管式空气预热器硫酸氢铵堵塞综合治理装置及改造方法与流程

本发明属于锅炉烟气技术领域，具体涉及管式空气预热器硫酸氢铵堵塞综合治理装置及改造方法。

背景技术：

管式空气预热器由于其结构简单、安装和检修方便、漏风量小、换热效率高等特点，被广泛应用于300mw及以下机组锅炉上，用于烟气和空气换热。在目前超低排放标准的要求下，氮氧化物排放浓度需不高于50mg/m³，喷氨过量后会导致氨逃逸升高，逃逸的氨气与烟气中的三氧化硫形成了硫酸氢氨，硫酸氢氨具有吸湿性、腐蚀性、粘性，且易于吸附烟气中的飞灰。

硫酸氢氨的露点温度为147℃，常规运行条件下凝结温度区间为230℃~147℃，此温度区与管式空气预热器的进/出口设计烟温（300℃/120℃）非常接近，即管式空气预热器绝大部分换热管都会出现硫酸氢氨凝结现象，都面临着硫酸氢氨腐蚀和堵塞风险，低温段换热管则更加严重。空气预热器硫酸氢氨堵塞和腐蚀问题，会导致烟气阻力升高、换热效果变差以及空气预热器漏风增大，极大地影响了锅炉机组运行经济性和安全性。根据某150mw机组锅炉性能试验的结果得知，管式空气预热器的漏风率约10%，烟气侧阻力超过2000pa。

为解决空气预热器的硫酸氢氨堵塞问题，通常采取的预防措施主要包括：控制sncr/scr出口氨逃逸浓度、降低燃煤的含硫量、提高空气预热器的排烟温度等。对于已生成的硫酸氢铵，通常采用高频次高压力蒸汽吹灰，但由于硫酸氢铵粘性强，与灰固化后很难清除，吹灰效果不佳。根据硫酸氢铵的特性，当加热温度达到200℃时，会分解为氨气和硫酸，不少电厂已尝试采用高温加热的方法解决空气预热器硫酸氢铵堵塞问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种管式空气预热器硫酸氢铵堵塞综合治理装置，用于解决管式空气预热器硫酸氢铵堵塞问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种管式空气预热器硫酸氢铵堵塞综合治理装置，装置包括管式空气预热器，所述的管式空气预热器包括管箱、连接风道，所述的管箱设置在烟气管道内，所述的管箱包括多根换热管，所述的连接风道设置在烟气管道外，所述的连接风道的出口端与所述的换热管的入口端相连通，所述的连接风道内设置有隔板，所述的隔板将所述的连接风道分隔为多个独立的支风道，每个所述的支风道与部分所述的换热管的入口端相连通，每个所述的支风道内设置有风门，所述的风门用于控制所述的支风道的通断。

优选地，所述的管箱设置有多个，相邻所述的管箱之间通过所述的连接风道相连通，首个所述的管箱中换热管的入口端形成所述的管式空气预热器的空气入口，尾个所述的管箱中换热管的出口端形成所述的管式空气预热器的空气出口。

优选地，多个所述的支风道最多仅有一个处于关闭状态，其余所述的支风道均处于连通状态。

优选地，所述的风门包括支架、挡板以及驱动件，所述的支架连接在所述的支风道内，所述的挡板设置在所述的支架上，所述的驱动件与所述的挡板相连接，用于驱动所述的挡板开闭所述的支风道。所述的支架用于承重和安装所述的挡板，所述的驱动件可对所述的挡板进行远程自动调节。

优选地，所述的挡板设置有多个，多个所述的挡板同时与所述的驱动件相连接，所述的驱动件同时驱动多个所述的挡板共同开闭所述的支风道。

优选地，所述的挡板通过转轴与所述的支架密封连接。

进一步优选地，所述的挡板通过单轴或双轴与所述的支架密封连接。

优选地，所述的装置还包括余热利用单元，所述的余热利用单元设置在所述的烟气管道的出口与所述的管式空气预热器的空气入口之间。所述的余热利用单元可提高空气预热器冷端温度，进一步降低空气预热器硫酸氢铵堵塞和腐蚀的风险，同时可回收利用排烟热量。

优选地，所述的余热利用单元包括烟冷器、暖风器以及汽轮机回热系统，所述的烟冷器设置在烟气管道的出口上，所述的暖风器设置在所述的管式空气预热器的空气入口处，所述的烟冷器、暖风器、汽轮机回热系统相连通并形成回路。所述的烟冷器可吸收排烟热量，用于加热暖风器出口的空气风温，提高空气预热器冷端平均温度，也可将多余的热量加热汽轮机回热系统的凝结水。

优选地，所述的装置还包括烟气均流单元，所述的烟气均流单元设置在烟气管道内，且位于烟气管道的出口处。所述的烟气均流单元可大幅降低分区调节后的烟气温度偏差。

优选地，所述的烟气均流单元包括第一均流板组、混合器，所述的第一均流板组和所述的混合器均设置在烟气管道内，所述的第一均流板组设置在所述的混合器的上游。所述的第一均流板组可降低烟气流速偏差，所述的混合器可降低烟气温度偏差。

优选地，所述的装置还包括空气均流单元，所述的空气均流单元包括第二均流板组，所述的第二均流板组设置在所述的管式空气预热器的空气出口处。所述的空气均流单元能够有效降低热空气的速度偏差。

本发明的另一个目的是提供一种综合治理硫酸氢铵堵塞的管式空气预热器改造方法，用于解决现有预防管式空气预热器硫酸氢铵堵塞装置结构复杂的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种综合治理硫酸氢铵堵塞的管式空气预热器改造方法，所述的管式空气预热器包括管箱、连接风道，所述的管箱包括多根换热管，将所述的管箱设置在烟气管道内，将所述的连接风道设置在烟气管道外，将所述的连接风道的出口端与所述的换热管的入口端相连通，所述的改造方法还包括在所述的连接风道内设置隔板，通过所述的隔板将所述的连接风道分隔为多个独立的支风道，使每个所述的支风道连通部分所述的换热管入口端，在每个所述的支风道内设置用于控制所述的支风道通断的风门。

优选地，在烟气管道内设置多个所述的管箱，通过所述的连接风道将相邻所述的管箱连通，使首个所述的管箱中换热管的入口端形成所述的管式空气预热器的空气入口，使尾个所述的管箱中换热管的出口端形成所述的管式空气预热器的空气出口。

优选地，所述的改造方法还包括在所述的支风道内设置风门，包括在所述的支风道内设置支架，在所述的支架上设置挡板，使所述的挡板与驱动件相连接。通过设置所述的驱动件可对所述的挡板进行远程自动调节。

优选地，所述的改造方法还包括在烟气管道出口处设置余热利用单元，包括在烟气管道的出口上设置烟冷器，在所述的管式空气预热器的空气入口设置暖风器，将所述的烟冷器、暖风器、汽轮机回热系统相连通并形成回路。通过设置所述的余热利用单元可提高空气预热器冷端温度，进一步降低空气预热器硫酸氢铵堵塞和腐蚀的风险，同时可回收利用排烟热量。

优选地，所述的改造方法还包括在烟气管道出口处设置烟气均流单元，包括在烟气管道的出口处设置第一均流板组、混合器，使所述的第一均流板组位于所述的混合器的上游。通过设置所述的第一均流板组可大幅降低分区调节后的烟气流速偏差，所述的混合器可大幅降低分区调节后的烟气温度偏差。

优选地，所述的改造方法还包括在所述的管式空气预热器的空气出口处设置空气均流单元，包括在所述的管式空气预热器的空气出口处设置第二均流板组。通过设置所述的空气均流单元能够有效降低热空气的速度偏差。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过对管式空气预热器进行分区调节，有效降低了管式空气预热器硫酸氢铵堵塞和腐蚀的风险，并解决了分区调节后的烟气流速偏差问题，大幅降低了分区调节后的烟气温度偏差，空气预热器分区控制装置可长期自动运行，降低了空气预热器阻力，提高了经济性，且安全可靠。并且由于本发明的装置结构简单，适用性强，只需在现有的管式空气预热器上进行改造即可，改造方法简单，成本低廉，易于实现。

附图说明

附图1为本实施例的装置结构示意图；

附图2为本实施例的隔板分布示意图；

附图3为本实施例的风门安装示意图。

1、烟气管道；2、管式空气预热器；21、管箱；211、第一管箱；212、第二管箱；213、第三管箱；214、换热管；22、连接风道；221、第一连接风道；222、第二连接风道；223、支风道；23、隔板；24、风门；241、挡板；242、支架；243、驱动件；244、转轴；3、余热利用单元；31、烟冷器；32、暖风器；33、汽轮机回热系统；34、循环泵；4、烟气均流单元；41、第一均流板组；42、混合器；5、空气均流单元；51、第二均流板组。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示的一种管式空气预热器硫酸氢铵堵塞综合治理装置，包括管式空气预热器2、余热利用单元3、烟气均流单元4、空气均流单元5。其中：

管式空气预热器5设置在烟气管道1上，余热利用单元3设置在烟气管道1的出口与管式空气预热器2的空气入口之间，烟气均流单元4设置在烟气管道1内且位于烟气管道1的出口处，空气均流单元5设置在管式空气预热器2的空气出口处。

管式空气预热器2包括管箱21、连接风道22、隔板23以及风门24。管箱21设置在烟气管道1内，管箱21包括多根换热管214，连接风道22设置在烟气管道1外，连接风道22的出口端与换热管214的入口端相连通。在本实施例中：管箱21设置有多个，相邻管箱21之间通过连接风道22相连通，即前一个管箱21的换热管214的出口端与连接风道22的入口端相连通，后一个管箱21中换热管214的入口端与连接风道22的出口端相连接，首个管箱21中换热管214的入口端形成管式空气预热器2的空气入口，尾个管箱21中换热管214的出口端形成管式空气预热器2的空气出口。

连接风道22内设置有隔板23，隔板23将连接风道22分隔为多个独立的支风道223，每个支风道223与部分换热管214的入口端相连通。隔板23的数量可采用四块或五块，将连接风道22分隔为五个或六个独立的支风道223。

每个支风道223内均设置有风门24，风门24用于控制支风道223的通断。在本实施例中：风门24包括支架242、挡板241以及驱动件243，支架242连接在支风道223内用于承重，挡板241通过转轴244与支架242密封连接，转轴244可采用单轴或双轴，驱动件243与挡板241相连接并用于驱动挡板241开闭支风道223，驱动件243可对挡板241进行远程自动调节。多个支风道223最多仅有一个处于关闭状态，其余支风道223应均处于连通状态。

余热利用单元3包括烟冷器31、暖风器32、汽轮机回热系统33以及循环泵34。烟冷器31设置在烟气管道1的出口上，暖风器32设置在管式空气预热器2的空气入口处，烟冷器31、暖风器32、汽轮机回热系统33相连通并形成回路，循环泵34设置在暖风器32与汽轮机回热系统33之间的管路上。烟冷器31可吸收排烟热量，用于加热暖风器32进口的空气风温，提高管式空气预热器2冷端平均温度，也可将多余的热量加热汽轮机回热系统33的凝结水。

烟气均流单元4包括第一均流板组41、混合器42，第一均流板组41和混合器42均设置在烟气管道1内，第一均流板组41设置在混合器42的上游，烟气先通过第一均流板组41再通过混合器42，第一均流板组41可降低烟气流速偏差，混合器42可降低烟气温度偏差。

空气均流单元5包括第二均流板组51，第二均流板组51设置在管式空气预热器2的空气出口处，第二均流板组51的阻力应小于50pa，空气均流单元5能够有效降低热空气的速度偏差。

以下具体介绍一种综合治理硫酸氢铵堵塞的管式空气预热器改造方法，具体如下：

改造某150mw机组锅炉配管式空气预热器，该空气预热器性能试验结果表明：额定负荷工况下，空气预热器烟气侧阻力为2200pa，漏风率为10.5%，空气预热器烟气侧阻力和漏风率严重偏高的主要原因是一方面是长期燃用高硫分高灰分低热值煤，另一方面为了控制氮氧化物的排放大量喷氨造成氨逃逸浓度偏大，空气预热器硫酸氢铵堵塞和腐蚀造成了阻力升高、漏风率大，因此需对其进行改造。具体改造过程如下：

管式空气预热器2采用三个管箱21，分别为第一管箱211、第二管箱212以及第三管箱213，管式空气预热器2采用两个连接风道22，分别为第一连接风道221和第二连接风道222。如图1所示，将第一管箱211、第二管箱212以及第三管箱213设置在烟气管道内，将第一连接风道221和第二连接风道222设置在烟气管道1外，将第一管箱211的换热管214出口端与第一连接风道221入口端相连通，将第一连接风道221出口端与第二管箱212的换热管214入口端相连通，将第二管箱212的换热管214出口端与第二连接风道222入口端相连通，将第二连接风道222出口端与第三管箱213的换热管214入口端相连通，使第一管箱211的换热管214入口端形成管式空气预热器2的空气入口，使第三管箱213的换热管214出口端形成管式空气预热器2的空气出口。

在第一连接风道221和第二连接风道222内均设置四块隔板23，如图2所示，通过隔板23将第一连接风道221和第二连接风道222均分隔为五个独立的支风道223，使第一连接风道221和第二连接风道222内隔板23的间距相同，且通过焊接将隔板23设置在第一连接风道221和第二连接风道222内。

在每个支风道223内设置风门24，风门24包括支架242、挡板241以及驱动件243。如图3所示，将支架242连接在支风道223内用于承重，挡板241采用双轴挡板，将挡板241水平安装在第一连接风道221和第二连接风道222内，在挡板241的轴端轴承处设置密封空气接口，通过接入密封空气以阻断热空气外泄；驱动件243采用气动执行机构，用于驱动挡板241开闭支风道223，将气动执行机构连接至分布式控制系统（dcs）实现远程调节。

在烟气管道1出口处设置余热利用单元3，余热利用单元2包括烟冷器31、暖风器32、汽轮机回热系统33以及循环泵34，在烟气管道1的出口上设置烟冷器31，在管式空气预热器2的空气入口设置暖风器32，使烟冷器31、暖风器32、汽轮机回热系统33相连通并形成回路，在暖风器32与汽轮机回热系统33之间的管路上设置循环泵34。烟冷器31可吸收排烟热量，用于加热暖风器32进口的空气风温，提高管式空气预热器2冷端平均温度，也可将多余的热量加热汽轮机回热系统33的凝结水。在本实施例中：烟冷器31出口温度按需求可设计为120℃（袋式除尘器）或者90℃（低温除尘器），烟冷器31进口水温设置为70℃。

在烟气管道1出口处设置烟气均流单元4，烟气均流单元4包括第一均流板组41、混合器42，在烟气管道1的出口处设置第一均流板组41、混合器42，使第一均流板组41位于混合器42的上游。烟气先通过第一均流板组41再通过混合器42，第一均流板组41可降低烟气流速偏差，混合器42可降低烟气温度偏差。在本实施例中：混合器42内设置有相间隔的多层烟气通道，位于一侧的第一烟气入口与奇数层烟气通道相连通，位于另一侧的第二烟气入口与偶数层烟气通道相连通。

在管式空气预热器2的空气出口处设置空气均流单元5，空气均流单元5包括第二均流板组51，在管式空气预热器2的空气出口处设置第二均流板组51，第二均流板组51的阻力应小于50pa，空气均流单元5能够有效降低热空气的速度偏差。

本实施例在工作时：

空气从第一管箱211的换热管214入口端流入，分别经过第一连接风道221、第二管箱212、第二连接风道222后，从第三管箱213的换热管214出口端流出；烟气从烟气管道1的入口流入，经过管式空气预热器2换热后，从烟气管道1出口流出。当关闭其中一个支风道223内的风门24时，此支风道223内的空气不再流动，换热管214外侧的烟气不能与换热管214内部空气进行有效换热，使该部分换热管214的温度基本等于进口烟气温度280℃，此时换热管214外侧壁面上的硫酸氢铵被加热后即可气化和分解，固化在硫酸氢铵中的飞灰随着烟气流向烟气管道1的出口。通过逐一切换各个支风道223内风门24的通断，使管式空气预热器2硫酸氢铵堵塞问题能够得到大幅缓解，同时减少了管式空气预热器2的低温腐蚀问题，有助于提高使用寿命和降低漏风率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。