[发明专利]锅炉的等熵式空气换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锅炉的空气换热器。

背景技术

2004年在哥本哈根会议上中国宣布截止至2020年中国碳减排降至1996年碳排放的40%。由于目前锅炉普遍采用SCR脱硝技术，所谓SCR脱硝技术就是在锅炉省煤器后、回转式空预器上方进口烟道内设置脱硝装置，利用锅炉省煤器后的300℃～400℃烟气温度，在催化剂作用下喷入稀释后的氨气与原烟气中的氮氧化物发生化学反应，生成氮气和水蒸汽，以此降低NO_X排放！由于脱硝技术的局限，设计上允许≤3ppmV的氨逃逸，在运行方面目前尚未有可靠的操作方法控制氨逃逸在设计范围内，氨逃逸量普遍超标！由于逃逸的氨气与锅炉烟气反应生成的硫酸氰氨，其凝结温度随逃逸量浓度的上升而升高，硫酸氰氨凝结后的浓状液体既具有强烈的腐蚀性，又粘接烟气灰尘，而在脱硝装置下游现仅有回转式空预器一个换热装置，凝结后的浓状液体堵塞在空预器狭窄的受热面中，因而空预器受热面既要更换为抗腐蚀性强但传热系数较低的双面镀陶瓷受热面，又必须增加整体受热面积，使锅炉排烟温度处在受控范围，确保下游布袋除尘器等安全运行，因而造成下游的回转式空预器因脱硝而增加的密集受热面结构阻力较大，因硫酸氰氨凝结相变为液体，其结果沾灰、腐蚀、将空预器受热面堵塞，不仅锅炉烟-风通道堵塞，排烟热损失较大，锅炉热效率较低，锅炉烟温、风温的调节幅度有限，锅炉被迫降负荷运行，而且也增加了锅炉送风机和引风机的能耗。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种锅炉的等熵式空气换热器，它不仅能大幅降低排烟热损失、增加锅炉烟风系统温度的调节能力、提高锅炉热效率，而且减轻原回转式空预器换热压力，彻底解决脱硝产生的硫酸氰氨腐蚀、堵塞等问题，并降低锅炉能耗，实现最大化的节能、减排。

为达到上述目的，本发明的锅炉的等熵式空气换热器，其特征在于包括设于锅炉回转式空气预热器上方出口空气侧风道内的放热管系、设于锅炉回转式空预器上方进口烟道内并位于脱硝装置下方的吸热管系，吸热管系和放热管系均通过各自的弯头相连，吸热管系和放热管系的两侧均固设有数组鳍片板，吸热管系的一端与吸热进口联箱相连，该吸热进口联箱通过管路及进水阀与锅炉省煤器进口联箱相连，该吸热进口联箱还设有排水管及排水阀；放热管系的两端分别通过管路与放热进口联箱和凝结水联箱相连，放热进口联箱与吸热管系的另一端相连，在放热进口联箱上设有排汽管，在排汽管上设有排汽阀，凝结水联箱与吸热进口联箱通过管路连接，并在该管路上设有调节阀；放热进口联箱、放热管系和凝结水联箱高于吸热进口联箱和吸热管系。

本发明使用时，关闭排水阀，打开进水阀和排汽阀，将省煤器进口联箱内的高压水注入吸热管系和放热管系，直至排汽阀有水溢出（目的将吸热管系和放热管系及各管内空气驱尽，使循环管内不能存在不凝汽体形成汽塞和水塞,便于工作时保证水汽自然循环安全），再关闭进水阀和排汽阀，打开排水阀放水至要求水位（水位以淹没吸热管系为准）再关闭排水阀，这时吸热管系水位以上的管路及放热管系、放热进口联箱和凝结水联箱内均没有水，为一定的真空状态；随着锅炉升温，回转式空预器上方进口烟道内烟气温度逐渐升高，对吸热管系内的水进行加热，根据卡偌循环定律，在闭合回路中只要同时出现冷源和热源，就能实现热胀冷缩的闭合循环过程，实现等熵的周而复始热交换过程，水受热汽化后上升进入放热进口联箱和放热管系，通过放热管系与回转式空气预热器出口空气侧风道内的二次风换热后形成冷凝水进入凝结水联箱，凝结水在水位压头的作用下自动流入吸热进口联箱和吸热管系，从而形成水汽自然循环；调节阀用以调节凝结水流量，使水位保持稳定；二次风被加热后通过热二次风箱进入炉膛助燃或制粉；吸热管系和放热管系两侧的鳍片板，可增加传热面积，提高换热效果；

作为本发明的进一步改进，所述吸热管系和放热管系两侧的数组鳍片板为对称的等间距纵向鳍片板；可均衡烟气或空气流量，起到导流作用，减小结构阻力；

作为本发明的进一步改进，在吸热管系的另一端与放热进口联箱之间还设有吸热出口联箱，吸热出口联箱的通过管路分别与两端的吸热管系和放热进口联箱相连；可均衡进入放热进口联箱的蒸汽压力；

作为本发明的进一步改进，所述连接吸热出口联箱和吸热管系的管路为数组管排，每组管排的两侧均固设有数组对称的等间距纵向鳍片板；管排内的蒸汽在该区域被烟气加热产生具有一定过热度的、体积得以膨胀的饱和蒸汽，可进一步提高换热效果，纵向鳍片板可减小结构阻力；