一種回轉(zhuǎn)式空氣預熱器防堵灰協(xié)同密封的方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)式空氣預熱器防堵灰協(xié)同密封的方法及其系統(tǒng)，屬空氣預熱 器防積灰和空氣預熱器密封領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 回轉(zhuǎn)式空氣預熱器（簡稱"預熱器"）是一種用于大型電站鍋爐的熱交換設(shè)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。
[0003] 預熱器關(guān)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(shè)備的安全和經(jīng)濟運行。
[0004] 上述問題由來已久，而且相互促進、相互影響。近年來，隨著脫硝系統(tǒng)的普遍投運， 預熱器運行環(huán)境發(fā)生改變，上述問題尤為突出，治理更加困難和復雜。
[0005] 目前燃煤電廠增設(shè)的煙氣脫硝設(shè)施主要以選擇性催化還原（SCR)技術(shù)為主。采用 SCR脫硝工藝后，煙氣中的部分SCVlf被脫硝催化劑氧化成SO 3，增加了煙氣中503的體積濃 度，加之存在不可避免的氨逃逸現(xiàn)象，導致硫酸氫銨（NH4HSO4)等副產(chǎn)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。
[0006] 上述副產(chǎn)物硫酸氫銨（NH4HSO4)在溫度為146~207°C范圍內(nèi)，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(fā)生腐蝕和積灰，最終可能引發(fā)堵灰，給機組的 安全運行造成極大隱患。國內(nèi)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。
[0007] 當排煙溫度低于酸露點時，硫酸蒸汽將凝結(jié)，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°C。由于脫硝系 統(tǒng)增加了 302向SO 3的轉(zhuǎn)化率，即提高了煙氣中SO3的濃度，因此目前不少電廠的酸露點普 遍高于排煙溫度，導致低溫腐蝕（酸露點腐蝕）加劇。
[0008] 根據(jù)上述硫酸氫銨沉積和硫酸蒸汽凝結(jié)的溫度范圍可知，低溫腐蝕一般發(fā)生在換 熱元件的低溫段區(qū)域，而硫酸氫銨沉積一般發(fā)生在換熱元件的中低溫段區(qū)域，兩者生成的 位置區(qū)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(qū)域。
[0009] 預熱器一般配備在線蒸汽吹灰和水沖洗來應(yīng)對上述問題，即雙介質(zhì)吹灰，以期達 到防止堵塞的目的。在線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(tài)下進行；在線高壓水沖洗對機組的安全運行造成一定威 脅，國內(nèi)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(zhì)吹灰并不能 達到很好的清灰效果，已不能保證設(shè)備的安全運行。宄其原因，不管是在線蒸汽吹灰還是水 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(jié)成硬塊，很難清除。此外，在線蒸汽吹灰不僅消耗大量高品質(zhì)蒸汽， 造成能量損失，而且對設(shè)備下游的布袋除塵等設(shè)備的運行不利，如蒸汽參數(shù)控制不當會造 成除塵布袋的阻力急劇上升。
[0010] 常規(guī)的應(yīng)對低溫腐蝕的措施還包括加裝暖風器或采用熱風再循環(huán)系統(tǒng)，但這兩種 技術(shù)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，一些電廠采用上述兩方案也未能起到明顯緩解低溫腐 蝕的效果。
[0011] 上述暖風器技術(shù)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(shù)僅能應(yīng)對酸露點腐蝕問題，對緩解或解 決硫酸氫銨沉積問題并無明顯益處。
[0012] 此外，根據(jù)研宄，上述熱風再循環(huán)技術(shù)可以緩解低溫腐蝕問題，但對防止硫酸氫銨 沉積也并無益處，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。
[0013] 隨著中國環(huán)保要求的日益嚴格及執(zhí)法力度的加強，煙氣NOx排放的問題越來越受 到國家環(huán)保部門和公眾的重視。目前各大發(fā)電集團公司正在進行大型火電燃煤鍋爐超低 排放的示范改造工程，以煙氣NOx排放濃度降低至50mg/Nm3以下為目標。為了實現(xiàn)上述目 標，大部分電廠只能被迫采取增大噴氨量的技術(shù)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。
[0014] 除了環(huán)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，近幾 年突擊上馬的SCR系統(tǒng)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(shè)計范圍之內(nèi)，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。
[0015] 上述低溫腐蝕和堵塞問題使換熱元件的傳熱系數(shù)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(cè)的壓差，導致空氣預熱器漏風率攀升。由于 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，對于600MW等級機組，預熱器漏風率每增加1 %，發(fā)電煤耗率增加0. 20g/kWh，廠用電率 增加約0. 1%。;排煙溫度每降低1°C，供電煤耗下降約0. 166g/kWh。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(fā)明內(nèi)容】

[0016] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)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，本發(fā)明提供一種回轉(zhuǎn)式空氣預熱器防堵灰協(xié)同密封的方法及其系統(tǒng)。本發(fā)明尤其 適用于傳統(tǒng)三分倉空氣預熱器，本質(zhì)上是在其內(nèi)部建立局部高溫和高流速區(qū)域，從分倉數(shù) 量看，由于額外增加了一個分區(qū)，采用本發(fā)明技術(shù)方案的空氣預熱器定義為一種3. 5分倉 空氣預熱器。
[0017] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0018] 一種回轉(zhuǎn)式空氣預熱器防堵灰協(xié)同密封的方法，從熱端引導或抽取熱端漏風至冷 端，吹掃并加熱局部換熱元件。
[0019] 采用上述方法，在降低預熱器漏風的同時，氣化了 H2SOjP NH 4HS(V液滴，達到清除 積灰的目的。
[0020] 上述方案易于實施，不僅適用于新預熱器的配套，而且適用于現(xiàn)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。
[0021] 本申請往煙氣側(cè)的漏風主要包括三部分：一次風至煙氣側(cè)的直接漏風、二次風至 煙氣側(cè)的直接漏風、一次風至煙氣側(cè)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。
[0022] 優(yōu)選，利用熱端漏風加熱冷端二次風最高溫模塊；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(cè)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塊是指二次風扇區(qū)中溫度水平最高的一個模塊，緊鄰二次 風/煙氣側(cè)扇形板。
[0023] 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，采用"以 廢治廢"的手段來防止預熱器堵灰。
[0024] 冷端二次風最高溫模塊中的換熱元件剛從煙氣側(cè)吸收熱量，緊接著到空氣側(cè)放 熱，因此該模塊中換熱元件的平均溫度是最高的，此時，從冷端引入300°C左右的熱一次風 漏風，持續(xù)吹掃該模塊中的換熱元件，大幅提高此模塊冷端換熱元件的壁溫，達到氣化H2SO4液滴和液態(tài)NH4HSO4的目的，避免積灰加劇。
[0025] 上述方法所用的回轉(zhuǎn)式空氣預熱器防堵灰協(xié)同密封系統(tǒng)，包括熱端一次風/煙氣 側(cè)扇形密封箱、熱端一次風/二次風側(cè)扇形密封箱和冷端二次風/煙氣側(cè)扇形密封箱，還包 括熱漏風風道，熱端一次風/煙氣側(cè)扇形密封箱和熱端一次風/二次風側(cè)扇形密封箱上均 開設(shè)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塊。
[0026] 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(shè)有通 孔。本申請扇形密封箱的下底面指緊鄰轉(zhuǎn)子的一面，也是本申請所提到的扇形板。
[0027] 為了盡量避免上述熱一次風漏風與冷二次風摻混，優(yōu)選，回轉(zhuǎn)式空氣預熱器的密 封形式為雙密封結(jié)構(gòu)；在冷端二次風/煙氣側(cè)扇形密封箱的二次風側(cè)鑲接一個扇形風箱， 扇形風箱與冷端二次風/煙氣側(cè)扇形密封箱的扇形板組成局部三密封結(jié)構(gòu)；其中，冷端二 次風/煙氣側(cè)扇形密封箱的扇形板指冷端二次風/煙氣側(cè)扇形密封箱上緊鄰轉(zhuǎn)子的一面； 扇形風箱為一側(cè)設(shè)有出風口的箱體結(jié)構(gòu)，出風口設(shè)在冷端二次風/煙氣側(cè)扇形密封箱與扇 形風箱之間的扇形風箱的側(cè)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(nèi)，熱一次漏風通過熱漏風風道的引導進入扇形風箱內(nèi)，再從出風口噴出流向冷端二次風 最高溫模塊。
[0028] 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(cè)扇形板側(cè)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(qū)動，利用一次風與二次風的 壓差即能實現(xiàn)熱一次風漏風的自發(fā)流動。