一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統

一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統

《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》是南京博沃科技發展有限公司於2015年6月29日申請的發明專利,該專利的申請號為2015103694875,公布號為CN104949149A,授權公布日為2015年9月30日,發明人是韋紅旗、石偉偉、何長征、華偉,該發明屬空氣預熱器防積灰和空氣預熱器密封領域。

《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》的防堵灰協同密封的方法為從熱端引導或抽取熱端漏風至冷端,吹掃並加熱局部換熱元件。迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,包括熱端一次風/煙氣側扇形密封箱、熱端一次風/二次風側扇形密封箱和冷端二次風/煙氣側扇形密封箱,還包括熱漏風風道,熱端一次風/煙氣側扇形密封箱和熱端一次風/二次風側扇形密封箱上均開設有進風口,熱漏風風道一端與進風口對接,另一端延伸至冷端二次風最高溫模組。該申請在降低預熱器漏風的同時,氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4,達到了清除積灰的目的;具有降低鍋爐排煙溫度、抑制預熱器積灰、降低漏風率、延長換熱元件壽命等效果。

2019年7月15日,《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》獲第十一屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

(概述圖為《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》摘要附圖)

基本介紹

  • 中文名: 一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統
  • 申請人:南京博沃科技發展有限公司
  • 申請號:2015103694875
  • 公布號:CN104949149A
  • 發明人:韋紅旗、石偉偉、何長征、華偉
  • 公布日:2015年9月30日
  • 申請日:2015年6月29日
  • 地址:江蘇省南京市鼓樓區鳳凰西街150號3幢105室
  • Int.Cl.:F28F11/00(2006.01)
  • 代理機構:南京天翼專利代理有限責任公司
  • 代理人:李建芳
  • 類別:發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

迴轉式空氣預熱器(簡稱“預熱器”)是一種用於大型電站鍋爐的熱交換設備,它利用鍋爐煙氣的熱量來加熱燃燒所需的空氣,以此來提高鍋爐的效率。
預熱器關注的焦點問題主要包括堵灰、漏風率偏高、傳熱效率低、低溫腐蝕嚴重等,這些問題長期影響著設備的安全和經濟運行。
上述問題由來已久,而且相互促進、相互影響。2015年6月以前,隨著脫硝系統的普遍投運,預熱器運行環境發生改變,上述問題尤為突出,治理更加困難和複雜。
2015年6月前燃煤電廠增設的煙氣脫硝設施主要以選擇性催化還原(SCR)技術為主。採用SCR脫硝工藝後,煙氣中的部分SO2將被脫硝催化劑氧化成SO3,增加了煙氣中SO3的體積濃度,加之存在不可避免的氨逃逸現象,導致硫酸氫銨(NH4HSO4)等副產物的大量生成,且提高了煙氣酸露點溫度,導致低溫腐蝕加劇。
上述副產物硫酸氫銨(NH4HSO4)在溫度為146~207℃範圍內,呈熔融狀,會牢固粘附在空氣預熱器換熱元件表面,使換熱元件發生腐蝕和積灰,最終可能引發堵灰,給機組的安全運行造成極大隱患。中國國內已有部分電廠因無法解決或緩解此問題而導致機組限負荷,甚至被迫停機。
當排煙溫度低於酸露點時,硫酸蒸汽將凝結,硫酸液滴附著在冷端換熱元件上,腐蝕換熱元件。煙氣的酸露點隨著SO3濃度的升高而提高,一般達130~160℃。由於脫硝系統增加了SO2向SO3的轉化率,即提高了煙氣中SO3的濃度,因此2015年6月前不少電廠的酸露點普遍高於排煙溫度,導致低溫腐蝕(酸露點腐蝕)加劇。
根據上述硫酸氫銨沉積和硫酸蒸汽凝結的溫度範圍可知,低溫腐蝕一般發生在換熱元件的低溫段區域,而硫酸氫銨沉積一般發生在換熱元件的中低溫段區域,兩者生成的位置區域重疊度較小,生成的大部分硫酸氫銨液滴都在硫酸液滴之上的區域。
預熱器一般配備線上蒸汽吹灰和水沖洗來應對上述問題,即雙介質吹灰,以期達到防止堵塞的目的。線上蒸汽吹灰一般每個運行班(8小時)投運一次,每次投運時間1~4小時;而水沖洗一般在停機狀態下進行;線上高壓水沖洗對機組的安全運行造成一定威脅,中國國內僅少部分電廠嘗試使用,且不能保證沖洗效果。運行實踐表明,雙介質吹灰並不能達到很好的清灰效果,已不能保證設備的安全運行。究其原因,不管是線上蒸汽吹灰還是水沖洗,均為間歇運行,而飛灰因硫酸氫銨沉積或低溫腐蝕而粘附在換熱元件表面時,若不及時清理,大量的積灰會結成硬塊,很難清除。此外,線上蒸汽吹灰不僅消耗大量高品質蒸汽,造成能量損失,而且對設備下游的布袋除塵等設備的運行不利,如蒸汽參數控制不當會造成除塵布袋的阻力急劇上升。
常規的應對低溫腐蝕的措施還包括加裝暖風器或採用熱風再循環系統,但這兩種技術方案都是以犧牲空氣預熱器的利用率為代價的,降低了預熱器的換熱性能,導致排煙溫度升高,排煙損失增大。且事實上,一些電廠採用上述兩方案也未能起到明顯緩解低溫腐蝕的效果。
上述暖風器技術雖然回收了部分熱量,可抵消部分增加的排煙損失,但是長期運行存在受熱面積灰、腐蝕、阻力增大等問題。此技術僅能應對酸露點腐蝕問題,對緩解或解決硫酸氫銨沉積問題並無明顯益處。
此外,根據研究,上述熱風再循環技術可以緩解低溫腐蝕問題,但對防止硫酸氫銨沉積也並無益處,反而會使硫酸氫銨沉積帶往預熱器上部偏移,更接近換熱元件的最中間段,進而導致蒸汽吹灰效果不佳,增大了預熱器堵塞的幾率。
隨著中國環保要求的日益嚴格及執法力度的加強,煙氣NOx排放的問題越來越受到國家環保部門和公眾的重視。2015年6月前各大發電集團公司正在進行大型火電燃煤鍋爐超低排放的示範改造工程,以煙氣NOx排放濃度降低至50毫克/立方米以下為目標。為了實現上述目標,大部分電廠只能被迫採取增大噴氨量的技術措施,但這將導致氨逃逸量加大,加劇空氣預熱器的低溫腐蝕和堵塞問題,造成空氣預熱器阻力急劇上升,進而導致鍋爐限負荷甚至被迫停機,嚴重威脅了機組的安全運行。
截至2015年6月,除了環保要求日益嚴格會促使空氣預熱器的低溫腐蝕和堵灰問題加劇以外,突擊上馬的SCR系統的催化劑壽命到期導致的脫硝效率下降,也會導致噴氨量增大,進而氨逃逸量難以控制在設計範圍之內,加劇空氣預熱器的低溫腐蝕和堵塞問題。因此,可以預見,未來空氣預熱器的低溫腐蝕和堵塞問題將普遍存在,成為各大電廠的一大難題。
上述低溫腐蝕和堵塞問題使換熱元件的傳熱係數大幅下降,進而使鍋爐排煙溫度大幅升高;而且增大了空氣預熱器煙氣和空氣側的壓差,導致空氣預熱器漏風率攀升。由於漏風增加又進一步降低了換熱元件壁溫,會反過來促使低溫腐蝕和堵塞問題加劇。資料顯示,對於600兆瓦等級機組,預熱器漏風率每增加1%,發電煤耗率增加0.20克/千瓦·時,廠用電率增加約0.1‰;排煙溫度每降低1℃,供電煤耗下降約0.166克/千瓦·時。因此,綜合治理漏風、堵灰、腐蝕等問題不失為一種大幅提高預熱器性能的有效手段。

發明內容

專利目的

為了解決2015年6月前已有技術中預熱器存在的堵灰、漏風率偏高、傳熱效率低、低溫腐蝕嚴重等缺陷,《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》提供一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統。該發明尤其適用於傳統三分倉空氣預熱器,本質上是在其內部建立局部高溫和高流速區域,從分倉數量看,由於額外增加了一個分區,採用該發明技術方案的空氣預熱器定義為一種3.5分倉空氣預熱器。

技術方案

一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法,從熱端引導或抽取熱端漏風至冷端,吹掃並加熱局部換熱元件。
採用上述方法,在降低預熱器漏風的同時,氣化了H2SO4和NH4HSO4液滴,達到清除積灰的目的。
上述方案易於實施,不僅適用於新預熱器的配套,而且適用於現役預熱器的改造,具有降低排煙溫度、抑制積灰、降低漏風率、延長換熱元件壽命等顯著效果。
《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》往煙氣側的漏風主要包括三部分:一次風至煙氣側的直接漏風、二次風至煙氣側的直接漏風、一次風至煙氣側的攜帶漏風。上述漏風的大小共同決定了該預熱器的漏風率指標,但若要全面評價預熱器的漏風指標,一次風至二次風的直接漏風也不容忽視。
優選,利用熱端漏風加熱冷端二次風最高溫模組;其中,熱端漏風至少包括熱一次風漏風,即從熱端扇形板處引出或抽取的一次風至煙氣側的直接漏風和一次風至二次風的直接漏風;冷端二次風最高溫模組是指二次風扇區中溫度水平最高的一個模組,緊鄰二次風/煙氣側扇形板。
上述方法通過飛灰沖刷和高溫氣化的共同作用來保持換熱元件的清潔,採用“以廢治廢”的手段來防止預熱器堵灰。
冷端二次風最高溫模組中的換熱元件剛從煙氣側吸收熱量,緊接著到空氣側放熱,因此該模組中換熱元件的平均溫度是最高的,此時,從冷端引入300℃左右的熱一次風漏風,持續吹掃該模組中的換熱元件,大幅提高此模組冷端換熱元件的壁溫,達到氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4的目的,避免積灰加劇。
上述方法所用的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,包括熱端一次風/煙氣側扇形密封箱、熱端一次風/二次風側扇形密封箱和冷端二次風/煙氣側扇形密封箱,還包括熱漏風風道,熱端一次風/煙氣側扇形密封箱和熱端一次風/二次風側扇形密封箱上均開設有進風口,熱漏風風道一端與進風口對接,另一端延伸至冷端二次風最高溫模組。
上述進風口貫穿扇形密封箱的上下底面,即在扇形密封箱的上下底面均設有通孔。《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》扇形密封箱的下底面指緊鄰轉子的一面,也是《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》所提到的扇形板。
為了儘量避免上述熱一次風漏風與冷二次風摻混,優選,迴轉式空氣預熱器的密封形式為雙密封結構;在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的二次風側鑲接一個扇形風箱,扇形風箱與冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的扇形板組成局部三密封結構;其中,冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的扇形板指冷端二次風/煙氣側扇形密封箱上緊鄰轉子的一面;扇形風箱為一側設有出風口的箱體結構,出風口設在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱與扇形風箱之間的扇形風箱的側面上;熱漏風風道一端與進風口對接,另一端延伸至扇形風箱內,熱一次漏風通過熱漏風風道的引導進入扇形風箱內,再從出風口噴出流向冷端二次風最高溫模組。
上述通過熱漏風風道,引導熱一次風漏風至冷端二次風/煙氣側扇形板側面的扇形風箱。上述引風過程可以不需要額外的動力(如風機等)驅動,利用一次風與二次風的壓差即能實現熱一次風漏風的自發流動。
《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》幾密封結構指的是工作過程中對應至少幾片密封片,即雙密封為對應至少兩片密封片,三密封結構為對應至少三片密封片,即上述三密封結構為扇形板上對應至少兩片密封片、扇形風箱上對應至少一片密封片。
從扇形風箱出風口噴出的熱一次風漏風被扇形風箱上所對應的密封片阻隔,不會與冷二次風直接接觸,進而使絕大部分熱一次風漏風只能通過二次風最高溫模組。
需要特別說明的是,上述熱一次風漏風並不能全部通過二次風最高溫模組,還有一小部分會從冷、熱端二次風/煙氣側扇形板下的密封間隙中泄漏,首先泄漏至該扇形板下方與二次風最高溫模組緊鄰的一個模組,定義為次高溫模組。次高溫模組中攜帶平均溫度250℃左右的高溫煙氣,泄漏進來的熱一次風漏風與之混合,可維持該扇區較高的溫度水平,也能起到氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4的效果。因此,熱一次風漏風實際上在至少兩個模組內對換熱元件進行吹掃和加熱。
還需要說明的是,上述次高溫模組中的高溫煙氣與熱一次風漏風的混合氣體,仍會進一步向低壓側(煙氣側)泄漏,最終產生實質的漏風,但由於壓差較小、混合氣體中含空氣量僅一半左右,這部分漏風占總漏風份額的比例較小,因此該處的泄漏對預熱器的經濟性影響較小。
熱一次風漏風流過換熱元件時,溫度越高,氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4的效果越好。資料表明,預熱器環境下的H2SO4蒸汽酸露點大多在130~160℃之間,而NH4HSO4在146~207℃範圍內為液態。因此,若要達到較佳的氣化效果,熱一次風漏風在流過換熱元件的過程中,不能被冷卻至207℃以下,這就要求熱一次風漏風保證一定流量或初始溫度。
優選,進風口與扇形風箱內之間的熱漏風風道上設有抽漏風風機。
這樣可進一步降低預熱器漏風率,並讓更多的熱一次風漏風去氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4
為了提供一種調節熱一次風漏風流量的方法,優選,熱端一次風/煙氣側扇形密封箱的進風口與扇形風箱之間的熱漏風風道上設有抽漏風風機。
為了使抽漏風風機維護方便,並保持熱一次風調節的靈活性,優選,抽漏風風機的兩端並聯有旁路風道。這樣當抽漏風風機退出運行時,部分熱一次風漏風經旁路風道流至二次風冷端。
抽漏風風機入口的熱漏風風道上設有抽漏風風機入口風道隔絕門,旁路風道上設有旁路風道隔絕門。當抽漏風風機入口風道隔絕門關閉、旁路風道隔絕門打開時,抽漏風風機不允許運行,此時熱一次風漏風自發地通過旁路風道流至冷端二次風側;當旁路風道隔絕門關閉、抽漏風風機入口風道隔絕門打開時,開啟抽漏風風機,此時會有更大量的熱一次風漏風流至冷端二次風側;當兩個隔絕門均打開時,不允許運行抽漏風風機,否則風機短路,會造成能源浪費,且任何情況下也沒有兩個隔絕門均打開的必要;當兩個隔絕門均關閉時,一次風向煙氣側的漏風不會流至冷端二次風側,系統部分退出運行。
熱端一次風/二次風側扇形密封箱與扇形風箱之間的熱漏風風道上設有一次風至二次風隔絕門。當僅該隔絕門關閉時,系統部分退出運行。
上述三個隔絕門均關閉時,系統完全退出運行。
一般發電廠每台機組布置兩台預熱器,為了進一步增大熱一次風漏風流量的調節裕量,相鄰一台預熱器的熱一次風漏風可以部分或全部引至另一台預熱器,通過流量分配閥輪流切換,每台預熱器間歇運行上述系統。
為了儘量減少進風口附近的壓損,優選,從熱端一次風/煙氣側扇形密封箱引出的熱一次風漏風是由兩個以上的支管匯集至熱漏風風道,再流向冷端二次風最高溫模組。
為了更高效地加熱換熱元件,以保證更佳的氣化H2SO4和NH4HSO4效果,優選,熱端二次風/煙氣側扇形密封箱上也設有進風口,從熱端二次風/煙氣側扇形密封箱引出的熱一次風漏風是由兩個以上的支管匯集至熱漏風風道,再流向冷端二次風最高溫模組。
與增設風道加熱器相比,從熱端二次風/煙氣側扇形板下方抽取經換熱元件進一步加熱的熱一次風漏風顯得更經濟且更安全。熱端二次風/煙氣側扇形板處的抽漏風設計與熱端一次風/煙氣側扇形板處的抽漏風設計類似。實際上,這種設計是讓熱一次風漏風再循環,增大風量,提高風溫,以達到更佳的清除換熱元件積灰的目的。
支管上設有支管隔絕門。所有支管上均設有隔絕門,通過不同組合的隔絕門關閉和打開操作,可以方便地控制經抽漏風風機的熱一次風漏風的風溫和含塵濃度。關閉更多的一次風/煙氣側扇形板上方支管的隔絕門,並打開二次風/煙氣側扇形板上方支管的隔絕門,可以提高熱一次風漏風的風溫和含塵濃度。
需要補充說明的是,上述從熱端二次風/煙氣側扇形板下方抽取的漏風實際上是經二次風最高溫模組加熱後的熱一次風漏風與高溫煙氣的混合氣體(因轉子攜帶煙氣而造成),平均溫度接近預熱器入口煙氣的溫度。此外,抽取上述混合氣體也有利於進一步降低預熱器的漏風率,有望使預熱器的漏風率降至2%以下。因此,抽取二次風/煙氣側扇形板下方的混合氣體,是一種比較理想的選擇,回收的高溫混合氣體既能補償風機能耗,又能提高熱一次風漏風的風溫,並提高粉塵濃度,起到更顯著的清除積灰效果。
為了能進一步保持換熱元件的清潔,優選,熱端一次風/煙氣側扇形板和熱端一次風/二次風側扇形板上的進風口為沿預熱器轉子徑向的扇形口,扇形進風口角度為1~3°,布置在扇形板的正中間;熱端一次風/煙氣側扇形板和熱端一次風/二次風側扇形板分別指熱端一次風/煙氣側扇形密封箱和熱端一次風/二次風側扇形密封箱上緊鄰轉子的一面。
上述布置在扇形板的正中間中的扇形板包括熱端一次風/煙氣側扇形板和熱端一次風/二次風側扇形板。
熱端一次風/煙氣側扇形密封箱和熱端一次風/二次風側扇形密封箱上與扇形板相對的一面上的進風口形狀與熱漏風風道進風口的形狀匹配、對接。
為了保證原扇形板的結構強度,扇形口被豎直加強板分割為兩個以上的小區域。
為了既保證較小漏風,又能使儘量多的漏風引至冷端二次風側,對熱端一次風/煙氣側扇形板和熱端一次風/二次風側扇形板進行加寬,加寬的角度與扇形口的角度相等。
這樣能保證被扇形口分割後的扇形板仍能形成完整的雙密封結構。
為了進一步保證清灰效果,扇形風箱上的出風口為扇形出風口。
根據上述設計,扇形進風口(上述提到的扇形口)有兩個,而扇形出風口只有一個,因此,為了儘量減少節流損失,扇形出風口的通流面積與兩個扇形進風口通流面積的總和相當。
進一步優選,扇形出風口的角度為2~6°。
上述扇形出風口布置在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱與扇形風箱鑲接處,出風口與扇形板處於同一平面;扇形風箱的密封面與扇形板的密封面處於同一平面,即二者緊鄰轉子的一面處於同一平面。
上述扇形進風口和扇形出風口之間的連線風道的截面可以為圓形,也可以為方形或矩形。
需要補充說明的是,上述扇形風箱雖然覆蓋了一部分原先冷二次風吸熱的扇區,但一次風兩側扇形板對應的密封扇區由流動死區變為漏風吸熱區(冷端漏風經換熱元件至熱端),故空氣總吸熱面積是增加了。而且熱一次風漏風通過二次風最高溫模組時,先放熱再吸熱,放熱量小於吸熱量,吸熱後的溫度大於熱二次風的平均溫度。另考慮到冷二次風與換熱元件的傳熱溫差增大、一次風流量和流速均增大等因素,實際上《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》的技術方案顯著提高了預熱器的利用率。
為了更高效地加熱換熱元件表面,以達到更佳氣化H2SO4和NH4HSO4的效果,需儘量減少流動中的散熱損失,因此,上述所有風道均有必要做好高效保溫措施。
為了進一步減少散熱損失,暴露在冷端二次風側的扇形風箱也有必要做好保溫措施。在預熱器內部,類似於保溫棉的保溫材料已不適用,需要選用噴塗隔熱塗料等先進保溫技術。
優選,熱漏風風道有兩根,其中一根的一端與熱端一次風/煙氣側扇形密封箱上的進風口對接,另一端延伸至扇形風箱內,另一根的一端與熱端一次風/二次風側扇形密封箱上的進風口對接,另一端延伸至扇形風箱內。
一次風向煙氣側的漏風和一次風向二次風側的漏風是分別引至冷端二次風側加裝的扇形風箱的。由於上述兩股漏風的靜壓有差異,因此分別引至冷端二次風側加裝的扇形風箱很有必要。
為了減小兩股漏風的相互影響,扇形風箱內部設有分隔板,分隔板對扇形風箱內部進行分隔,讓其中一股漏風的出口更接近中心筒,而另一股更接近轉子最大直徑處。優選,往煙氣側的熱一次風漏風更接近中心筒,而往二次風側的熱一次風漏風更接近轉子最大直徑處。
為了更高效地加熱換熱元件,以保證H2SO4和NH4HSO4氣化完全,作為另一種技術方案,熱漏風風道上增設有風道加熱器。
加熱器可以是管道燃燒器、等離子加熱器等。但是否設定加熱器,需結合機組實際運行情況,並綜合考慮安全性與經濟性。

有益效果

《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》降低了預熱器的漏風率;保持了換熱元件的清潔,大幅提高了傳熱係數;流動死區變漏風吸熱區,增加了換熱面積;更大量的一次風流過換熱元件,提高了預熱器的利用率;降低了流動阻力,減少了三大風機的總電耗;防止了低溫腐蝕,延長了換熱元件的壽命;少投用或不投用蒸汽吹灰,減少了高品質蒸汽消耗;降低了排煙溫度、減少了蒸汽吹灰等措施,均直接有利於預熱器下游的電除塵或布袋除塵設備的安全和經濟運行。考慮2015年6月前大部分電廠預熱器普遍存在漏風率大、低溫腐蝕、堵灰等問題,600兆瓦等級機組實施該發明的技術方案,鍋爐效率可提高0.5%~1%,每年可節約上千噸高品質蒸汽的消耗,廠用電率可下降0.1%~0.5%,且能大幅減少相關設備的維護成本。

附圖說明

圖1為迴轉式空氣預熱器結構示意圖。
圖2為典型三分倉空氣預熱器三維結構示意圖。
圖3為典型三分倉空氣預熱器的結構分解圖。
圖4為典型三分倉空氣預熱器沿周向展開的密封示意圖。
圖5為採用《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》技術方案改造後的預熱器沿周向展開的密封示意圖。
圖6為採用該發明技術方案改造後的預熱器引風系統圖(水平端面)。
圖7為採用該發明技術方案改造後的預熱器引風系統圖(豎直截面)。
圖8為該發明實施例中扇形風箱進、出風口的布置示意圖。
圖9為該發明實施例中所引熱一次風漏風總流量與漏風率的關係圖。
圖10為該發明實施例的一種改進最佳化方案示意圖。
圖中,1為熱煙氣流向,2為冷空氣流向,3為熱端,4為冷端,5為煙氣扇區,6為一次風扇區,7為二次風扇區;10為熱端連線板,11為熱端連線板中間梁,12為熱端剛性環,13為傳動裝置,14為導向軸承,15為外殼,16為弧形板,17為轉子,18為模組,19為冷端剛性環,20為扇形板,21為中心筒,22為冷端連線板中間梁,23為冷端連線板,24為副支座;30為密封片,31為冷端二次風/煙氣側扇形密封箱,32為熱端二次風/煙氣側扇形密封箱,33為冷端一次風/二次風側扇形密封箱,34為熱端一次風/二次風側扇形密封箱,35為冷端一次風/煙氣側扇形密封箱,36為熱端一次風/煙氣側扇形密封箱,37為轉子轉向,38為進風口,39為熱漏風風道,40為抽漏風風機,41為扇形風箱,42為出風口,43為二次風最高溫模組,44為二次風次高溫模組,45為抽漏風風機入口風道隔絕門,46為旁路風道隔絕門,47為一次風至二次風隔絕門,48為加寬的扇形板,49為分隔板,50為豎直加強板,51為冷端二次風/煙氣側扇形板,52為熱端二次風/煙氣側扇形板,53為冷端一次風/二次風側扇形板,54為熱端一次風/二次風側扇形板,55為冷端一次風/煙氣側扇形板,56為熱端一次風/煙氣側扇形板,57為支管,58為支管隔絕門,59為往煙氣側的熱一次風漏風,60為往二次風側的熱一次風漏風;100為煙氣,101為一次風,102為二次風;Ⅰ為一次風側,Ⅱ為二次風側,Ⅲ為煙氣側。

權利要求

1.一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法,其特徵在於:從熱端引導或抽取熱端漏風至冷端,吹掃並加熱局部換熱元件。
2.如權利要求1所述的方法,其特徵在於:利用熱端漏風加熱冷端二次風最高溫模組;其中,熱端漏風至少包括熱一次風漏風,即從熱端扇形板處引出或抽取的一次風至煙氣側的直接漏風和一次風至二次風的直接漏風;冷端二次風最高溫模組是指二次風扇區中溫度水平最高的一個模組,緊鄰二次風/煙氣側扇形板。
3.權利要求1或2所述方法所用的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,包括熱端一次風/煙氣側扇形密封箱、熱端一次風/二次風側扇形密封箱和冷端二次風/煙氣側扇形密封箱,其特徵在於:還包括熱漏風風道,熱端一次風/煙氣側扇形密封箱和熱端一次風/二次風側扇形密封箱上均開設有進風口,熱漏風風道一端與進風口對接,另一端延伸至冷端二次風最高溫模組。
4.如權利要求3所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:迴轉式空氣預熱器的密封形式為雙密封結構;在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的二次風側鑲接一個扇形風箱,扇形風箱與冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的扇形板組成局部三密封結構;其中,冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的扇形板指冷端二次風/煙氣側扇形密封箱上緊鄰轉子的一面;扇形風箱為一側設有出風口的箱體結構,出風口設在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱與扇形風箱之間的扇形風箱的側面上;熱漏風風道一端與進風口對接,另一端延伸至扇形風箱內,熱一次漏風通過熱漏風風道的引導進入扇形風箱內,再從出風口噴出流向冷端二次風最高溫模組。
5.如權利要求4所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:進風口與扇形風箱內之間的熱漏風風道上設有抽漏風風機。
6.如權利要求5所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:熱端一次風/煙氣側扇形密封箱的進風口與扇形風箱之間的熱漏風風道上設有抽漏風風機;抽漏風風機的兩端並聯有旁路風道。
7.如權利要求6所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:抽漏風風機入口的熱漏風風道上設有抽漏風風機入口風道隔絕門,旁路風道上設有旁路風道隔絕門。
8.如權利要求3-7任意一項所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:從熱端一次風/煙氣側扇形密封箱引出的熱一次風漏風是由兩個以上的支管匯集至熱漏風風道,再流向冷端二次風最高溫模組。
9.如權利要求8所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:熱端二次風/煙氣側扇形密封箱上也設有進風口,從熱端二次風/煙氣側扇形密封箱引出的熱一次風漏風流向冷端二次風最高溫模組。
10.如權利要求3-7任意一項所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:熱端一次風/煙氣側扇形板和熱端一次風/二次風側扇形板上的進風口為沿預熱器轉子徑向的扇形口,扇形進風口角度為1~3°,布置在扇形板的正中間,且扇形口被豎直加強板分割為兩個以上的小區域;熱端一次風/煙氣側扇形板和熱端一次風/二次風側扇形板分別指熱端一次風/煙氣側扇形密封箱和熱端一次風/二次風側扇形密封箱上緊鄰轉子的一面。
11.如權利要求10所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:對熱端一次風/煙氣側扇形板和熱端一次風/二次風側扇形板進行加寬,加寬的角度與扇形口的角度相等。
12.如權利要求4-7任意一項所述的迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封系統,其特徵在於:扇形風箱上的出風口為扇形出風口,扇形出風口的角度為2~6°。

實施方式

實施例1
大型電站鍋爐幾乎都配備迴轉式空氣預熱器,以降低排煙溫度,進而提高鍋爐效率。典型的迴轉式空氣預熱器如圖1所示,預熱器通過連續轉動的轉子,緩慢地載著換熱元件旋轉,流入預熱器的熱煙氣和冷空氣完成熱交換。具體為換熱元件從煙氣側的熱煙氣中吸取熱量,通過轉子的轉動,已被加熱的換熱元件將能量不斷地傳遞給空氣側進來的冷空氣,從而加熱空氣。
預熱器的煙氣和空氣是逆向流動的,因此,冷空氣的入口和經冷卻的煙氣出口處於預熱器的一端,一般為下端面,該端稱為冷端;而熱煙氣入口和經加熱的空氣出口處於預熱器的另一端,一般為上端面,該端稱為熱端。在冷、熱端,相對的扇形板分別沿徑向覆蓋在轉子上、下端面,將預熱器分成煙氣側扇區和空氣側扇區。
大型電站普遍採用直吹式制粉系統,要求不同壓力的熱風源,空氣側扇區又被扇形板分隔為一次風扇區和二次風扇區,一次風壓力較高,二次風壓力較低。上述典型結構的預熱器一般稱為三分倉空氣預熱器,如圖2所示。
圖3為典型三分倉空氣預熱器的結構分解圖,更清楚地表達了預熱器的結構組成,主要組成部件包括:上、下連線板(即冷、熱端連線板)、剛性環(包括冷端剛性環和熱端剛性環)、轉子、換熱元件、三向密封、外殼、主支座、副支座、傳動裝置、上下軸承和附屬檔案等。
冷端連線板中間梁、主支座和副支座,是支撐整個預熱器重量的主要構件。尤其是冷端連線板中間梁,約支承整個預熱器90%的重量。
轉子是由多個扇形模組組成,它是裝載換熱元件的重要構件。
換熱元件是成千上萬張、經過特殊加工的高效率的傳熱波形薄板,並由框架固定而成。
三向密封是指徑向、軸向和周向密封,由徑向密封片與扇形板、軸向密封片與軸向弧形板以及旁路密封片與轉子密封角鋼組成,是阻止空氣向煙氣泄漏的主要構件。
上、下軸承是指導向軸承和支承軸承,分別傳遞來自轉子的徑向力和重力,並產生滾動磨檫的構件。
傳動裝置是維持轉子旋轉的動力構件。
上下連線板、剛性環和外殼構成煙氣、空氣通道,防止工質外泄。
多年的運行實踐表明,上述傳統預熱器存在漏風偏大、低溫腐蝕等問題。近年來,隨著火電廠普遍採用SCR或SNCR技術來降低NOx排放,現役預熱器冷端的低溫腐蝕加劇,還普遍存在NH4HSO4沉積的問題,嚴重時會導致預熱器堵塞,機組被迫限負荷甚至停機。
上述預熱器低溫腐蝕和堵塞的問題,在機組負荷較低時尤為嚴重,一方面是由於更低的煙氣溫度導致更多的H2SO4液滴和液態NH4HSO4積聚,另一方面是由於低負荷時煙氣流速降低導致飛灰更容易沉積;此外,環境溫度較低時,預熱器的傳熱溫差加大,預熱器出口的煙氣溫度也會下降,進而加劇預熱器的低溫腐蝕和堵塞。
傳統技術採用線上蒸汽吹灰或水沖洗來應對上述問題,工程上還採用暖風器或熱風再循環技術緩解低溫腐蝕現象,以期達到防止堵塞的目的。但前者間歇運行常不能達到很好的清灰效果,後者是以犧牲預熱器的利用率為代價的,且在火電廠污染物排放指標日趨嚴格的今天,上述傳統技術已不能保證空氣預熱器的安全和經濟運行。
該實施例提供了一種可以防止空氣預熱器堵灰的全新技術方案,同時能達到降低預熱器漏風率的目的,與傳統技術相比,具有顯著的經濟性和安全性優勢。
該實施例的技術思路可以簡述為:從熱端引導或抽取漏風至冷端,吹掃並加熱局部換熱元件,降低預熱器漏風的同時,氣化H2SO4和NH4HSO4液滴,達到清除積灰的目的。
上述方案易於實施,不僅適用於新預熱器的配套,而且適用於現役預熱器的改造,具有降低排煙溫度、抑制積灰、降低漏風率、延長換熱元件壽命等顯著效果。
下文以改造一台600兆瓦機組的三分倉迴轉式空氣預熱器為例,詳細說明改造的技術方案,進而闡明《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》的核心內容。
某電廠600兆瓦機組所配迴轉式空氣預熱器,三分倉結構,共36個模組,每個模組10°,每塊扇形板20°,即預熱器密封型式為雙密封;採用固定式密封,即無漏風自動控制系統(LCS)。上述扇形板共有三組(冷、熱端相對的兩塊扇形板稱為一組),可覆蓋6個完整模組,覆蓋區域為流動死區,其餘30個模組為介質流動區,其中,15個模組流通煙氣,11個模組流通二次風,4個模組流通一次風。預熱器轉向:煙氣→二次風→一次風。
表1為該預熱器的部分性能設計參數。
表1:某電廠600兆瓦機組空氣預熱器部分性能設計參數
鍋爐負荷
鍋爐額定蒸發量(BECR)工況
預熱器進口一次風量
千克/秒
129.87
預熱器出口一次風量
千克/秒
92.32
旁通冷一次風風量
千克/秒
33.82
旁通冷一次風量比率
%
26.8
預熱器進口二次風量
千克/秒
442.77
預熱器出口二次風量
千克/秒
439.37
煙氣進口量
千克/秒
654.16
煙氣出口量
千克/秒
695.11
一次風入口溫度
27
二次風入口溫度
23
煙氣入口溫度
371
一次風出口溫度
325
二次風出口溫度
338.3
煙氣出口溫度(修正前)
131.1
煙氣出口溫度(修正後)
125.6
磨煤機進口混合一次風量
千克/秒
126.14
磨煤機進口混合風溫度
247.2
一次風流通阻力
千帕
0.548
二次風流通阻力
千帕
0.772
煙氣流通阻力
千帕
1.022
一次風至煙氣攜帯漏風
千克/秒
9.17
一次風至煙氣直接漏風
千克/秒
21.57
一次風至二次風直接漏風
千克/秒
15.36
二次風至一次風攜帶漏風
千克/秒
8.56
二次風至煙氣直接漏風
千克/秒
10.21
預熱器漏風率
%
6.3
圖4為該預熱器沿周向展開的密封示意圖,該預熱器往煙氣側的漏風主要包括三部分:一次風至煙氣側的直接漏風、二次風至煙氣側的直接漏風、一次風至煙氣側的攜帶漏風。上述漏風的大小共同決定了該預熱器的漏風率指標,但若要全面評價預熱器的漏風指標,一次風至二次風的直接漏風也不容忽視。
該實施例採用熱端漏風加熱冷端二次風最高溫模組,通過飛灰沖刷和高溫氣化的共同作用來保持換熱元件的清潔,採用“以廢治廢”的手段來防止預熱器堵灰。
上述熱端漏風至少包括熱一次風漏風,即從熱端扇形板處引出或抽取的一次風至煙氣側的直接漏風和一次風至二次風的直接漏風;上述冷端二次風最高溫模組是指二次風扇區中溫度水平最高的一個模組,緊鄰二次風/煙氣側扇形板。該模組中的換熱元件剛從煙氣側吸收熱量,緊接著到空氣側放熱,因此該模組中換熱元件的平均溫度是最高的,此時,從冷端引入300℃左右的熱一次風漏風,持續吹掃該模組中的換熱元件,大幅提高此模組冷端換熱元件的壁溫,達到氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4的目的,避免積灰加劇。
圖5是根據上述思路改造後預熱器沿周向展開的密封示意圖,改造範圍至少包括原預熱器的熱端一次風/煙氣側扇形密封箱、熱端一次風/二次風側扇形密封箱、冷端二次風/煙氣側扇形密封箱。增設熱漏風風道,在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的二次風側鑲接一個扇形風箱,扇形風箱與冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的扇形板組成局部三密封結構;其中,冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的扇形板指冷端二次風/煙氣側扇形密封箱上緊鄰轉子的一面;扇形風箱為一側設有出風口的箱體結構,出風口設在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱與扇形風箱之間的扇形風箱的側面上;在原熱端一次風/煙氣側扇形密封箱和熱端一次風/二次風側扇形密封箱上開進風口;熱漏風風道一端與進風口對接,另一端延伸至扇形風箱內,熱一次漏風通過熱漏風風道的引導進入冷端二次風/煙氣側扇形板側面的扇形風箱內,再從出風口噴出流向冷端二次風最高溫模組。
上述在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱的二次風側鑲接一個扇形風箱,與原扇形板組成局部三密封結構,從扇形風箱出風口噴出的熱一次風漏風被密封片阻隔,不會與冷二次風直接接觸,進而使絕大部分熱一次風漏風只能通過二次風最高溫模組,避免熱一次風漏風與冷二次風摻混。
《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》扇形板指密封箱上緊鄰轉子的一面。
圖6是從預熱器端面示意上述引風過程。需要特別說明的是,上述引風過程可以不需要額外的動力(如風機等)驅動,利用一次風與二次風的壓差即能實現熱一次風漏風的自發流動;也可以增設抽漏風風機,進一步降低預熱器漏風率,並讓更多的熱一次風漏風去氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4
需要特別說明的是,上述熱一次風漏風並不能全部通過二次風最高溫模組,還有一小部分會從冷、熱端二次風/煙氣側扇形板下的密封間隙中泄漏,首先泄漏至該扇形板下方與二次風最高溫模組緊鄰的一個模組,定義為次高溫模組。次高溫模組中攜帶平均溫度250℃左右的高溫煙氣,泄漏進來的熱一次風漏風與之混合,可維持該扇區較高的溫度水平,也能起到氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4的效果。因此,熱一次風漏風實際上在至少兩個模組內對換熱元件進行吹掃和加熱。
還需要說明的是,上述次高溫模組中的高溫煙氣與熱一次風漏風的混合氣體,仍會進一步向低壓側(煙氣側)泄漏,最終產生實質的漏風,但由於壓差較小、混合氣體中含空氣量僅一半左右,這部分漏風占總漏風份額的比例較小,因此該處的泄漏對預熱器的經濟性影響較小。
熱一次風漏風流過換熱元件時,溫度越高,氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4的效果越好。資料表明,預熱器環境下的H2SO4蒸汽酸露點大多在130~160℃之間,而NH4HSO4在146~207℃範圍內為液態。因此,若要達到較佳的氣化效果,熱一次風漏風在流過換熱元件的過程中,不能被冷卻至207℃以下,這就要求熱一次風漏風保證一定流量或初始溫度。
為了提供一種調節熱一次風漏風流量的方法,在熱端一次風/煙氣側扇形板引至冷端二次風/煙氣側扇形板的熱漏風風道上,增設抽漏風風機。
為了使抽漏風風機維護方便,並保持熱一次風調節的靈活性,增設旁路風道,抽漏風風機與旁路風道並聯連線,當抽漏風風機退出運行時,部分熱一次風漏風經旁路風道流至二次風冷端。
如圖6或7所示,上述抽漏風風機入口風道和旁路風道上分別設定抽漏風風機入口風道隔絕門和旁路風道隔絕門。當抽漏風風機入口風道隔絕門關閉、旁路風道隔絕門打開時,抽漏風風機不允許運行,此時熱一次風漏風自發地通過旁路風道流至冷端二次風側;當旁路風道隔絕門關閉、抽漏風風機入口風道隔絕門打開時,開啟抽漏風風機,此時會有更大量的熱一次風漏風流至冷端二次風側;當兩個隔絕門均打開時,不允許運行抽漏風風機,否則風機短路,會造成能源浪費,且任何情況下也沒有兩個隔絕門均打開的必要;當兩個隔絕門均關閉時,一次風向煙氣側的漏風不會流至冷端二次風側,系統部分退出運行。
一次風向二次風側漏風引至冷端二次風側的風道上也裝設一次風至二次風隔絕門,當僅該隔絕門關閉時,系統部分退出運行。
上述三個隔絕門均關閉時,系統完全退出運行。
為了儘量減少扇形進風口附近的壓損,從熱端一次風/煙氣側扇形板處引出的熱一次風漏風是由若干支管匯集至熱漏風風道,再送達至冷端二次風側,如圖7所示。
上述進風口貫穿扇形密封箱的上下底面,即在扇形密封箱的上下底面均設有進風孔孔,上底面上的進風孔形狀與熱漏風風道進口形狀對應,熱一次漏風先經過扇形密封箱,然後流入熱漏風風道。《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》扇形密封箱的下底面指緊鄰轉子的一面,也是《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》所提到的扇形板。
所述熱端一次風/煙氣側扇形板和熱端一次風/二次風側扇形板上的進風口優選為沿預熱器轉子徑向的扇形口,扇形進風口角度為1~3°,布置在扇形板的正中間,圖6中已示出該特徵。
為了保證原扇形板的結構強度,扇形口被豎直加強板分割為若干個小區域,如圖6或7所示。
為了既保證較小漏風,又能使儘量多的漏風引至冷端二次風側,還需對扇形板進行加寬,加寬的角度與扇形口的角度相當,從而保證分割後的扇形板仍能形成完整的雙密封結構,圖5中已示出該特徵。
一次風向煙氣側的漏風和一次風向二次風側的漏風是分別引至冷端二次風側加裝的扇形風箱的。由於上述兩股漏風的靜壓有差異,因此分別引至冷端二次風側加裝的扇形風箱很有必要。
為了減小兩股漏風的相互影響,採用分隔板對加裝的扇形風箱內部進行分隔,讓其中一股漏風的出口更接近中心筒,而另一股更接近轉子最大直徑處,如圖7所示。優選,往煙氣側的熱一次風漏風更接近中心筒,而往二次風側的熱一次風漏風更接近轉子最大直徑處。
上述扇形風箱的出風口為扇形出風口。根據上述設計,扇形進風口有兩個,而扇形出風口只有一個,因此,為了儘量減少節流損失,扇形出風口的通流面積與兩個扇形進風口通流面積的總和相當,進一步優選,扇形出風口的角度為2~6°。
上述扇形出風口布置在冷端二次風/煙氣側扇形密封箱與扇形風箱鑲接處,扇形出風口與扇形板處於同一平面,扇形風箱的密封面與扇形板的密封面處於同一平面,圖5中已示出該特徵。
上述扇形進風口和扇形出風口之間的連線風道的截面可以為圓形,也可以為方形或矩形,當選用圓形截面的風管時,風管直徑600~1000毫米。
需要補充說明的是,上述扇形風箱雖然覆蓋了一部分原先冷二次風吸熱的扇區,但一次風兩側扇形板對應的密封扇區由流動死區變為漏風吸熱區(冷端漏風經換熱元件至熱端),故空氣總吸熱面積是增加了。而且熱一次風漏風通過二次風最高溫模組時,先放熱再吸熱,放熱量小於吸熱量,吸熱後的溫度大於熱二次風的平均溫度(該機組滿負荷運行時達350℃左右)。另考慮到冷二次風與換熱元件的傳熱溫差增大、一次風流量和流速均增大等因素,實際上《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》的技術方案明顯提高了預熱器的利用率。
為了更高效地加熱換熱元件表面,以保證更佳的氣化H2SO4和NH4HSO4效果,需儘量減少流動中的散熱損失,因此,上述所有風道均有必要做好高效保溫措施。
為了進一步減少散熱損失,暴露在冷端二次風側的扇形風箱也有必要做好保溫措施。在預熱器內部,類似於保溫棉的保溫材料已不適用,需要選用噴塗隔熱塗料等先進保溫技術。
採用上述技術方案,系統結構按圖6或7設計,經計算,機組滿負荷運行時,引至冷端二次風側的熱一次風漏風的風溫達300~320℃,總流量在84~168t/h之間可調,預熱器漏風率可下降0.7%~3.3%(原漏風率6.3%條件下的計算值)。
需要進一步說明的是,上述漏風率下降的幅度主要取決於所配抽漏風風機的大小,抽取的熱一次風漏風越多,漏風率下降幅度越大。在上述設計條件下,不投用抽漏風風機,僅利用系統自身的壓差實現流動,流至冷端二次風側的熱一次風漏風流量可達84t/h,對應漏風率下降0.7%;當投用抽漏風風機,風機入口負壓最大可設計為煙氣入口負壓,此時,原先漏至煙氣側的熱一次風漏風全部流至冷端二次風側,總流量可達最大值168t/h左右,對應漏風率可下降3.3%,即預熱器漏風率為3%。
上述實施例中,流至冷端二次風側的熱一次風漏風的總流量與漏風率之間存在近似線性關係,數學表達式為:A=5.6%-(S-84)/(168-84)*2.6%,其中A為漏風率,S為總流量。上述總流量與漏風率的關係也可以用圖9來表示。
還需要說明的是,上述熱一次風漏風總流量隨機組負荷變化的幅度較小,因此不管機組負荷高低,流經扇形風箱上部換熱元件的氣體流速變化不大,可始終保持在10~30m/s之間,由於避免了過低的流速,因此即使機組低負荷運行,也能達到較好的吹掃效果,防止飛灰大量沉積在換熱元件表面。
為了更高效地加熱換熱元件,以保證完全氣化H2SO4液滴和液態NH4HSO4,在熱漏風風道上增設風道加熱器也是一種備選的方案,如管道燃燒器、等離子加熱器等。但是否設定加熱器,需結合機組實際運行情況,並綜合考慮安全性與經濟性。
與增設風道加熱器相比,從熱端二次風/煙氣側扇形板下方抽取經換熱元件進一步加熱的熱一次風漏風顯得更經濟且更安全,典型的設計如圖10所示,熱端二次風/煙氣側扇形板處的抽漏風設計與熱端一次風/煙氣側扇形板處的抽漏風設計類似。實際上,這種設計是讓熱一次風漏風再循環,增大風量,提高風溫,以達到更佳的清除換熱元件積灰的目的。
由於預熱器的轉向為:煙氣→二次風→一次風,所以從熱端三塊不同扇形板下抽取的熱一次風漏風的風溫大小依次為:二次風/煙氣側扇形板>一次風/二次風側扇形板>一次風/煙氣側扇形板,其中二次風/煙氣側扇形板處的熱一次風漏風的溫度比一次風/煙氣側扇形板處的高50℃左右。同時,熱一次風漏風的含塵濃度也滿足上述大小關係。
風溫越高,加熱氣化H2SO4和NH4HSO4液滴的效果越好;含塵濃度越高,飛灰沖刷的作用越明顯。根據上述理論,通過調配一次風/煙氣側扇形板與二次風/煙氣側扇形板處的兩股不同風溫、不同粉塵濃度的熱一次風漏風,可以達到調節《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》系統運行效果的目的。當機組長期低負荷運行時,由於預熱器入口煙溫和出口風溫均下降,增大了堵灰的風險,上述調節手段不失為一種行之有效的方法。
圖10中,所有支管上均設有隔絕門,通過不同組合的隔絕門關閉和打開操作,可以方便地控制經抽漏風風機的熱一次風漏風的風溫和含塵濃度。關閉更多的一次風/煙氣側扇形板上方支管的隔絕門,並打開二次風/煙氣側扇形板上方支管的隔絕門,可以提高熱一次風漏風的風溫和含塵濃度。
需要補充說明的是,上述從熱端二次風/煙氣側扇形板下方抽取的漏風實際上是經二次風最高溫模組加熱後的熱一次風漏風與高溫煙氣的混合氣體(因轉子攜帶煙氣而造成),平均溫度接近預熱器入口煙氣的溫度。此外,抽取上述混合氣體也有利於進一步降低預熱器的漏風率,有望使預熱器的漏風率降至2%以下。因此,抽取二次風/煙氣側扇形板下方的混合氣體,是一種比較理想的選擇,回收的高溫混合氣體既能補償一部分風機能耗,又能提高熱一次風漏風的風溫,並提高粉塵濃度,起到更顯著的清除積灰效果。
根據以上說明進行總結,該實施例的有益效果至少體現在以下八個方面:
1)降低了預熱器的漏風率;
2)保持換熱元件清潔,大幅提高了傳熱係數;
3)流動死區變漏風吸熱區,增加了換熱面積;
4)更大量的一次風流過換熱元件,提高了預熱器的利用率;
5)少投用或不投用蒸汽吹灰,減少了高品質蒸汽消耗;
6)降低流動阻力,減少了三大風機的總電耗;
7)防止低溫腐蝕和堵灰,減少蒸汽吹灰和高壓水沖洗頻次,均有利於延長換熱元件的壽命;
8)降低排煙溫度、減少蒸汽吹灰頻次等措施,均直接有利於預熱器下游的電除塵或布袋除塵設備的安全和經濟運行。
考慮2015年6月前大部分電廠預熱器普遍存在漏風率大、低溫腐蝕、堵灰等問題,600兆瓦等級機組實施《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》的技術方案,從上述八個方面估算效益,鍋爐效率可提高0.5%~1%,每年可節約上千噸高品質蒸汽的消耗,廠用電率可下降0.1%~0.5%,且能大幅減少相關設備的維護成本。

榮譽表彰

2019年7月15日,《一種迴轉式空氣預熱器防堵灰協同密封的方法及其系統》獲第十一屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們