侧二34，所述空预器转子设置于空预器本体8内，空预器转子上设有换热元件，还包括与与烟气侧进口21或风侧一出口连接通过管道连接的高温风机5、设置于空预器冷端并与高温风机5通过管道连接的烟气注入装置6以及设置于空预器冷端的蒸汽吹灰器9，烟气注入装置设置于靠近风侧二的扇形板处，安装位置与扇形板成角度θ，0℃≤θ≤20℃。空预器转子转向为烟气侧2至风侧一33至风侧二34至烟气侧2。烟气注入装置6与高温风机5进口管道上分别设有流量调节装置7。

一种回转式空气预热器防硫酸氢铵堵塞的方法，如图6所示的，空预器转子转向为烟气侧2至风侧一33至风侧二34至烟气侧2，烟气中的热量通过空预器转子上的换热元件加热空气；如图5所示的，从烟气侧2进口引出的高温烟气，经高温风机5增压至3-10KPa后送至烟气注入装置6对空预器冷端吹扫加热，提高冷端换热元件金属壁温；采用蒸汽吹灰器9对空预器冷端进行蒸汽吹灰，吹扫掉硫酸氢铵及其粘附的飞灰。

在空预器正常运行时，当空预器冷端综合温度低于设定值145℃时，开启高温风机5从烟气侧进口抽取300℃以上的高温烟气增压后送到烟气注入装置6，加热空预器冷端换热元件，空预器冷端换热元件最低金属壁温提升，硫酸氢铵沉积带1仅在空预器冷端元件中下部，通过蒸汽吹灰器9，将硫酸氢铵吹扫掉，实现在线有效缓解空预器堵塞。设置冷端综合温度设定值，再根据冷端综合温度实际值通过智能控制器自动调节流量调节装置7，通过流量调节装置7控制高温烟气流量，实现调节空预器冷端综合温度不低于145℃，保证硫酸氢铵沉积带1仅在空预器冷端元件中下部。结合空预器冷端布置的蒸汽吹灰器9，定期对空预器冷端进行蒸汽吹灰，吹扫掉硫酸氢铵及其粘附的飞灰，达到降低空预器阻力，延长空预器堵塞周期。