一種回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器防堵灰協(xié)同密封系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器防堵灰協(xié)同密封系統(tǒng)，屬空氣預(yù)熱器防積 灰和空氣預(yù)熱器密封領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（簡(jiǎn)稱"預(yù)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(yù)熱器關(guān)注的焦點(diǎn)問題主要包括堵灰、漏風(fēng)率偏高、傳熱效率低、低溫腐蝕嚴(yán)重 等，這些問題長(zhǎng)期影響著設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0004] 上述問題由來已久，而且相互促進(jìn)、相互影響。近年來，隨著脫硝系統(tǒng)的普遍投運(yùn)， 預(yù)熱器運(yùn)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(fù)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502將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(dǎo)致硫酸氫銨（NH 4HSO4)等副產(chǎn)物的大量生成，且提 高了煙氣酸露點(diǎn)溫度，導(dǎo)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(huì)牢固粘 附在空氣預(yù)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(jī)組的 安全運(yùn)行造成極大隱患。國(guó)內(nèi)已有部分電廠因無法解決或緩解此問題而導(dǎo)致機(jī)組限負(fù)荷， 甚至被迫停機(jī)。
[0007] 當(dāng)排煙溫度低于酸露點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)隨著SO3濃度的升高而提高，一般達(dá)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(diǎn)普 遍高于排煙溫度，導(dǎo)致低溫腐蝕（酸露點(diǎn)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(yù)熱器一般配備在線蒸汽吹灰和水沖洗來應(yīng)對(duì)上述問題，即雙介質(zhì)吹灰，以期達(dá) 到防止堵塞的目的。在線蒸汽吹灰一般每個(gè)運(yùn)行班（8小時(shí)）投運(yùn)一次，每次投運(yùn)時(shí)間1~ 4小時(shí)；而水沖洗一般在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行；在線高壓水沖洗對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成一定威 脅，國(guó)內(nèi)僅少部分電廠嘗試使用，且不能保證沖洗效果。運(yùn)行實(shí)踐表明，雙介質(zhì)吹灰并不能 達(dá)到很好的清灰效果，已不能保證設(shè)備的安全運(yùn)行。究其原因，不管是在線蒸汽吹灰還是水 沖洗，均為間歇運(yùn)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(shí)，若不及 時(shí)清理，大量的積灰會(huì)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(duì)設(shè)備下游的布袋除塵等設(shè)備的運(yùn)行不利，如蒸汽參數(shù)控制不當(dāng)會(huì)造 成除塵布袋的阻力急劇上升。
[0010] 常規(guī)的應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的措施還包括加裝暖風(fēng)器或采用熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)，但這兩種 技術(shù)方案都是以犧牲空氣預(yù)熱器的利用率為代價(jià)的，降低了預(yù)熱器的換熱性能，導(dǎo)致排煙 溫度升高，排煙損失增大。且事實(shí)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(fēng)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(zhǎng)期運(yùn) 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(duì)酸露點(diǎn)腐蝕問題，對(duì)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)研究，上述熱風(fēng)再循環(huán)技術(shù)可以緩解低溫腐蝕問題，但對(duì)防止硫酸氫銨 沉積也并無益處，反而會(huì)使硫酸氫銨沉積帶往預(yù)熱器上部偏移，更接近換熱元件的最中間 段，進(jìn)而導(dǎo)致蒸汽吹灰效果不佳，增大了預(yù)熱器堵塞的幾率。
[0013] 隨著中國(guó)環(huán)保要求的日益嚴(yán)格及執(zhí)法力度的加強(qiáng)，煙氣NOx排放的問題越來越受 到國(guó)家環(huán)保部門和公眾的重視。目前各大發(fā)電集團(tuán)公司正在進(jìn)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/Nm 3以下為目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)上述目 標(biāo)，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(dǎo)致氨逃逸量加大，加劇空氣 預(yù)熱器的低溫腐蝕和堵塞問題，造成空氣預(yù)熱器阻力急劇上升，進(jìn)而導(dǎo)致鍋爐限負(fù)荷甚至 被迫停機(jī)，嚴(yán)重威脅了機(jī)組的安全運(yùn)行。
[0014] 除了環(huán)保要求日益嚴(yán)格會(huì)促使空氣預(yù)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(dǎo)致的脫硝效率下降，也會(huì)導(dǎo)致噴氨量增大，進(jìn) 而氨逃逸量難以控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，加劇空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕和堵塞問題。因此，可以 預(yù)見，未來空氣預(yù)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(jìn)而使鍋爐排煙溫度 大幅升高；而且增大了空氣預(yù)熱器煙氣和空氣側(cè)的壓差，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率攀升。由于 漏風(fēng)增加又進(jìn)一步降低了換熱元件壁溫，會(huì)反過來促使低溫腐蝕和堵塞問題加劇。資料顯 示，對(duì)于600麗等級(jí)機(jī)組，預(yù)熱器漏風(fēng)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(fēng)、堵 灰、腐蝕等問題不失為一種大幅提高預(yù)熱器性能的有效手段。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0016] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)熱器存在的堵灰、漏風(fēng)率偏高、傳熱效率低、低溫腐蝕嚴(yán)重 等缺陷，本實(shí)用新型提供一種回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器防堵灰協(xié)同密封系統(tǒng)。本實(shí)用新型尤其適 用于傳統(tǒng)三分倉(cāng)空氣預(yù)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(cāng)數(shù)量 看，由于額外增加了一個(gè)分區(qū)，采用本實(shí)用新型技術(shù)方案的空氣預(yù)熱器定義為一種3. 5分 倉(cāng)空氣預(yù)熱器。
[0017] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：
[0018] -種回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器防堵灰協(xié)同密封系統(tǒng)，包括熱端一次風(fēng)/煙氣側(cè)扇形密封 箱、熱端一次風(fēng)/二次風(fēng)側(cè)扇形密封箱和冷端二次風(fēng)/煙氣側(cè)扇形密封箱，還包括熱漏風(fēng)風(fēng) 道，熱端一次風(fēng)/煙氣側(cè)扇形密封箱和熱端一次風(fēng)/二次風(fēng)側(cè)扇形密封箱上均開設(shè)有進(jìn)風(fēng) 口，熱漏風(fēng)風(fēng)道一端與進(jìn)風(fēng)口對(duì)接，另一端延伸至冷端二次風(fēng)最高溫模塊。
[0019] 上述進(jìn)風(fēng)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(qǐng)扇形密封箱的下底面指緊鄰轉(zhuǎn)子的一面，也是本申請(qǐng)所提到的扇形板。
[0020] 上述回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器防堵灰協(xié)同密封的方法，從熱端引導(dǎo)或抽取熱端漏風(fēng)至冷 端，吹掃并加熱局部換熱元件。
[0021] 采用上述方法，在降低預(yù)熱器漏風(fēng)的同時(shí)，氣化了 H2SOjP NH4HS04液滴，達(dá)到清除 積灰的目的。
[0022] 上述方案易于實(shí)施，不僅適用于新預(yù)熱器的配套，而且適用于現(xiàn)役預(yù)熱器的改造， 具有降低排煙溫度、抑制積灰、降低漏風(fēng)率、延長(zhǎng)換熱元件壽命等顯著效果。
[0023] 本申請(qǐng)往煙氣側(cè)的漏風(fēng)主要包括三部分：一次風(fēng)至煙氣側(cè)的直接漏風(fēng)、二次風(fēng)至 煙氣側(cè)的直接漏風(fēng)、一次風(fēng)至煙氣側(cè)的攜帶漏風(fēng)。上述漏風(fēng)的大小共同決定了該預(yù)熱器的 漏風(fēng)率指標(biāo)，但若要全面評(píng)價(jià)預(yù)熱器的漏風(fēng)指標(biāo)，一次風(fēng)至二次風(fēng)的直接漏風(fēng)也不容忽視。
[0024] 優(yōu)選，利用熱端漏風(fēng)加熱冷端二次風(fēng)最高溫模塊；其中，熱端漏風(fēng)至少包括熱一次 風(fēng)漏風(fēng)，即從熱端扇形板處引出或抽取的一次風(fēng)至煙氣側(cè)的直接漏風(fēng)和一次風(fēng)至二次風(fēng)的 直接漏風(fēng)；冷端二次風(fēng)最高溫模塊是指二次風(fēng)扇區(qū)中溫度水平最高的一個(gè)模塊，緊鄰二次 風(fēng)/煙氣側(cè)扇形板。
[0025] 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(yù)熱器堵灰。
[0026] 冷端二次風(fēng)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(shí)，從冷端引入300°C左右的熱一次風(fēng) 漏風(fēng)，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(dá)到氣化H 2SO4 液滴和液態(tài)NH4HSO4的目的，避免積灰加劇。
[0027] 為了盡量避免上述熱一次風(fēng)漏風(fēng)與冷二次風(fēng)摻混，優(yōu)選，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密 封形式為雙密封結(jié)構(gòu)；在冷端二次風(fēng)/煙氣側(cè)扇形密封箱的二次風(fēng)側(cè)鑲接一個(gè)扇形風(fēng)箱， 扇形風(fēng)箱與冷端二次風(fēng)/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(fēng)/煙氣側(cè)扇形密封箱的扇形板指冷端二次風(fēng)/煙氣側(cè)扇形密封箱上緊鄰轉(zhuǎn)子的一面； 扇形風(fēng)箱為一側(cè)設(shè)有出風(fēng)口的箱體結(jié)構(gòu)，出風(fēng)口設(shè)在冷端二次風(fēng)/煙氣側(cè)扇形密封箱與扇 形風(fēng)箱之間的扇形風(fēng)箱的側(cè)面上；熱漏風(fēng)風(fēng)道一端與進(jìn)風(fēng)口對(duì)接，另一端延伸至扇形風(fēng)箱 內(nèi)，熱一次漏風(fēng)通過熱漏風(fēng)風(fēng)道的引導(dǎo)進(jìn)入扇形風(fēng)箱內(nèi)，再?gòu)某鲲L(fēng)口噴出流向冷端二次風(fēng) 最高溫模塊。
[0028] 上述通過熱漏風(fēng)風(fēng)道，引導(dǎo)熱一次風(fēng)漏風(fēng)至冷端二次風(fēng)/煙氣側(cè)扇形板側(cè)面的扇 形風(fēng)箱。上述引風(fēng)過程可以不需要額外的動(dòng)力（如