一种三段可逆式空预器及清除堵塞的方法

技术领域

本发明涉及气体热量交换技术领域，更具体的说是涉及一种三段可逆式空预器及清除堵塞的方法。

背景技术

空气预热器是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。空气预热器的作用，是将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。当前燃煤电站锅炉的空预器多为回转式空预器，以三仓回转空预器为例，三仓回转式空预器是一种蓄热式空预器，转子旋转时，烟气和空气交替流过蓄热元件，烟气流过时，受热面吸热，转到空气侧受热面再放热，将空气加热。三分仓回转式空预器分为三个通道，烟气通道一般占受热面的50％，空气通道占受热面的30％-40％，分为一次风道和二次风道，其余部分为密封区，用以防止漏风。

由于回转式空预器结构限制，其存在以下缺点：

1、漏风率高

由于结构的原因，进入空预器的一次风和二次风会泄漏到烟气中，不但浪费了一次风机和二次风机的功率，还降低了换热效率。三仓回转式空预器漏风率低于15％即视为合格，但实际使用中远高于这个标准，可见漏风的严重性。

2、堵塞严重

烟气脱硝过程中产生的硫酸氢氨，在空预器的低温区混合烟气中凝结沉积在换热元件上，造成换热效率下降的同时，增加空预器阻力，甚至堵塞，严重影响锅炉的正常运行。

3、转动部件耗能高

空预器内的换热元件是大量的钢片，总重量高达500多吨，传动系统驱动庞大的转动体水平旋转，消耗大量的能量。

4、检修工作量大

三仓回转式空预器结构复杂，旋转过程中磨损严重，再加上容易堵塞，所以检修维护工作量很大。

因此，如何提供一种三段可逆式空预器，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种三段可逆式空预器，解决漏风、耗能及检修工作量大的问题。

本发明提供的一种三段可逆式空预器，包括：彼此隔离互不连通的上层通道、中层通道及下层通道；多根热管自上而下依次贯穿所述上层通道、中层通道及下层通道，作为导热元件；热烟气在所述下层通道内由一端至另一端流动，经过所述热管热量交换形成冷烟气；冷一次风和冷二次风分别在中层通道和上层通道内沿与所述热烟气流动方向相反方向流动，经过所述热管换热形成热一次风和热二次风。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种三段可逆式空预器，彼此隔离互不连通的上层通道、中层通道及下层通道，三者无需连通解决了漏风的问题。多根热管自上而下依次贯穿所述上层通道、中层通道及下层通道，作为导热元件，无需转动的蓄热元件，降低了能源消耗，节省了能源，结构简单，易于维护检修，减少了维修的工作量。

进一步地，所述下层通道中部为换热区，所述换热区一端为热烟气入口区，另一端为冷烟气出口区；多根所述热管贯穿于所述换热区内。

进一步地，所述换热区内部由上至下依次为换热区一、换热区二，换热区三形成的换热流道；所述换热区一、换热区二，换热区三内均对应设置有双向换热导向门；所述热烟气入口区内设有入口双向导向门，所述冷烟气出口区内设有出口双向导向门；通过改变双向换热导向门、入口双向导向门及出口双向导向门的导向方向，改变换热流道内原有的高温区和低温度。

进一步地，所述中层通道及上层通道与所述下层通道结构相同；所述中层通道、上层通道及所述下层通道中所有的导向门同步切换，完成一次风和二次风流动方向的逆转。

进一步地，多根所述热管呈正六边形排列。

本发明的另一个目的在于提供了一种空预器清除堵塞的方法，空预器的烟气通道设置为连通的多个换热区，根据烟气出口温度的阈值，改变热烟气进入多个换热区的流通通道，切换原来的高温度为低温区，原来的低温度为高温区，利用高温清除原来低温区的沉积。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种空预器清除堵塞的方法，根据烟气出口温度阈值，改变原有低温区和高温区，进而利用高温清除烟气中的硫酸氢氨在原来低温区热管外壁上形成的沉积，不仅防止了堵塞，同时提高了换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种三段可逆式空预器的结构示意图；

图2附图示出了下层通道的结构示意图；

图3附图示出了下层通道内部的结构示意图(示出了切换前换热流道的示意图)；

图4附图示出了下层通道内部的结构示意图(示出了切换后换热流道的示意图)；

图5附图示出了下层通道及内部热管的布置结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

由于回转式空预器结构限制，其存在以下缺点：漏风率高，堵塞严重，转动部件耗能高，结构复杂导致检修工作量大。

为此，本发明实施例公开了一种三段可逆式空预器，参见附图1，包括：彼此隔离互不连通的上层通道1、中层通道2及下层通道3；多根热管4自上而下依次贯穿所述上层通道1、中层通道2及下层通道3，作为导热元件；热烟气31在所述下层通道3内由一端至另一端流动，热管与热烟气接触时，将热烟气的热量传递到中层和上层，热烟气被降温成为冷烟气；冷一次风21和冷二次风11分别在中层通道2和上层通道1内沿与所述热烟气31流动方向相反方向流动，经过所述热管4换热形成热一次风22和热二次风12。由此，通过设置彼此隔离互不连通的上层通道、中层通道及下层通道，三者无需连通解决了漏风的问题。多根热管自上而下依次贯穿所述上层通道、中层通道及下层通道，作为导热元件，无需转动的蓄热元件，降低了能源消耗，节省了能源，结构简单，易于维护检修，减少了维修的工作量。

显然地，在热管与各通道贯通位置设置有密封部件，特别在热管与下层通道贯穿处可以选择焊接方式防止泄漏，如果考虑方便更换热管，则可以选择静密封方式。空预器漏风主要是指冷一次风和冷二次风向烟道内泄漏，冷一次风压力大概为15kpa，冷二次风压力2～3kpa，烟气压力通常约为-1kpa，烟气不会外泄。

在本发明的一个实施例中，参见附图2，所述下层通道3中部为换热区33，所述换热区33一端为热烟气入口区34，另一端为冷烟气出口区35；多根所述热管4贯穿于所述换热区33内。

在本发明的另一个实施例中，参见附图3和4，所述换热区33内部由上至下依次为换热区一331、换热区二332，换热区三333形成的换热流道；所述换热区一331、换热区二332，换热区三333内均对应设置有双向换热导向门3311；所述热烟气入口区34内设有入口双向导向门341，所述冷烟气出口区35内设有出口双向导向门351；通过改变双向换热导向门3311、入口双向导向门341及出口双向导向门351的导向方向，改变换热流道内原有的高温区和低温度。

参见附图3，示出了第一种模式，所述换热区一331、换热区二332，换热区三333内可以设置四道双向换热导向门3311，第一种模下，四道双向换热导向门3311的开闭状态为第一状态，如附图3中示意的；热烟气通过入口双向导向门341(第一状态)进入换热区一331，然后经过双向换热导向门3311进入换热区二332，再经过双向换热导向门3311进入换热区三333，最后经过出口双向导向门351(第一状态)流出。

参见附图4，示出了第二种模式，四道双向换热导向门3311的开闭状态为第二状态，如附图4中示意的；热烟气通过入口双向导向门341(第二状态)进入换热区三333，然后经过双向换热导向门3311进入换热区二332，再经过双向换热导向门3311进入换热区一331，最后经过出口双向导向门351(第二状态)流出。

四道双向换热导向门，入口双向导向门341，出口双向导向门351相互配合，控制烟气在换热区的流动方向，第一种模式下，换热区一331为高温区，换热区三333为低温区。烟气中的硫酸氢氨逐渐在换热区三333的热管外壁上沉积，换热效率逐渐降低，出口处烟气温度逐渐升高。此时，将各导向门切换至第二种模式对应的状态，烟气在换热区内的流动方向发生了逆转，换热区三333为高温区，换热区一331为低温区。这样已经在换热区三333沉积的硫酸氢氨由于高温而被消除掉，从而避免空预器堵塞，进而提高了换热效率。

在本发明的其他实施例中，所述中层通道2及上层通道1与所述下层通道3结构相同；所述中层通道2、上层通道1及所述下层通道3中所有的导向门同步切换，完成一次风和二次风流动方向的逆转。所有的导向门同步切换可以采用现有技术，进行联控。

上述各实施例中，参见附图5，为了提高热管和气体之间的热交换，多根所述热管4呈正六边形排列，由此增加了换热面积，提高了换热效率。

现有的三仓回转式空预器工作过程是蓄热元件先在烟道内吸收热烟气的热量，然后蓄热元件携带热量旋转一次风和二次风通道内，释放热量加热一次风和二次风。本发明是将热管作为导热元件，热管如管道一样，将热烟气的热量输送至一次风和二次风通道内，加热一次风和二次风，不存在蓄热元件物理位置上的移动。由于没有庞大的转动蓄热体，不但运行能耗大幅下降，还避免了转动带来的磨损，因此极易维护。

本发明还提供了一种空预器清除堵塞的方法，空预器的烟气通道设置为连通的多个换热区，根据烟气出口温度的阈值(可以在烟气出口设置温度传感器)，改变热烟气进入多个换热区的流通通道，切换原来的高温度为低温区，原来的低温度为高温区，利用高温清除原来低温区的沉积；由此防止堵塞，进而提高了换热效率。

温度阈值可以为140℃左右，当空预器工作正常时，换热效率比较高，所以烟气出口处温度通常在130℃左右，随着硫酸氢氨对空预器堵塞的增加，换热效率不断下降，烟气出口温度逐渐升高，所以烟气出口温度传感器的作用是判断空预器的堵塞程度，达到预设温度阈值，进行换向操作。

硫酸氢氨沸点为350℃，熔点为147℃，有资料记载在147℃～250℃时，硫酸氢氨呈鼻涕状态，粘附着烟气中的灰尘造成堵塞。所以在温度高于250℃或低于147℃时时，硫酸氢氨的状态不会造成堵塞，因此利用硫酸氢氨的这一性质，解决了堵塞的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。