一种用于灵活性运行方式下空预器积灰治理系统的制作方法

1.本实用新型涉及空气预热器积灰治理技术领域，特别是涉及一种用于灵活性运行方式下空预器积灰治理系统。


背景技术：

2.电力行业随着新能源占比的不断加大，传统燃煤机组的角色由“支撑型”电源转变为“调峰型”电源，更多的以灵活性运行的方式发挥调节性电源的作用。而在灵活性运行方式下，空气预热器运行的温度降低、脱硝系统氨逃逸量增大以及不同燃煤的含硫量波动大等因素，均会加剧空气预热器的nh4hso4沉积问题。空气预热器堵灰会导致其换热能力降低、流动阻力增大等问题，进而导致机组效率降低、耗电量增大、运行稳定性降低等一些列问题，严重威胁机组的安全及经济运行。
3.而目前解决空气预热器nh4hso4沉积所引发的堵灰问题的措施主要包括降低氨逃逸、优化空预器结构、改造空预器系统、优化空预器运行方式等。但是，以上措施均未能较好地上解决空预器nh4hso4沉积的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种用于灵活性运行方式下空预器积灰治理系统，以解决上述现有技术存在的问题，在防止空气预热器堵灰的同时，最大限度的提高了空气预热器的换热效率。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.本实用新型提供一种用于灵活性运行方式下空预器积灰治理系统，解决了空气预热器在灵活性运行条件下nh4hso4沉积及nh4hso4去除的难题；包括通过管路依次连通的燃煤锅炉、scr脱硝系统和烟气在线监测系统，所述烟气在线监测系统末端与空气预热器的烟气侧连通，所述空气预热器的烟气侧末端连接有烟气排放系统；所述空气预热器的空气侧分别连接有一次风管和二次风管，所述一次风管穿过所述空气预热器的空气侧后连接有磨煤机，所述磨煤机与所述燃煤锅炉一端连接；所述二次风管穿过所述空气预热器的空气侧后与所述燃煤锅炉另一端连接；所述一次风管和二次风管上分别连接有与所述空气预热器的空气侧并行设置的风量调节装置；所述空气预热器上安装有与控制系统连接的空气预热器状态在线监测系统；所述空气预热器内安装有蓄热体。
7.可选的，所述风量调节装置包括第一调节部和第二调节部；所述第一调节部包括第一支路，所述第一支路一端与位于所述空气预热器的空气侧进风端的一次风管连通，所述第一支路另一端与位于所述空气预热器的空气侧出风端的一次风管连通，所述第一支路上连接有与所述空气预热器并行设置的一次风蒸汽换热器；所述第一支路上安装有一次风旁路调节阀；所述第二调节部包括第二支路，所述第二支路一端与位于所述空气预热器的空气侧进风端的二次风管连通，所述第二支路另一端与位于所述空气预热器的空气侧出风端的二次风管连通，所述第二支路上连接有与所述空气预热器并行设置的二次风蒸汽换热
器；所述第二支路上安装有二次风旁路调节阀。
8.可选的，所述一次风蒸汽换热器和二次风蒸汽换热器一端分别通过管道与疏水扩容器连接，所述一次风蒸汽换热器和二次风蒸汽换热器另一端分别通过管道与过热蒸汽管连通；所述一次风蒸汽换热器与所述过热蒸汽管连通的管道上安装有一次风加热蒸汽调节阀，所述二次风蒸汽换热器与所述过热蒸汽管连通的管道上安装有二次风加热蒸汽调节阀。
9.可选的，所述烟气排放系统包括与所述空气预热器的烟气侧末端连接的烟气冷却器，所述烟气冷却器末端连接有烟气除尘器，所述烟气除尘器末端连接有烟囱。
10.本实用新型还提供一种用于灵活性运行方式下空预器积灰治理方法，包括如下步骤：
11.步骤一，启动燃煤锅炉；烟气在线监测系统实时测量烟气流量、烟气温度、烟气中so3浓度、氨逃逸浓度；空气预热器状态在线监测系统实时计算空气预热器烟气侧、空气侧及蓄热体温度场分布以及衡量空气预热器积灰程度的积灰系数；
12.步骤二，开启一次风管和二次风管，一次风经过空气预热器加热后送入到磨煤机，然后携带磨制后的煤粉进入燃煤锅炉，二次风经过空气预热器加热后送入到燃煤锅炉；
13.步骤三，空气预热器状态在线监测系统将蓄热体冷段顶点温度与nh4hso4的沉积温度进行比对，并生成控制指令；当蓄热体冷段顶点温度低于nh4hso4的沉积温度时，加大一次风旁路调节阀、二次风旁路调节阀开度，以提高空气预热器蓄热体冷段顶点温度，当蓄热体冷段顶点温度高于于nh4hso4的沉积温度时，减小一次风旁路调节阀、二次风旁路调节阀开度，以降低空气预热器蓄热体冷段顶点温度；
14.步骤四，积灰在线熔解去除，在空气预热器状态在线监测系统所计算的积灰系数高于设定阈值时，改变系统的运行方式和参数，进行积灰的熔解去除工作；加大一次风旁路调节阀、二次风旁路调节阀的开度，降低进入空气预热器的冷却风量，提高空气预热器的冷段蓄热体温度，直至达到nh4hso4的熔解温度，将nh4hso4熔解进而去除积灰。
15.可选的，步骤二、步骤三和步骤四中，根据工况需要，随时调节一次风加热蒸汽调节阀和二次风加热蒸汽调节阀的开度，改变进入磨煤机的一次风温度以及送入燃煤锅炉的二次风温度。
16.现有的方法均无法实现对低温腐蚀的精确判断以及准确控制，并且不能够同时做到低温腐蚀堵灰前的精准预防、堵灰后的有效消除。本实用新型上述方法，通过在线监测空气预热器入口烟气的参数，进而得到nh4hso4的沉积温度；并通过空气预热器在线监测模块，计算出空气预热器蓄热体的温度场，从而得到蓄热体镀搪瓷原件冷段顶部的温度。通过控制旁路空气调节阀的开度，保证蓄热体的温度高于沉积温度。通过此方法，在防止空气预热器堵灰的同时，最大限度的提高了空气预热器的换热效率。当在线监测模块检测到空气预热器存在堵灰情况时，可通过控制旁路空气调节阀开度，使得蓄热体温度高于nh4hso4的融解温度，进而将nh4hso4积灰融解。
17.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.本实用新型可以准确控制空气预热器蓄热体冷段温度，从而避免nh4hso4，在避免abs的同时，最大限度的降低空气预热器排烟温度，提高燃煤锅炉的效率，使得经济收益最大化。本实用新型特别在灵活性运行的深度调峰工况下，此时空气预热器整体温度降低、上
游氨逃逸增大，空气预热器堵灰的风险增大，本实用新型可大幅提高蓄热体温度，避免abs。同时，利用过热蒸汽加热旁路空气，可在避免abs的前提下进一步提高一次热风温度、二次热风温度，提高锅炉在深度调峰工况下的稳燃能力，提升机组的深度调峰能力。过热蒸汽加热旁路系统，可大幅提高此系统的工况适用性，以及工况调整的灵活性。此外，本实用新型能够监测空气预热器的积灰情况，并采用在线熔解的方式，避免停机冲洗，提高了燃煤机组运行的稳定性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型用于灵活性运行方式下空预器积灰治理系统布置示意图；
21.附图标记说明：1-燃煤锅炉，2-scr脱硝系统，3-烟气在线监测系统，4-空气预热器，5-空气预热器状态在线监测系统，6-烟气冷却器，7-烟气除尘器，8-磨煤机，9-一次风蒸汽换热器，10-二次风蒸汽换热器，11-疏水扩容器，12-一次风旁路调节阀，13-二次风旁路调节阀，14-一次风加热蒸汽调节阀，15-二次风加热蒸汽调节阀，16-烟囱，17-一次风管，18-二次风管，19-第一支路，20-第二支路，21-过热蒸汽管。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.本实用新型的目的是提供一种用于灵活性运行方式下空预器积灰治理系统，以解决上述现有技术存在的问题，在防止空气预热器堵灰的同时，最大限度的提高了空气预热器的换热效率。
24.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
25.如图1所示，本实用新型提供一种用于灵活性运行方式下空预器积灰治理系统，解决了空气预热器在灵活性运行条件下nh4hso4沉积及nh4hso4去除的难题；包括通过管路依次连通的燃煤锅炉1、scr脱硝系统2和烟气在线监测系统3，烟气在线监测系统3末端与空气预热器4的烟气侧连通，空气预热器4的烟气侧末端连接有烟气排放系统，烟气排放系统包括与空气预热器4的烟气侧末端连接的烟气冷却器6，烟气冷却器6末端连接有烟气除尘器7，烟气除尘器7末端连接有烟囱16；空气预热器4的空气侧分别连接有一次风管17和二次风管18，一次风管17穿过空气预热器4的空气侧后连接有磨煤机8，磨煤机8与燃煤锅炉1一端连接；二次风管18穿过空气预热器4的空气侧后与燃煤锅炉1另一端连接；一次风管17和二次风管18上分别连接有与空气预热器4的空气侧并行设置的风量调节装置；空气预热器4上安装有与控制系统连接的空气预热器状态在线监测系统5；空气预热器4内安装有蓄热体。
26.具体的，风量调节装置包括第一调节部和第二调节部；第一调节部包括第一支路19，第一支路19一端与位于空气预热器4的空气侧进风端的一次风管17连通，第一支路19另一端与位于空气预热器4的空气侧出风端的一次风管17连通，第一支路19上连接有与空气预热器4并行设置的一次风蒸汽换热器9；第一支路19上安装有一次风旁路调节阀12；第二调节部包括第二支路20，第二支路20一端与位于空气预热器4的空气侧进风端的二次风管18连通，第二支路20另一端与位于空气预热器4的空气侧出风端的二次风管18连通，第二支路20上连接有与空气预热器4并行设置的二次风蒸汽换热器10；第二支路20上安装有二次风旁路调节阀13。一次风蒸汽换热器9和二次风蒸汽换热器10一端分别通过管道与疏水扩容器11连接，一次风蒸汽换热器9和二次风蒸汽换热器10另一端分别通过管道与过热蒸汽管21连通；一次风蒸汽换热器9与过热蒸汽管21连通的管道上安装有一次风加热蒸汽调节阀14，二次风蒸汽换热器10与过热蒸汽管21连通的管道上安装有二次风加热蒸汽调节阀15。
27.烟气在线监测系统3实时测量烟气流量、烟气温度、烟气中so3浓度、氨逃逸浓度，烟气在线监测系统3测量到nh3浓度、so3浓度，并由计算得到前工况下nh4hso4的沉积温度。已知nh3浓度、so3浓度，nh4hso4的生成温度可由下式计算：
28.p
nh3
(atm)*p
so3
(atm)＝2.97*10
13
*e
(-54950/rt)
29.其中p
nh3
(atm)表示nh3浓度(ppm)；p
so3
(atm)表示so3浓度，r为通用气体常数((1.987cal/k-mol))；t为气体温度(k)。
30.空气预热器状态在线监测系统5可精确计算空气预热器散热体温度场，并将蓄热体冷段顶点温度与上文所得的nh4hso4的沉积温度进行比对，并生成控制指令。当蓄热体冷段顶点温度低于nh4hso4的沉积温度时，加大一次风旁路调节阀12、二次风旁路调节阀13开度，以提高空气预热器蓄热体冷段顶点温度。同时，视运机组运行工况需要，开大一次风加热蒸汽调节阀14，二次风加热蒸汽调节阀15，以提高进入磨煤机8的一次风温度，同时，提高送入燃煤锅炉1的二次风温度，提高其燃烧温度场。而温度较高的烟气，可通过烟气冷却器6来将其热量回收，降低排烟温度。当蓄热体冷段顶点温度高于于nh4hso4的沉积温度时，减小一次风旁路调节阀12、二次风旁路调节阀13开度，以降低空气预热器蓄热体冷段顶点温度，降低排烟温度，提高燃煤锅炉1的效率，同时，视运机组运行工况需要，改变一次风加热蒸汽调节阀14，二次风加热蒸汽调节阀15。
31.本实用新型还提供一种用于灵活性运行方式下空预器积灰治理方法，包括如下步骤：
32.步骤一，启动燃煤锅炉1，燃煤锅炉1出口烟气通过scr脱硝系统2，经过脱硝反应后的烟气经过烟气监测系统3，后进入到空气预热器4，后依次流过烟气冷却器6、烟气除尘器7、烟囱16；烟气在线监测系统3实时测量烟气流量、烟气温度、烟气中so3浓度、氨逃逸浓度；空气预热器状态在线监测系统5实时计算空气预热器烟气侧、空气侧及蓄热体温度场分布以及衡量空气预热器积灰程度的积灰系数；
33.步骤二，开启一次风管17和二次风管18，一次风经过空气预热器4加热至320℃左右送入到磨煤机8，然后携带磨制后的煤粉进入燃煤锅炉1。同时，通过一次风旁路调节阀12以及一次风加热蒸汽调节阀14来调节空气预热器蓄热体冷段温度以及进入磨煤机8的温度。二次风经过空气预热器4加热至320℃左右送入到燃煤锅炉1。同时，通过二次风旁路调
节阀13以及一次风加热蒸汽调节阀15来调节空气预热器蓄热体冷段温度以及进入磨煤机8的温度；
34.步骤三，空气预热器状态在线监测系统将蓄热体冷段顶点温度与nh4hso4的沉积温度进行比对，并生成控制指令，具体的，当蓄热体冷段顶点温度低于nh4hso4的沉积温度时，加大一次风旁路调节阀12、二次风旁路调节阀13开度，以提高空气预热器蓄热体冷段顶点温度；当蓄热体冷段顶点温度高于于nh4hso4的沉积温度时，减小一次风旁路调节阀12、二次风旁路调节阀13开度，以降低空气预热器蓄热体冷段顶点温度。
35.步骤四，积灰在线熔解去除：在空气预热器状态在线监测系统5所计算的积灰系数高于设定阈值时，改变系统的运行方式和参数，进行积灰的熔解去除工作。硫酸氢铵的开始挥发温度为173.3℃，323℃以上开始大量挥发。通过加大一次风旁路调节阀12、二次风旁路调节阀13的开度，降低进入空气预热器4的冷却风量，提高空气预热器的冷段蓄热体温度至170～190℃，达到硫酸氢铵的熔解温度，将硫酸氢铵熔解进而去除积灰。同时，开大一次风加热蒸汽调节阀14，二次风加热蒸汽调节阀15的开度，以提高进入磨煤机8的一次风温度以及送入燃煤锅炉1的二次风温度，保证送入锅炉的工质参数正常，完成无扰动的硫酸氢铵去除工作。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。