[发明专利]用于热交换器的复合清洁系统

说明书

技术领域

本公开涉及清洁热交换器的方法，更具体地，涉及用于热交换器的复合清洁系统，该复合清洁系统是为了解决：当使用选择性催化还原(SCR)方法来去除在锅炉等的燃烧期间生成的废气中所包含的氮氧化物时，由于硫酸氢铵附着至空气预热器等的热交换器所引起的操作困难或停机的问题，其中，硫酸氢铵是在未反应的氨与废气中的三氧化硫彼此结合时而生成的并且其阻塞了废气的通道，空气预热器安装在SCR设备的后部。

背景技术

氮氧化物，作为造成环境危害的污染物，应该在被排放至空气中之前被去除，其中氮氧化物包括在当煤、油、燃气或易燃材料等在燃烧机中燃烧时所生成的废气中。

为了去除废气中所包含的氮氧化物，使用了将诸如氨的还原剂直接喷射到锅炉中的选择性非催化还原(SNCR)方法，或者将还原剂喷射到锅炉后部的选择性催化还原(SCR)方法。由于SNCR方法脱氮效率低，因而主要使用SCR方法。

SCR方法是这样的方法：通过在将氮氧化物与诸如氨的还原剂混合之后经过催化剂，而将废气中包含的氮氧化物(NO_x)转换成氮和水。

图1示出了在动力装置或诸如工业锅炉的燃烧机中使用的防污控制装置的总体布局。根据图1，从锅炉排放的废气依次穿过省煤器、选择性催化还原(SCR)设备的催化剂层、空气预热器、电除尘器以及烟气脱硫器，从而经由烟囱排出。

通常，通过煤或重油在锅炉中燃烧而生成的废气包括二氧化硫(SO₂)和三氧化硫(SO₃)。如以下化学方程式1，二氧化硫在经过脱氮催化剂期间被部分氧化成三氧化硫，如此，在经过SCR设备之后废气中三氧化硫的浓度增加。

2SO₂+O₂→2SO₃(1)

同时，如以下化学方程式2，废气中存在水，同时供给至SCR设备的氨与三氧化硫和水部分反应，从而生成硫酸氢铵。

NH₃+SO₃+H₂O→NH₄HSO₄(2)

硫酸氢铵降低催化剂的活性，腐蚀SCR设备后面的设施，并且由于堵塞了热交换器中用于催化剂的孔和用于废气的通道而增加锅炉中的压力损失。为此，在SCR设备的操作期间，通常将未反应氨的排放浓度限制成等于或小于2ppm至3ppm。然而，虽然这样进行限制，但是在SCR设备的操作期间，各种装置的热交换器中也经常发生堵塞问题。

为此，在一些动力装置中，在热交换器处，具体在空气预热器处进一步设置实时高压水清洁设备，以定期去除堵塞物，其中清洁设备包括图2所示的吹灰器。然而，喷射高压水损坏了热元件的涂覆层，因此空气预热器中的阻塞问题变严重。这可能不是有效的清洁方法。概括地说，虽然高压水清洁设备具有150kg/cm²g至200kg/cm²g的非常高的工作压力，但是在空气预热器中存在严重堵塞问题的情况下，即使是300kg/cm²g的压力可能也不足以解决堵塞问题。

另外，如图2所示，当使用高压水进行清洁时，大量的水可能在诸如电除尘器的后续设备中流动，从而损坏这些设备。为了防止后续元件损坏，如图3所示，还可以设置排水系统。然而在这种情况下，不可能从根本上避免由水引起的破坏。

为此，与本公开相同的发明人已公开了一种干冰清洁设备，该干冰清洁设备安装在空气预热器的废气入口前面，以通过喷射干冰丸去除污染物(第10-2011-0096603号韩国专利申请公开)。图4是示出第10-2011-0096603号韩国专利申请公开中所披露的、使用干冰清洁设备去除空气预热器中的硫酸氢铵的系统的框图。

图5示出了在图4的干冰清洁设备中使用干冰丸去除附着在热元件上的硫酸氢铵的过程。干冰丸利用高压(或低压)空气从干冰清洁设备高速喷射出，以撞击空气预热器的热元件表面。干冰丸在超低温(例如-78℃)下使附着在热元件上的硫酸氢铵迅速冻结，然后硫酸氢铵由于其与环境空气之间的温差而收缩，从而形成大量的硫酸氢铵裂缝。干冰丸渗入硫酸氢铵的裂缝中，同时发生升华从而使体积扩张等于或大于800倍，进而提升以使仅硫酸氢铵与热元件的表面分离。如上文所述，低温冻结的污染物通过干冰清洁设备的风压容易地与表面分离，从而通过空气预热器的后部排出。