空氣預熱器在線清堵裝置

對于燃煤機組，鍋爐燃燒的煤質(zhì)均含有硫和灰。燃燒過程中燃料中的大部分硫都轉變?yōu)槎趸?，但仍?1～5%的硫轉變?yōu)槿趸?。三氧化硫與煙氣中的水蒸汽反應，在換熱元件表層形成一層硫酸膜從而腐蝕碳鋼換熱元件。能在換熱元件表層上形成一層連續(xù)的硫酸膜的最高溫度稱為煙氣的“酸露點”。當換熱元件表層溫度低于酸露點溫度時，硫酸蒸汽就會凝結在表層上腐蝕換熱元件，并不斷粘結飛灰，堵塞通道，降低換熱元件換熱效率和使用壽命，影響空預器的安全經(jīng)濟運行。當換熱元件表層溫度低于酸露點溫度時，酸液凝結量隨表層溫度的降低而不斷增加。顯然，換熱元件的腐蝕速度也不斷加速，通常最大腐蝕率的表層溫度約比露點溫度低 20～45℃。

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空氣預熱器在線清堵裝置

產(chǎn)品描述

1 空預器發(fā)生堵塞現(xiàn)象分析

1.1 酸露點腐蝕堵灰

1.2 硫酸氫銨的堵塞

為了控制機組運行時氮氧化物的排放，需要不斷地在空預器煙氣入口側噴入氨與催化劑進行反應以去除煙氣中的氮氧化物，當機組長期低負荷運行時， SCR 殘余 NH₃ 會有所增加，逃逸氨氣和煙氣中三氧化硫和水分反應容易形成硫酸氫銨，該物質(zhì)容易粘附在 146℃～200℃的冷端一層換熱元件表層，形成嚴重堵塞物。

若運行時 SCR 噴氨控制不當及煙氣溫度低時，或者催化劑老化破損，流場不均，則煙氣中氨氣的逃逸量會相應增加，由于脫硝催化劑的作用，煙氣中由 SO2向 SO3的轉化率增加，煙氣酸露點溫度升高，由此加劇空氣預熱器的酸腐蝕和堵灰。另補，SCR 脫硝裝置中逸出氨 NH₃與煙氣中的 SO3 和水蒸汽 H2O 生成硫酸氫銨 NH4HS04凝結物：NH₃ + S0₃+ H₂0 = NH₄HS0₄

在燃燒產(chǎn)物灰的作用下，硫酸氫銨在 146℃～200℃間凝結成粘性很強的物質(zhì)，易粘附在空預器的換熱元件表層，長期積累會堵塞空預器的通流區(qū)，增加空預器阻力。冷端一層換熱元件處于空預器的低溫段，硫酸氫銨絕大部分凝結在這一層換熱元件表面，造成堵塞及無法進行煙氣換熱。

設備安全和經(jīng)濟運行不允許排煙溫度高于 140℃，上述的堵塞問題必然成了難題。

2 現(xiàn)有相關背景技術分析

2.1 取熱端一次風作為風源，在冷端二次風靠近煙氣側加熱一個扇區(qū)；

2.2 取熱端二次風作為風源，用高壓離心風機送到冷端二次風靠近煙氣側加熱一個扇區(qū)；

2.3 取爐膛熱風，用高壓離心風機送到空預器熱端，使入口煙溫高于 300℃。以上方法不能解決空預器堵塞問題的原因是：

（1）加溫時間不夠?qū)е聯(lián)Q熱元件表層的酸液和硫酸氫銨不能汽化。一個扇區(qū)覆蓋的面積是 7.5°，空預器轉子轉速是 0.9 轉/分鐘，轉子通過扇區(qū)的時間是 1.39 秒，酸液和飛灰的粘結物、硫酸氫銨和飛灰的粘結物及換熱元件的熱積累不夠。

（2）吹掃力量不夠?qū)е聯(lián)Q熱元件表層的酸液和飛灰的粘結物、硫酸氫銨和飛灰的粘結物不能脫落。一次風風壓只有 0.01Mpa 左右，高壓離心風機的風壓也小于 0.05Mpa。

（3）在 2.2 中使用高壓離心風機把熱端二次風送到冷端的一個扇區(qū)，由于二次風中含有灰塵，對高壓離心風機葉片產(chǎn)生磨損，動平衡出現(xiàn)問題，一般在 3 7-8 個月后高壓離心風機開始震動，無法繼續(xù)運行。

3 解決思路與方法

隨著風電、光伏的裝設容量大幅增加，為充分利用以上兩種清潔能源，火電機組低負荷運行成為常態(tài)，排煙溫度降低，空預器換熱元件腐蝕和堵塞已成為各大燃煤機組的難題，如何解決空預器換熱元件腐蝕和堵塞問題已是火電機組安全經(jīng)濟運行的一個重要問題，研究此課題已勢在必行。

為了預防、解決現(xiàn)有的空預器存在換熱元件腐蝕和堵塞的問題，我公司研制了《一種空氣預熱器清堵裝置》，已申報專利。其技術方案是：將就地的空預器吹灰器汽源接入到清堵裝置上。清堵裝置安裝在空預器冷端煙道靠近一次風側，通過就地或遠程控制將高溫高壓蒸汽通過槍管分配到吹掃分配箱并由噴嘴噴出，加熱吹掃冷端換熱元件表層的酸液和硫酸氫銨，使凝結在換熱元件表層的酸液和飛灰的粘結物、硫酸氫銨和飛灰的粘結物汽化脫落，并且連同空預器轉子換熱元件中的積灰一同吹掃掉落，從而徹底解決換熱元件的腐蝕及堵塞的問題（見示意圖）。

其運行方式是在空預器正常運行時進行清堵。可就地或遠程控制空預器清堵裝置，清堵裝置的投入頻率可以是每天一次、每周兩次、每周一次，具體采用哪種投入頻率參考以下三種條件：

（1）空預器冷端測得的氨逃逸量；

（2）空預器入、出口端的煙氣壓差的(數(shù)值及)增長速度；

（3）空預器煙氣側入口煙氣溫度是否低于 300℃。

4 清堵裝置的構成與原理

4.1 裝置構成

清堵裝置由伸縮裝置、墻箱、清堵組件、槍管輔助托架、軌道、跑車、控制系統(tǒng)組成（見結構圖）。

清堵裝置布置在空預器冷端煙道靠近一次風側,伸縮裝置是利用現(xiàn)有吹灰器技術完成的；在空預器冷端外殼設置墻箱，墻箱上對伸縮槍管的開孔處進行密封；伸縮槍管下方裝有槍管輔助托架，槍管前端裝有清堵組件，清堵組件包括可轉角的吹掃分配箱、噴嘴和導向裝置，清堵組件固定在跑車上，跑車下方設有雙軌道，清堵組件和跑車在伸縮式槍管的拖動下往復運動，吹掃分配箱為弧形，上端均勻分布若干噴嘴，吹掃分配箱弧度根據(jù)預熱器直徑制定。

4.2 裝置原理

利用就地的空預器吹灰器汽源，蒸汽溫度 350℃左右，蒸汽壓力調(diào)節(jié)到 1MPa 左右，清堵裝置采用間歇式前進、連續(xù)直動式后退，前進時吹掃分配箱從空預 6 器冷端換熱元件下部外緣向內(nèi)移動至中心筒，對熱元件表層的酸液和硫酸氫銨做逐步加熱及吹掃，清堵裝置每前進一個吹掃分配箱的距離即中止移動，對空預器冷端換熱元件做一周或多周環(huán)狀加熱及吹掃，使凝結在換熱元件表層的酸液和飛灰的粘結物、硫酸氫銨和飛灰的粘結物溫度升高到汽化點（210℃）以上，并對換熱元件表層的酸液和飛灰的粘結物、硫酸氫銨和飛灰的粘結物高壓吹掃。吹掃分配箱由轉子外向內(nèi)沿徑向移動吹掃時，隨著吹掃轉子直徑變小吹掃分配箱通過導向裝置進行轉角變化，使吹掃分配箱角度貼近于所吹掃位置的弧度，提高吹掃效率。加熱及吹掃完成后清堵裝置連續(xù)直動式后退至空預器壁的墻箱內(nèi)，墻箱設計了插板隔離門，插板隔離門關閉后可打開墻箱檢修門進行在線檢修作業(yè)。

5 有益效果

5.1 本清堵裝置利用高溫高壓蒸汽對附著在空預器冷端換熱元件表層的硫酸氫銨與煙塵的粘結物進行加熱吹掃，有效的防止了硫酸氫銨的凝結、凝固，解決了空預器存在淤堵及換熱元件腐蝕嚴重的問題，減少風阻，提高空預器換熱效率。

5.2 本清堵裝置原理先進、結構簡單。該清堵裝置用于改善空預器工作條件，能夠在加熱吹掃時讓空預器冷端局部溫度始終高于酸露點溫度和硫酸氫銨露點溫度，防止形成硫酸氫銨及其與煙塵中灰粉形成其粘結物堵塞空預器換熱元件，徹底解決硫酸氫銨帶來的堵塞和二氧化硫腐蝕問題，全面減低煙氣阻力、提高鍋爐效率和確保空預器安全穩(wěn)定運行

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