一种回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置。目前还没有一种防止冷端腐蚀和NH4HSO4在冷端蓄热元件上沉积的回转式空预器防堵塞装置。本实用新型包括烟气引出烟道，设有空气分仓和烟气分仓的空预器，其特点是：还包括逆流烟气进烟管、逆流烟气出烟管和烟气冷却器，烟气分仓中设有顺流烟气仓和逆流烟气仓，顺流烟气仓的进口和出口分别位于空预器的热端和冷端，逆流烟气仓的进口和出口分别位于空预器的冷端和热端；逆流烟气进烟管的一端和烟气引出烟道连接，另一端和逆流烟气仓的进口连接；逆流烟气出烟管的一端和逆流烟气仓的出口连接。本实用新型能防止空预器冷端腐蚀和NH4HSO4在冷端蓄热元件上沉积造成堵塞。
【专利说明】
一种回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置，适用于燃煤锅炉回转式空预器冷端腐蚀与堵塞治理工艺中。
【背景技术】
[0002]在锅炉中燃烧任何种类的煤的时候都会产生S03，所产生的SO3的量可以从低硫煤的几个ppm到高硫煤的30-40ppm，甚至更高。目前普遍用于烟气脱硝的SCR(选择性催化还原脱硝)技术也会增加电厂的SO3的总量，在存在催化剂时，NOx与NH3(氨)反应被还原成氮气和水的同时，一小部分的SO2会被氧化成为S03。在SCR反应器中，SO2被氧化的比例根据催化剂的不同，在0.3-2%的范围内变化。
[0003]在锅炉出口处的高温环境中，SO3是以蒸汽的形式存在的。当烟气的温度被冷却到310-370°C以下时，并且受到烟气中的含湿量的影响，烟气中SO3因被水化而生成硫酸蒸汽。在空预器下游，烟气平均温度降低到140-160°C时，大部分SO3都是以硫酸蒸汽的形式存在。
[0004]—般情况下，空预器出口的烟气温度保持在比酸露点高10-15°C，以允许下游的设备和烟道有一定量的漏风。在SCR投运之后，由于烟气中SO3浓度的增加，酸露点温度可能提高5.0-10°C。如果空预器的出口温度不作相应的提高，那么下游的设备的酸腐蚀的危险性也会增加。在空预器中的烟温降低到175-220°C，S03和氨(NH3)同时存在，且SO3的摩尔浓度高于NH3的摩尔浓度时，就会反应生成NH4HSO4，即硫酸氢铵C3NH4HSO4是一种有粘性的固体，因此会沾污空预器，也会持续增加空预器的压力降，最终导致机组停机，对空预器进行清洗。在低负荷时，在SCR中SO2被氧化成SO3的量会急剧增加，同时，从空预器排出的烟气温度也相应较低，SO3对空预器的沾污和腐蚀就会变得非常严重。
[0005]对于电厂来说，在增设SCR系统时，一般同时对电厂的空预器进行冷端更换成镀搪瓷涂料的蓄热元件的改造，既保证防腐效果，也方便对容易生成带粘性NH4HSO4沉积的区域进行清洗。对空预器的冷端改造虽然能减缓因NH4HSO4造成的腐蚀和堵塞，但不能从根本上解决该问题，特别是在冬季或者低负荷时，问题尤为突出。频繁的空预器在线冲洗和暖风器持续投运，既加重了锅炉运行维护负担，也提高了运行维护费用，甚至有些电站锅炉暖风器出现了供应汽源的抽汽不足的情况。
[0006]目前还没有一种结构设计合理，提高空预器冷端温度，防止空预器冷端腐蚀和NH4HSO4在冷端蓄热元件上沉积造成堵塞的回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，提高空预器冷端温度，防止空预器冷端腐蚀和NH4HSO4在冷端蓄热元件上沉积造成堵塞的回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置。
[0008]本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是:该回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置包括烟气引出烟道、空预器、顺流烟气出烟烟道和静电除尘器，所述空预器中设置有空气分仓和烟气分仓，其结构特点在于:还包括逆流烟气进烟管、逆流烟气出烟管、流量调节阀门、增压风机和烟气冷却器，所述烟气分仓中设置有顺流烟气仓和逆流烟气仓，所述顺流烟气仓的进口和出口分别位于空预器的热端和冷端，所述逆流烟气仓的进口和出口分别位于空预器的冷端和热端，所述烟气引出烟道的一端和顺流烟气仓的进口连接，所述顺流烟气出烟烟道的一端和顺流烟气仓的出口连接，该顺流烟气出烟烟道的另一端和静电除尘器连接，所述逆流烟气进烟管的一端和烟气引出烟道连接，该逆流烟气进烟管的另一端和逆流烟气仓的进口连接，所述流量调节阀门和增压风机均安装在逆流烟气进烟管上，所述逆流烟气出烟管的一端和逆流烟气仓的出口连接，该逆流烟气出烟管的另一端和静电除尘器连接，所述烟气冷却器安装在逆流烟气出烟管上。
[0009]作为优选，本实用新型还包括逆流烟气余热利用系统，所述逆流烟气余热利用系统和烟气冷却器连接。
[0010]作为优选，本实用新型所述空气分仓中设置有一次空气仓和二次空气仓。
[0011]作为优选，本实用新型所述顺流烟气出烟烟道的另一端和逆流烟气出烟管的另一端汇集之后再与静电除尘器连接。
[0012]作为优选，本实用新型所述逆流烟气余热利用系统为汽轮机低加系统。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果:结构设计合理，从根本上解决了回转式空预器中大量生成NH4HSO4的问题，提高了空预器的冷端温度，防止出现冷端腐蚀和NH4HSO4在冷端的蓄热元件上沉积而造成堵塞，将空预器烟气侧分割出一部分作为逆流烟气分仓，引部分空预器入口高温烟气从冷端逆流而入，迅速加热空预器冷端蓄热元件，提高冷端环境温度。
[0014]本实用新型在使用时，可以先将部分温度高于350°C的烟气引出，从空预器烟气侧分割出来的逆流烟气仓进入空预器，快速加热从空气侧转入的空预器冷端(温度为65°C左右)至安全温度，消除NH4HSO4大量产生的环境。从空预器的逆流烟气仓出来的逆流烟气(温度为300°C左右)，随后进入烟气冷却器，被逆流烟气余热利用系统冷却，自身温度降低至与空预器出口顺流烟气温度接近，逆流烟气余热利用系统将该部分热量回收。因逆流烟气通过更长的烟道和烟气冷却器而产生的在空预器入口与静电除尘器出口之间与顺流烟气的压差，由在逆流烟气进烟管上增设的增压风机补偿。本实用新型通过部分烟气逆流，消除了NH4HSO4大量生成并沉积在空预器上堵塞腐蚀空预器的环境，并以烟气冷却器高效回收由此产生的能量损失，以较小的代价解决了回转式空预器NH4HSO4冷端腐蚀堵塞的问题。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型实施例中回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置的结构示意图。
[0016]图2是本实用新型实施例中的空预器的分仓模块分割示意图。
[0017]图3a是本实用新型实施例中的空预器运行时空气、金属和烟气温度随空预器高度的分布图中，为空预器正常运行时空气随高度温度分布示意图。
[0018]图3b是本实用新型实施例中的空预器运行时空气、金属和烟气温度随空预器高度的分布图中，为空预器正常运行时金属随高度温度分布示意图。
[0019]图3c是本实用新型实施例中的空预器运行时空气、金属和烟气温度随空预器高度的分布图中，为空预器正常运行时烟气随高度温度分布示意图。
[0020]图3d是本实用新型实施例中的空预器运行时空气、金属和烟气温度随空预器高度的分布图中，为空预器部分逆流投运时冷端烟气、金属和综合排烟温度随高度温度分布示意图。
[0021]图4是本实用新型实施例中逆流烟气余热利用系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0023]实施例。
[0024]参见图1至图4，本实施例中的回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置包括烟气引出烟道1、空预器2、顺流烟气出烟烟道3、静电除尘器4、逆流烟气进烟管5、逆流烟气出烟管6、逆流烟气余热利用系统7、流量调节阀门8、增压风机9和烟气冷却器10。
[0025]本实施例的空预器2中设置有空气分仓21和烟气分仓22，空气分仓21中设置有一次空气仓23和二次空气仓24，烟气分仓22中设置有顺流烟气仓25和逆流烟气仓26，顺流烟气仓25的进口和出口分别位于空预器2的热端27和冷端28，逆流烟气仓26的进口和出口分别位于空预器2的冷端28和热端27。
[0026]本实施例中烟气引出烟道I的一端和顺流烟气仓25的进口连接，顺流烟气出烟烟道3的一端和顺流烟气仓25的出口连接，该顺流烟气出烟烟道3的另一端和静电除尘器4连接，逆流烟气进烟管5的一端和烟气引出烟道I连接，该逆流烟气进烟管5的另一端和逆流烟气仓26的进口连接，流量调节阀门8和增压风机9均安装在逆流烟气进烟管5上，逆流烟气出烟管6的一端和逆流烟气仓26的出口连接，该逆流烟气出烟管6的另一端和静电除尘器4连接，烟气冷却器10安装在逆流烟气出烟管6上，逆流烟气余热利用系统7和烟气冷却器10连接。
[0027]通常情况下，顺流烟气出烟烟道3的另一端和逆流烟气出烟管6的另一端汇集之后再与静电除尘器4连接;逆流烟气余热利用系统7可以为汽轮机低加系统。空预器即为空气预热器，硫酸氢铵即为NH4HSO4。
[0028]本实施例中的逆流烟气进烟管5根据现场空间合理布置，保证在合理的阻力下能通过足够的烟气量。逆流烟气进烟管5上设置流量调节阀门8，根据不同负荷条件下调节逆流烟气的烟气量流量，满足NH4HSO4不在蓄热元件上沉积的工艺要求。
[0029]本实施例在空预器2烟气侧靠近进风侧分割出部分作为逆流烟气仓26，进出口分别进行密封，进口为原来空预器2的出口(通常在空预器2的下方)，与逆流烟气进烟管5连接，出口为原来空预器2的入口(通常在空预器2的上方)，与烟气冷却器10连接。逆流烟气因所流经烟道比顺流烟气长，且需过烟气冷却器10产生的与顺流烟气在空预器2前与静电除尘器4入口的压差可以由增设的增压风机9补偿。
[0030]本实施例中的逆流烟气仓26的出口(通常在空预器2的下方)接烟气冷却器10，被汽轮机低加系统凝结水冷却至逆流烟气与空预器2出口顺流烟气接近，凝结水吸热升温后返回更高级的低加，实现热量回收。如有其它地方需要该部分热量，也可以更换成其他形式的逆流烟气余热利用系统7。
[0031]本实施例中逆流烟气仓26及其配套设施的作用主要是通过部分高温烟气逆流快速加热空预器2的冷端蓄热元件，需要加热的程度根据烟气成分确定的烟气酸露点或者所需的综合烟气温度(U給=T?r+T^i，表征NH4HSO4冷凝沉积特征)决定，加热程度是指将蓄热元件处在根据烟气成分计算出安全温度范围内，由此得出所需引出的空预器2前的高温烟气的量，并安装流量调节阀门8，根据不同的工况控制所需的烟气量。逆流烟气仓26的大小根据高温烟气与蓄热元件的换热特性确定，保证在逆流烟气仓26内有足够的换热时间完成换热过程。确定逆流烟气仓26的大小后，在烟气侧上游进行分割，逆流烟气仓26边缘采取密封措施。
[0032]由于逆流烟气仓26中的烟气流向是从冷端28到热端27的，冷端28会被高温烟气迅速加热，烟气温度也会迅速下降，到热端27时烟气温度已接近甚至低于蓄热元件的温度，出现热端蓄热元件倒加热烟气的情况，即最低烟气温度应出现在空预器2的中间位置。所以逆流烟气仓26的出口排烟温度较高(一般高于200°C)，需要再增设一个烟气冷却器10将烟气温度降低至与空预器2的出口顺流烟气后的烟气温度接近后汇入静电除尘器4的入口烟道。对于电站锅炉，逆流烟气余热利用系统7中的冷却介质可以采用汽轮机低加系统的凝结水，来水温度根据烟气的酸露点和水露点确定，保证高于烟气酸露点，被加热升温后的凝结水根据其温度返回合适的更高级的低加系统，实现热量回收的目的。
[0033]由于逆流部分的烟气需要流经更长的烟道和烟气冷却器10，阻力降相比顺流部分的烟气大，而两部分烟气最终要在静电除尘器4前汇合，进行后续的除尘脱硫程序。因此，需要在其逆流烟气出烟管6上安装一台增压风机9以补偿逆流烟气高出顺流烟气的阻力降，增压风机9根据逆流烟气量和其增加的阻力降确定。
[0034]如图1所示，从省煤器来的锅炉尾部烟气进入空预器2前分为顺流烟气和逆流烟气两部分，顺流烟气按原来流向走顺流烟气仓25，逆流烟气反向走逆流烟气仓26，逆流烟气量通过流量调节阀门8控制。逆流烟气从空预器2流出后进入烟气冷却器10，被汽轮机低加来水(水温高于烟气酸露点)冷却至与空预器2出口顺流温度接近，冷却后的烟气返回原烟道与流出空预器2的顺流烟气汇合。被烟气加热的汽轮机低加来水返回更高级的低加。逆流烟气进烟管5上增设一台增压风机9，在保证烟气量要求的条件下，补偿因逆流烟气流经烟道长且要经过烟气冷却器10产生的与顺流烟气在空预器2前与静电除尘器4前的压差，使顺流烟气和逆流烟气分流点和汇合点静压相同。从空预器2流出后的逆流烟气热量利用方式不局限于加热汽轮机低加凝结水，如有供热等需求的也可以将该部分热量用于供热。
[0035]如图2所示，空预器2的逆流烟气仓26在空气侧的下游，即原空预器2的最冷端。逆流烟气仓26与空气侧之间有原来的密封，不需要进行特殊处理，逆流烟气仓26与顺流烟气仓25之间采取合适的密封方式进行密封。
[0036]如图3所示，图3a显示空气侧空气温度随着空预器2的高度增加而增加，即随着流向温度升高；图3b显示空预器2金属温度随着空预器2的高度增加而增加，与空气温度分布同向；图3c显示烟气侧烟气温度随着空预器2的高度增加而降低，即随其流向温度降低。同一高度上，空气、金属、烟气温度依次升高，实现烟气向金属输送热量，金属箱空气输送热量，最终烟气向空气输送热量。图3d显示了逆流烟气仓26的金属、烟气温度分布，高温逆流烟气进入空预器2底部加热冷端金属，自身温度迅速降低，中部降低至温度与金属温度相同，然后被加热，最后从空预器2的顶部排放。空预器2底部(h/H=0)冷端金属直接与高温烟气换热，换热温差大，升温速率快，综合烟气温度较高。此时，虽然金属温度低，容易沉积NH4HSO4，但烟气温度高，NH4HSO4基本不生成。空预器2顶部(h/H=l)的烟气温度和金属温度都高，既不会生成NH4HSO4,更不会沉积。在烟气温度与金属温度相等的空预器2中部产生一个综合烟气温度最低的位置，设计该处综合烟气温度高于安全温度，即可保证不产生NH4HSO4生成沉积现象。
[0037]如图4所示，从汽轮机低温加热系统中合适的位置引出一定量的温度高于烟气酸露点5-10°C以上的凝结水(t4/Q4，可以是单个点引出的，也可以是两个点WQ^WQ2混合成的)，用于冷却逆流烟气，本身温度吸热升高。逆流烟气要保证被冷却至与顺流烟气温度接近，以便与之汇合。被加热后的凝结水返回原凝结水主路，加热后凝结水的温度要高于汇入点的凝结水温度，即图中t5 2 t3。冷却烟气所用凝结水的接入接出点及用水量由烟气量、烟气温度和烟气冷却器的换热面积决定，以节能和换热面布置合理为限制条件。如果是有供热，则是直接加热供热回水，加热升温后再供出。
[0038]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置，包括烟气引出烟道、空预器、顺流烟气出烟烟道和静电除尘器，所述空预器中设置有空气分仓和烟气分仓，其特征在于:还包括逆流烟气进烟管、逆流烟气出烟管、流量调节阀门、增压风机和烟气冷却器，所述烟气分仓中设置有顺流烟气仓和逆流烟气仓，所述顺流烟气仓的进口和出口分别位于空预器的热端和冷端，所述逆流烟气仓的进口和出口分别位于空预器的冷端和热端，所述烟气引出烟道的一端和顺流烟气仓的进口连接，所述顺流烟气出烟烟道的一端和顺流烟气仓的出口连接，该顺流烟气出烟烟道的另一端和静电除尘器连接，所述逆流烟气进烟管的一端和烟气引出烟道连接，该逆流烟气进烟管的另一端和逆流烟气仓的进口连接，所述流量调节阀门和增压风机均安装在逆流烟气进烟管上，所述逆流烟气出烟管的一端和逆流烟气仓的出口连接，该逆流烟气出烟管的另一端和静电除尘器连接，所述烟气冷却器安装在逆流烟气出烟管上。2.根据权利要求1所述的回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置，其特征在于:还包括逆流烟气余热利用系统，所述逆流烟气余热利用系统和烟气冷却器连接。3.根据权利要求1所述的回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置，其特征在于:所述空气分仓中设置有一次空气仓和二次空气仓。4.根据权利要求1所述的回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置，其特征在于:所述顺流烟气出烟烟道的另一端和逆流烟气出烟管的另一端汇集之后再与静电除尘器连接。5.根据权利要求2所述的回转式空预器烟气逆流防硫酸氢铵堵塞装置，其特征在于:所述逆流烟气余热利用系统为汽轮机低加系统。
【文档编号】F23J15/02GK205535924SQ201620187185
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】梁秀进, 吴桂福, 陈剑, 葛伟
【申请人】华电电力科学研究院