[发明专利]一种管式空气预热器防低温结露及堵灰的方法及系统

说明书

本发明公开了一种管式空气预热器防低温结露及堵灰的方法与系统。管式空气预热器防低温结露及堵灰的方法，采用不少于四组独立的换热单元并联组成管式空气预热器，各组换热单元的空气不窜流，且每组换热单元的冷空气量能在线调节，当一组换热单元中的冷空气量调小时，此换热单元内部和出口烟气温度上升，从而使此换热单元的凝露气化、粘附的飞灰在高温下变得松散。本发明可通过轮流改变各组换热单元的烟空比，提高其相应排烟温度，气化管式空气预热器换热管壁面的凝露，从而避免腐蚀、堵灰等问题，延长使用寿命，提高换热效率，降低流动阻力，减少风机电耗。

技术领域

本发明涉及一种管式空气预热器防低温结露及堵灰的方法及系统，属空气预热器技术领域。

背景技术

管式空气预热器是中小型燃煤、燃油、燃气锅炉烟道尾部的一种常见间壁式换热设备，一般由多个换热管箱及相应风烟道组成，每个换热管箱由多根换热管和其两端的管板组成；它利用锅炉烟气的热量来加热炉膛燃烧所需的空气，以此来提高锅炉的效率。

管式空气预热器回收了烟气中的热量，使烟气温度沿流动方向不断降低，这一过程烟气中部分成份可能由气态转变为液态或固态，与烟气中的飞灰共同粘附在空气预热器换热管壁面上，影响传热效率、降低锅炉效率，减小烟气流通截面，造成烟气系统阻力、引风机电耗上升，严重时甚至造成停炉事故。

管式空气预热器按换热管布置型式分为立式和卧式，其中立式广泛应用于中小型燃煤锅炉，而卧式常应用于燃油、燃气锅炉(部分燃煤的循环流化床锅炉也采用卧式结构)。

中小型燃煤锅炉应用的典型的立式空气预热器由两台送风机提供空气，对称布置，一般分为高温空气预热器和低温空气预热器，高温空气预热器布置在低温省煤器之前，而低温空气预热器布置在低温省煤器之后。从中间流出后进入中温段换热管箱，其设计为两个行程，两侧采用外部风箱连通，热空气最终从低温空气预热器上部中间流出。

立式空气预热器烟气从管内流通，空气从管外吸热，这种布置方式在燃煤锅炉上应用有利于减弱积灰倾向；但管式空气预热器积灰的问题仍很普遍，尤其在燃煤锅炉上较为常见，究其原因，一方面与燃煤中含硫有关，另一方面与锅炉配备的脱硝设施有关。

燃煤中的硫份在燃烧后部分转化为三氧化硫(SO₃)，与烟气中水蒸气(H₂O)反应生成硫酸蒸汽(H₂SO₄)，当空气预热器内烟气温度低于酸露点时(一般为95～160℃，与烟气中SO₃浓度密切相关)，硫酸蒸汽将凝结，与飞灰一起附着在换热管壁面上。

为了减少NOx排放，锅炉普遍配备脱硝设备，一般采用选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)或SCR+SNCR联合的技术路线，但不管采用哪种技术路线，都需要向空气预热器上游烟气中喷入还原剂(液氨、尿素或氨水)，还原剂与NOx不会完全反应，从而造成脱硝系统氨(NH₃)逃逸的发生，逃逸的NH₃与烟气中SO₃生成硫酸氢铵(NH₄HSO₄)，该副产物在温度为146～207℃范围内，呈熔融状，极易与飞灰一起粘附在空气预热器换热管壁面。

此外，SCR所采用催化剂会使烟气中二氧化硫(SO₂)进一步氧化，生成SO₃，从而提高酸露点温度，且会生成更多的NH₄HSO₄，使空气预热器堵灰问题变得更为严重。

从机理上看，空气预热器堵灰主要由低温结露粘附飞灰导致。在燃油和燃气锅炉中，由于烟气中粉尘含量极微量，故允许选用卧式空气预热器，烟气从管外流通，空气从管内流通。但卧式空气预热器应用中同样面临低温结露的问题，一方面影响传热效率，另一方面凝露常造成换热管较快腐蚀。

发明内容