CN106996577A - 一种防堵型空气预热器分段布置*** - Google Patents

一种防堵型空气预热器分段布置*** Download PDF

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Abstract

一种防堵型空气预热器分段布置***，包括布置在锅炉尾部烟道SCR脱硝装置后的高温空气预热器；高温空气预热器出口的烟气经烟道进入高温电除尘器，高温电除尘器出口的烟气再经烟道进入低温空气预热器中进行换热；冷一次风经冷一次风道进入低温空气预热器，送风经送风管道进入低温空气预热器，冷一次风和送风在低温空气预热器中吸收烟气热量后，分别经中温一次风管道和中温送风管道进入高温空气预热器的一次风侧和送风侧入口。本发明中空气预热器分段布置***能够从根本上解决了空气预热器的堵灰问题，从而有效降低排烟温度，且一次风温、二次风温能有所提高，锅炉热效率得到提升。

Description

一种防堵型空气预热器分段布置***
技术领域
本发明属于锅炉领域，具体涉及一种防堵型空气预热器分段布置***。
背景技术
空气预热器(以下简称“空气预热器”)作为电站锅炉的重要设备，其作用是利用锅炉尾部烟气热量加热燃烧所需空气。对于回转式空气预热器来讲，若空气预热器换热能力下降，一方面导致锅炉排烟温度升高，排烟热损失增大，锅炉热效率降低；另一方面空气预热器出口热一次风温度降低，如若维持给定给煤量下的磨煤机出口温度，则会导致一次风量增多，一次风机耗电率增加。热二次风温降低，则会影响炉膛火焰温度降低。
据统计，国内多数电厂均面临空气预热器堵灰问题，一些电厂高负荷时空气预热器烟气侧差压为2kPa～3kPa，造成风机耗电率偏大，严重影响机组带负荷能力，被迫停机处理。空气预热器换热能力下降主要与空气预热器蓄热元件腐蚀堵灰因素有关，造成空气预热器蓄热元件腐蚀堵灰的原因有两种。一种为硫酸氢铵腐蚀堵灰型；另一种为低温腐蚀。近年来随着超低排放改造的逐步实施，国内多数燃煤机组设置了3层脱硝催化剂，实现了脱硝效率的提高，脱硝***出口NOx能够满足不超过50mg/m3要求，然而由于催化剂体积量的增加，烟气中SO2向SO3的转换率升高，烟气中SO3浓度增加，在一定量氨逃逸情况下，造成脱硝***出口硫酸氢铵生成量增多，当烟温处在146℃～230℃范围时(传统空气预热器中温段与低温段蓄热元件处)硫酸氢铵为液态，此时液态的硫酸氢铵黏结烟气中的飞灰颗粒，导致空气预热器腐蚀堵灰。另外由于烟气中SO3浓度增加，提高了烟气酸露点，增加了空气预热器低温段蓄热元件低温腐蚀的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防堵型空气预热器分段布置***，该***与传统锅炉空气预热器***相比，能够有效控制空气预热器蓄热元件腐蚀、堵灰问题。空气预热器分段布置***将烟气中大部分飞灰颗粒及其吸附的SO2、SO3进行脱除，一方面烟气中飞灰颗粒浓度明显降低，控制了空气预热器蓄热元件中液态硫酸氢铵黏结烟气中飞灰颗粒造成严重堵灰的趋势；另一方面烟气中SO2、SO3浓度降低，烟气酸露点温度降低，空气预热器蓄热元件发生低温腐蚀的风险下降，二者共同作用下保证空气预热器蓄热元件不发生腐蚀、堵灰问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种防堵型空气预热器分段布置***，包括布置在锅炉尾部烟道SCR脱硝装置后的高温空气预热器、高温电除尘器以及低温空气预热器；高温空气预热器出口的烟气经烟道进入高温电除尘器，高温电除尘器出口的烟气再经烟道进入低温空气预热器中进行换热；冷一次风经冷一次风道进入低温空气预热器，送风经送风管道进入低温空气预热器，冷一次风和送风在低温空气预热器中吸收烟气热量后，分别经中温一次风管道和中温送风管道进入高温空气预热器的一次风侧和送风侧入口。
本发明进一步的改进在于，高温空气预热器为管式空气预热器或回转式空气预热器，低温空气预热器为回转式空气预热器。
本发明进一步的改进在于，高温空气预热器的烟气入口处设置有蒸汽或声波吹灰器、烟温报警装置和消防喷淋***。
本发明进一步的改进在于，低温空气预热器的烟气入口处设置有双介质吹灰器。
本发明进一步的改进在于，低温空气预热器出口烟气经过低温电除尘后依次经过引风机与脱硫装置后排出。
本发明进一步的改进在于，高温电除尘器的入口和出口为喇叭状烟道，并且喇叭状烟道内设置有导流板。
本发明进一步的改进在于，高温空气预热器的蓄热元件高度为800mm～1100mm。
本发明进一步的改进在于，低温空气预热器的蓄热元件高度为1000mm。
本发明进一步的改进在于，烟道、一次风管道、中温送风管道、送风管道以及一次风道上均布置有若干金属膨胀节。
本发明进一步的改进在于，烟道的弯头处布置有烟道导流板。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过在锅炉烟气流程中设置了两个串联的空气预热器***，分别为高温空气预热器和低温空气预热器，在高温空气预热器和低温空气预热器之间烟道上布置有高温电除尘器，高温空气预热器的设置能够将高温电除尘器入口烟温降低至250℃，一方面此温度较气态硫酸氢铵转变为液态硫酸氢铵的温度点230℃偏高，使烟气温度降至230℃之前烟气中大部分飞灰颗粒能够脱除，同时吸附在飞灰颗粒上的酸性气体(如SO2、SO3)一并被脱除，经高温电除尘器后烟气中的飞灰颗粒含量明显降低，即使烟气中NH3与SO2、水蒸汽反应生成硫酸氢铵，但由于烟气中飞灰颗粒明显减少，液态硫酸氢铵黏结飞灰颗粒附着在低温空气预热器的蓄热元件的问题得到控制，且由于SO2浓度降低，烟气酸露点温度降低，明显改善了低温空气预热器运行环境。本发明中的高温空气预热器与低温空气预热器的蓄热元件换热面积与传统空气预热器相同，但空气预热器分段布置***能够从根本上解决了空气预热器的堵灰问题，从而有效降低排烟温度，且一次风温、二次风温能有所提高，锅炉热效率得到提升。
进一步的，相对于传统空气预热器来讲，高温空气预热器和低温空气预热器蓄热元件高度为800mm～1100mm，高度仅为传统空气预热器蓄热元件高度一半左右，即使高温空气预热器、低温空气预热器仍存在轻微的堵灰问题，由于低温空气预热器蓄热元件高度有限，低温空气预热器吹灰器能够有效的穿透整个蓄热元件，达到较好的吹灰效果。
进一步的，由于高温空气预热器1出口烟气温度高于230℃，在此烟温下硫酸氢铵为气态，不存在黏结飞灰颗粒造成堵灰的情况。高温空气预热器1出口的热一次风温、送风温度能够满足锅炉制粉***及燃烧要求。
附图说明
图1为本发明防堵型空气预热器分段布置***示意图；
其中，1为高温空气预热器，2为低温空气预热器，3为高温电除尘器，4为烟道，5为灰斗，6为蒸汽或声波吹灰器，7为金属膨胀节，8为双介质吹灰器，9为中温一次风管道，10为中温送风管道，11为送风管道，12为冷一次风管道，13为导流板；14为绝缘子室，15为烟道导流板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
参见图1，本发明基于与传统空气预热器不同布置方式，提出一种防堵型空气预热器分段布置***，目的是在不影响锅炉热效率基础上，彻底改善空气预热器蓄热元件工作环境，以应对SCR脱硝装置投运后空气预热器普遍存在的堵灰问题。
本***包括高温空气预热器1、高温电除尘器3以及低温空气预热器2。低温空气预热器2布置在低温电除尘器前，高温空气预热器与低温空气预热器间的烟气侧布置有高温电除尘器，高温空气预热器与低温空气预热器间的风侧布置有中温一次风管道9和中温送风管道10。
高温空气预热器和低温空气预热器布置在锅炉尾部烟气流程中。高温空气预热器1布置在传统锅炉尾部烟道SCR脱硝装置后，进入高温空气预热器1的烟温约为350℃左右，经高温空气预热器1换热后，烟气温度降低至约250℃。由于高温空气预热器1出口烟气温度高于230℃，在此烟温下硫酸氢铵为气态，不存在黏结飞灰颗粒造成堵灰的情况。高温空气预热器1出口烟气经烟道4进入高温电除尘器3，高温电除尘器3出口较干净的烟气再经过烟道4进入低温空气预热器2中进行换热。低温空气预热器2出口烟气再经过低温电除尘后依次经过引风机、脱硫装置，从烟囱排出。在高温电除尘器3内烟气中大部分飞灰颗粒被脱除，同时吸附在飞灰颗粒上的酸性气体(如SO2、SO3)一并被脱除，经高温电除尘器3后烟气中的飞灰颗粒含量明显降低，即使烟气中NH3与SO2、水蒸汽反应生成硫酸氢铵，但由于烟气中飞灰颗粒明显减少，液态硫酸氢铵黏结飞灰颗粒附着在低温空气预热器2的蓄热元件的问题得到控制。
一次风机出口的冷一次风(即高压空气)经冷一次风道12进入低温空气预热器2，送风经送风机、送风管道11进入低温空气预热器2，冷一次风和送风在低温空气预热器2中吸收烟气热量后，分别经中温一次风管道9和中温送风管道10进入高温空气预热器1的一次风侧和送风侧入口，高温空气预热器1出口的热一次风温、送风温度能够满足锅炉制粉***及燃烧要求。
高温空气预热器1可以为回转式空气预热器或管式空气预热器，低温空气预热器2为回转式空气预热器，回转式空气预热器包括主副两套传动装置、导向轴承和推力轴承、扇形板、停转报警装置等。回转式空气预热器的密封装置可选用固定式密封或者柔性密封等。根据锅炉燃烧需要，回转式空气预热器可以为二分仓、三分仓或四分仓。
高温空气预热器1为回转式空气预热器时，其蓄热元件高度为800mm～1100mm或适当高度，蓄热元件板型采用商业应用较广泛的板型(如DU等)。高温空气预热器1出口烟气温度约为250℃左右，以保证进入高温电除尘器3的烟温高于230℃，避免由于烟温降低至230℃以下时，气态硫酸氢铵转化为液态，在飞灰颗粒含量较高的烟气环境下发生黏结堵灰问题。高温空气预热器1的烟气入口处设置有蒸汽或声波吹灰器6、烟温报警装置和消防喷淋***。
低温空气预热器2的蓄热元件高度为1000mm左右或适当高度，蓄热元件镀搪瓷，蓄热元件板型可采用商业应用较广泛的宽通道、大波型板型。低温空气预热器2的烟气入口处设置有双介质吹灰器8。
本发明通过在锅炉尾部SCR脱硝装置出口烟道布置高温空气预热器，烟气经高温空气预热器后烟温降低至250℃左右，高温空气预热器出口的烟气经过高温电除尘器，高温电除尘器在约250℃的烟温下脱除烟气中大部分飞灰颗粒，并在此过程中由于飞灰颗粒的吸附作用，烟气中酸性气体SO2、SO3等随飞灰颗粒一并进行了脱除。高温电除尘器出口烟气再经过低温空气预热器，此时进入低温空气预热器的烟气中飞灰颗粒含量、SO2和SO3的浓度已降低，即使烟气中NH3与SO2、水蒸汽反应生成硫酸氢铵，但由于烟气中飞灰颗粒明显减少，液态硫酸氢铵黏结飞灰颗粒附着在空气预热器蓄热元件的问题得到控制，且由于SO2浓度降低，烟气酸露点温度降低，低温空气预热器蓄热元件低温腐蚀的风险得到控制。冷一次风管、送风管道对应连接在低温空气预热器的一次风、送风侧，一次风机、送风机出口的冷风在经过低温空气预热器加热后，再由中温一次风管、中温送风管对应引入高温空气预热器的一次风、送风侧，高温空气预热器出口的热一次风温、送风温度能够满足锅炉制粉***及燃烧要求。
为保证烟道、风道在运行过程中膨胀量，布置的烟道4、冷一次风道12、送风管道11、中温一次风管道9、中温送风管道10内均布置有若干金属膨胀节7，以吸收管道因热胀冷缩等原因所产生的尺寸的变化。
高温电除尘器3进口处和出口处均为喇叭状烟道，喇叭状烟道内布置有导流板13，以使进入高温电除尘器3的烟气均匀。高温电除尘器3的工作温度在250℃左右，并且高温电除尘器3内设置1～2个电场，包括绝缘子室14、阳极板、阴极线、振打装置以及灰斗5等。低温电除尘器布置在低温空气预热器后的烟道。
高温电除尘3进口烟道弯头处和出口烟道弯头处即烟道4的弯头处均布置有烟道导流板15。
本发明具有以下优点：
(1)在锅炉烟气流程中设置了两个串联的空气预热器***，分别为高温空气预热器和低温空气预热器。高温空气预热器的设置能够将高温电除尘器入口烟温降低至250℃，以使进入高温电除尘器的烟温高于230℃，一方面此温度较气态硫酸氢铵转变为液态硫酸氢铵的温度点230℃偏高，使烟气温度降至230℃之前烟气中大部分飞灰颗粒能够脱除，避免由于烟温降低至230℃以下时，气态硫酸氢铵转化为液态，在飞灰颗粒含量较高的烟气环境下发生黏结堵灰问题，明显改善了低温空气预热器运行环境。
(2)相对于传统空气预热器来讲，高温空气预热器和低温空气预热器蓄热元件高度仅为传统空气预热器蓄热元件高度一半左右，即使高温空气预热器、低温空气预热器仍存在轻微的堵灰问题，由于低温空气预热器蓄热元件高度有限，低温空气预热器吹灰器能够有效的穿透整个蓄热元件，达到较好的吹灰效果。
(3)空气预热器蓄热元件换热面积与传统空气预热器相比一致，但空气预热器分段布置***能够从根本上解决了空气预热器的堵灰问题，从而有效降低排烟温度，且一次风温、二次风温能有所提高，锅炉热效率得到提升。由于本发明空气预热器可有效解决空气预热器堵灰问题，降低运行中烟气侧阻力，风机耗电率明显降低。

Claims (10)

1.一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，包括布置在锅炉尾部烟道SCR脱硝装置后的高温空气预热器(1)、高温电除尘器(3)以及低温空气预热器(2)；高温空气预热器(1)出口的烟气经烟道(4)进入高温电除尘器(3)，高温电除尘器(3)出口的烟气再经烟道(4)进入低温空气预热器(2)中进行换热；冷一次风经冷一次风道(12)进入低温空气预热器(2)，送风经送风管道(11)进入低温空气预热器(2)，冷一次风和送风在低温空气预热器(2)中吸收烟气热量后，分别经中温一次风管道(9)和中温送风管道(10)进入高温空气预热器(1)的一次风侧和送风侧入口。
2.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，高温空气预热器(1)为管式空气预热器或回转式空气预热器，低温空气预热器(2)为回转式空气预热器。
3.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，高温空气预热器(1)的烟气入口处设置有蒸汽或声波吹灰器(6)、烟温报警装置和消防喷淋***。
4.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，低温空气预热器(2)的烟气入口处设置有双介质吹灰器(8)。
5.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，低温空气预热器(2)出口烟气经过低温电除尘后依次经过引风机与脱硫装置后排出。
6.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，高温电除尘器(3)的入口和出口为喇叭状烟道，并且喇叭状烟道内设置有导流板(13)。
7.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，高温空气预热器(1)的蓄热元件高度为800mm～1100mm。
8.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，低温空气预热器(2)的蓄热元件高度为1000mm。
9.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，烟道(4)、一次风管道(9)、中温送风管道(10)、送风管道(11)以及一次风道(12)上均布置有若干金属膨胀节(7)。
10.根据权利要求1所述的一种防堵型空气预热器分段布置***，其特征在于，烟道(4)的弯头处布置有烟道导流板(15)。
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