[实用新型]一种分控相变空气预热系统有效

专利信息
申请号: 201320053643.3 申请日: 2013-01-30
公开(公告)号: CN203147804U 公开(公告)日: 2013-08-21
发明(设计)人: 郝江平;李静海;刘新华;闫润生;梁世强 申请(专利权)人: 中国科学院过程工程研究所
主分类号: F23L15/00 分类号: F23L15/00
代理公司: 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人: 巩克栋
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 相变 空气 预热 系统
【说明书】:

技术领域

实用新型属于锅炉烟气和生产工艺尾气的热回收利用技术领域,特别针对锅炉的空气预热技术领域,具体地说,涉及一种分控相变空气预热系统。

背景技术

传统空气预热器始终存在低温腐蚀与热效率的耦合问题。将更多烟气热量传递给空气可以提高系统热效率,但降低了排烟温度更易使传热面发生低温腐蚀,同时造成严重堵灰,反过来降低了传热效率。如果提高排烟温度,虽然可以减轻低温腐蚀的危害,但系统热效率降低。

目前锅炉的空气预热方法主要为两种方式,一种采用再生式空气预热器,一种采用表面式空气预热器。再生式空气预热器主要采用回转蓄热式空气预热器,其主要优点是:对换热面低温腐蚀、磨损和通道堵灰的耐受力较强,体积较小;其主要缺点是:漏风率大,换热效率较低,结构复杂,运行操作要求高,故障率高;表面式空气预热器主要采用管式空气预热器,其优缺点几乎正好和回转式空气预热器相反。

为了解决低温腐蚀和堵灰的困扰,当前锅炉大多选用效率较低的回转式空气预热器。为了防止低温腐蚀和同时产生的严重堵灰,回转式空气预热器的低温段蓄热元件采用换热能力较低的耐腐蚀性材料,并将蓄热元件设计为通流间隙较大的结构,这样既降低了设备的换热能力,同时也增加了设备造价。回转空气预热器由于换热面的回转加热和冷却过程存在换热周期性的非稳态特征,由此产生换热面温度分布很大的不均匀性;随着转子的旋转,在由空气侧转入烟气侧的换热面温度最低,而转出烟气侧的换热面温度最高,这样往往在换热面温度低的位置发生低温腐蚀,而在换热面温度高的位置又致使排烟温度过高。

由于烟气脱硝后的露点往往降低,特别是在低负荷运行时,空气预热器发生低温腐蚀和粘性堵灰的可能性大大增加;现有技术采用传统回转式空气预热器在尾部换热面增加耐腐性的措施,但无论采用陶瓷材料还是防腐蚀金属材料,其传热性能均下降,不仅造价高,也难以较彻底解决粘性堵灰问题;堵灰不仅造成系统阻力增大、漏风增大,也降低了空预的换热能力,增大排烟损失。

漏风大是回转空气预热器一大弱点,漏风不仅造成烟、风道风机的电耗损失、漏入烟气的空气携带的显热损失,同时烟气中混入冷空气致使烟气温度偏低,造成空气预热器传热温差降低,从而增大了烟气排烟热损失;通过蓄热进行间接式换热的传热能力低也是回转空气预热器一大弱点,其传热系数通常只有表面式换热器的一半左右。另外,受空预器入口烟道结构的影响,烟气中灰粒分布、流动存在着不均匀性,由于换热面的回转运动,即使局部的较重冲刷也往往造成空预器换热面的大面积磨损。

由于煤种、设备状况、季节和机组负荷的变化,以及设计误差等原因,实际运行中空气预热器后的排烟温度常常偏离设计工况下的设计值较多,由于传统空气预热器均根据设计工况采用固定的设计参数,换热设备的换热能力不可调节。因而,或者由于锅炉排烟温度过高,造成能耗损失很大,或者由于排烟温度过低造成空气预热器的低温腐蚀。

为了弥补现有空气预热器的上述缺点,目前多采用在空气预热器前或后增设余热回收装置的办法来部分地解决空气预热中的耦合问题。比如已经应用较多的低压省煤器技术,主要通过在空气预热器前或后布置管式换热器,将烟气的余热加热管内介质凝结水,凝结水升温后返回汽机低压回热系统,可排挤部分汽轮机的低压抽汽去做功发电。该系统较为简单,换热能力较高,但由于排挤抽汽的参数较低,循环热效率很低,实际将大部分烟气回收的余热都从冷却塔排走,余热利用的经济性很差。另外,如果换热面布置在空气预热器后,则很容易发生低温腐蚀,布置在空气预热器前,则凝结水容易发生汽化,同时使空气预热器的换热能力降低。为了控制低温腐蚀问题,也有采用相变式低压省煤器的系统,但余热利用的经济性降低。还有的相变式余热回收系统用来加热锅炉的进风,以提高余热利用的经济性和提高空气预热器的防低温腐蚀能力,但由于其自然循环方式等原理上的不足,换热面布置困难,空气加热器只能布置在送风机的入口,往往只适合在冬季运行,而夏季排烟温度高时,由于风机温度等因素和空预传热温差的影响反而不能充分利用,造成余热利用的整体经济性不高。

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