[發明專利]燃煤電廠多熱源互補式空氣預熱器防堵塞系統及方法

在審

• 申請號: 202110233055.7
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113280363A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 周燁
• 申請（專利權）人: 周燁
• 主分類號: F23L15/04
• 分類號: F23L15/04;F28G9/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 李文濤

本發明提出一種燃煤電廠多熱源互補式空氣預熱器防堵塞系統及方法，該系統包括防堵塞分倉、熱一次風連接風道、熱二次風連接風道、三通和循環風機；熱一次風連接風道一端連接于燃煤電廠的熱一次風主風道，用于輸送熱一次風主風道的熱風；熱二次風連接風道一端連接于燃煤電廠的熱二次風主風道，用于輸送熱二次風主風道的熱風。本發明使熱源同時采用熱一次風和熱二次風，能夠對多熱源情況的風量實現自動互補調節，降低能耗。

技術領域

本發明公開了一種應用于燃煤電廠的多熱源互補式空氣預熱器防堵塞的系統及方法。

背景技術

2014年9月12日，國家發改委、環保部、國家能源局聯合印發的《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014～2020年)》明確了新建煤電機組的節能目標：全國新建燃煤發電機組平均供電煤耗低于300克/千瓦時；東部地區新建燃煤發電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值，中部地區新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值。在這樣的背景條件下，燃煤機組的污染物排放限制為：二氧化硫35mg/m³，氮氧化物濃度小于50mg/Nm³，煙塵濃度小于5mg/Nm³。經過幾年的技術升級，目前國內絕大部分燃煤電廠已經完成了超低排放改造。但是超低排放帶來的另一個嚴重問題慢慢變成了現在困擾燃煤電廠運行的難題：即由于機組負荷、工況變化較大而引起的脫硝系統氨逃逸變大，逃逸的氨與煙氣中的二氧化硫反應生成硫酸氫銨，從而造成硫酸氫銨堵塞。硫酸氫銨在146-207℃之間是粘性極大的鼻涕狀液體，粘附在空氣預熱器蓄熱元件表面，形成堵塞，引起三大風機負荷上升，壓差增大，嚴重的甚至造成停機。硫酸氫銨的沉積對空氣預熱器造成的堵塞已經成為影響機組穩定運行的一大難題。

空氣預熱器是空氣進入爐膛燃燒之前與煙氣進行換熱的一個裝置，目的是提高入爐燃燒的空氣溫度，進而節約煤炭消耗量。主流的空氣預熱器是回轉式的，在空氣預熱器內部填充高效的蓄熱元器件，通過空氣預熱器本身的轉動，在煙氣端蓄熱，然后在空氣側放熱，達到能量轉移的目的。在空氣預熱器內部，沿著縱向分布，隨著溫度梯度不同，分別會沉積三氧化硫SO₃、硫酸氫銨等粘性物質。SO₃在酸露點130℃左右會很快氣化，而硫酸氫銨則需要207℃。從高度上來說，SO₃一般在蓄熱元件冷端300mm高度以內沉積，硫酸氫銨則沉積在300-800mm高度區間。

為了解決空氣預熱器中硫酸氫銨的堵塞難題，針對空氣預熱器本體提出過很多改造思路，大部分技術路線都是利用現有熱源(一般是熱二次風)引入到空氣預熱器冷端，形成一個局部溫度大于207℃的高溫區域，及時將沉積下來的硫酸氫銨氣化。順利氣化硫酸氫銨需要兩個必要調節：一是有能帶來足夠熱量的熱源風，二是熱源風具備很高的流速，可以快速通過蓄熱元件的阻礙抵達硫酸氫銨的沉積區域。

如果硫酸氫銨在沉積下來短時間無法氣化，則隨著時間推移，硫酸氫銨會與飛灰形成板結效應，且板結效應不可逆。一旦板結形成，就很難通過熱源氣化的方式進行去除。這也是為何硫酸氫銨堵塞變成普遍問題的原因。

燃煤電廠超低排放改造后，空氣預熱器結垢、堵塞問題十分突出。究其原因，一方面，為控制NOx排放濃度滿足超低排放標準要求，脫硝催化劑用量增大，更多的SO₂被氧化成SO₃，煙氣中SO₃的體積濃度增大，煙氣酸露點隨之提高，空氣預熱器冷端低溫腐蝕加劇；另一方面，超低排放背景下，由于SCR的脫硝效率一般需達到90％左右才能滿足超低排放標準要求，氨氮摩爾比的均勻性難以保證，極易出現局部氨氮摩爾比遠遠超過標準要求的情況，導致氨逃逸率大的現象普遍存在，逃逸的NH₃與煙氣中的水蒸氣和SO₃進一步生成硫酸氫銨(NH₄HSO₄)，其在溫度為146～207℃范圍內，呈熔融狀，粘性極大，易吸附在飛灰表面，最終粘附在空氣預熱器蓄熱元件表面。