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中国电力设备管理协会

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空预器防堵灰技术研究与开发

作者:   发布时间:2020-11-23

一、创新成果概述

为从根本上解决空预器堵灰问题,针对于空预器的堵灰的两个主要因素,将空预器热端吸热后的循环风,流经外部循环风管道,从空预器冷端进入独立的循环风仓,对冷端局部的蓄热元件进行加热,提高空气空预器冷端温度最低处受热元件的温度,降低低温腐蚀。通过理论计算分析,确定所需的循环风风量和循环仓加热面积。从空预器热端引出所需的吸热后的循环风,从空预器冷端进入独立的循环风仓,对冷端局部的蓄热元件进行加热和飞灰磨蚀,如此循环。通过调节循环风量可以使烟气侧冷端表面最低温度提高30~60℃左右,破坏(NH4)HSO4冷凝粘结环境,从而缓解和消除由于(NH4)HSO4粘结导致的空预器堵塞和积灰。

二、主要做法

通过利用空预器自身产生的热风对冷端蓄热板进行加热,加热的对象为即将进入烟气侧的蓄热板,即冷端蓄热板温度最低的部位。本技术路线有两个优势:首先,热量来源是自身产的热风,空预器自身的热量来自于烟气余热,对于整个发电系统来说,烟气余热是品质最低的热量,用其加热冷端蓄热板是符合能量最优化利用的;其次,加热的对象是即将进入烟气侧的蓄热板,由所述可知,处于这个位置的扇形板是最危险的,也是最需要加热的,单独对这个位置的冷端蓄热板进行加热,可以最大节约热量,也可减少对排烟温度的影响。

主要方案如下:以逆转式(先加热二次风、后加热一次风)空预器为例,空预器经二次风、一次风冷却后,即将进入烟气仓格时,转子温度达到最低值,此位置为腐蚀堵灰最危险点。将冷热端一次风和烟气中间的主扇形板,更换为两块扇形板。此两块扇形板中间隔出来的空间作为循环风在空预器内的通道出入口,从循环风仓热端取风,经循环风机增压后从冷端送入循环风仓,提高蓄热元件壁温,系统示意图如下(图示为2台空预器,对称布置)。

循环风防堵灰系统示意图 

1)扇形板组件

扇形板为刚性扇形板结构,同时设计扇形板吊耳和调节装置。设计弧形板,使弧形板和冷热端扇形板之间形成独立密封空间,弧形板设计角度和扇形板相同,为刚性结构,为了便于调整,设计弧形板吊耳和调节装置。

为了便于弧形板的调节和固定,在转子壳体上设置弧形板固定装置。

静密封采用焊接式固定结构,为了不影响循环风仓的设置,不采用弯折板或膨胀节结构,保证静密封强度。循环风侧扇形板为单密封或者双密封结构。

2)循环风仓

循环风仓通过扇形板改造形成,将原一次风与烟气仓格间的22.5°扇形板改成15°+7.5°的两块扇形板,两块扇形板之间留2~5°空间作为循环风仓。示意图如下: 

热端和冷端之间用圆形管道相连作为循环风通路,利用循环风机驱动循环风在管道中不断循环,系统方案图见下图。在空预器热端吸热后的循环风,会被加热成300℃左右的热风,热风流经外部循环风管道,再从下端进入空预器冷端,对冷端蓄热元件进行加热,放出热量,如此循环。每循环一次就完成一次吸放热。

构建循环风仓前对一次风过渡段进行改造,使改造后的一次风通道的一次风过渡段衔接;

循环风仓预留接口,以便此处引入热一次风,接口位置应满足加热位置要求,并避开吹灰器等其他装置;

循环风仓的形状不规则,其焊接处采用可靠密封,循环风仓与管道之间采用非金属膨胀节对接。

3)循环风管道

根据合理的风速范围选取管道直径,满足循环风量的需要。在空预器端通过非金属矩形膨胀节和循环风过渡段风道对接,在风机端和风机进出口对接;风机置于坚固平台上。外部管道为圆管道和矩形管道组成。如此,形成从空预器端上部经过中间管道及风机到下部冷端的封闭通道。

管道拐弯处设置成型弯头,弯头内壁采用用内贴陶瓷(焊接方式固定),同时保证陶瓷可靠固定。

管道与循环风仓、管道与循环风机之间都设膨胀节,管道中增加膨胀节数量满足管道布置需要,膨胀节选型除了考虑尺寸和膨胀量外,还考虑工作介质因素。

4)变频循环风风机

变频器具有远方/就地操作模式,具有工频/变频运行模式。为了减少在工频启动状态下对系统造成的冲击,设置软起动器。为了便于变频器的检修,在进线端安装隔离开关。

三、主要创新点

针对于空预器的堵塞机理,空预器冷端最低温度点,直接转至烟气侧时,冷端温度在酸结露区内,容易发生低温结露。本技术方案从空预器热端引出适量的循环风到空预器冷端的循环风仓采用为针对性加热方式,在蓄热元件转至烟气侧之前,提高冷端温度,使最低点高于酸结露点,避开酸结露区。通过本技术达到的目的是:①、大幅度提高冷端蓄热元件温度。②、对排烟温度的影响较小。③、对一、二次风机的出力无影响或影响较小。④、保证空预器的换热效率。⑤、不增大空预器漏风率。⑥、解决空预器积灰堵塞问题。

四、应用成效

与已有技术与现状相比,获得的有益成效是:

1)对冷端进行加热,通过调节循环风量可以使烟气侧冷端表面最低温度提高30~60℃左右;

2)空预器可长期稳定运行,烟气侧压差在1.2kPa左右,不发生堵灰;

3)空预器不堵灰之后,空预器换热效率提升,排烟温度较原有状况降低3℃,锅炉运行效率提高;

4)空预器的阻力下降,虽然增加了循环风机,但风机总电流下降;

五、可推广性

目前国内 300MW 及以上容量的燃煤机组,普遍存在空气预热器堵塞问题,不仅严重影响机组的安全运行,同时还会影响空预器的换热效果,使锅炉排烟温度升高、效率下降,影响机组的经济运行。本项目技术是对低氮脱硝技术的一种补充,能有效地解决了低氮改造引起的空预器堵灰,实现节能降耗,有力地支持了我国电站锅炉超低排改造工作,必将得到广泛应用。(供稿单位:湖南大唐节能科技有限公司)