[发明专利]减少冷端结垢的再生性空气预热器设计

说明书

技术领域

本发明大体涉及具有燃烧化石燃料的锅炉和再生性(regenerative)空气预热器的蒸汽发生系统(steam generating system)。更具体而言，本发明涉及具有燃烧化石燃料的锅炉和在不同的锅炉运行水平期间展现减少的结垢(fouling)的旋转式再生性空气预热器的蒸汽发生系统。

背景技术

在锅炉中的燃烧过程期间，燃料中的硫被氧化成SO₂。在燃烧过程之后，一些量的SO₂进一步氧化成SO₃，大约1至2％的典型的量变成SO₃。在适当的温度范围下氧化铁、钒及其它金属的存在产生此氧化。而且广泛地已知选择性催化还原(SCR)来将烟道气中的SO₂的一部分氧化成SO₃。催化剂配方(主要是催化剂中的钒的量)影响氧化的量，比率的范围从0.5％至超过1.5％。最典型的为约1％。因此，利用新的SCR来燃烧高硫煤的装置可出现SO₃排放的较大增加，这产生可见的烟流、局部酸性土壤水平问题及其它环境问题。

旋转式再生器热交换器通常用于大型的燃烧化石燃料的锅炉上，以将来自热烟道气的热量传递给提供给锅炉的燃烧室的冷却器输入空气。此类型的热交换器典型地称为空气预热器。空气预热器的目的在于增加燃烧化石的锅炉的效率。根本上，旋转式再生性空气预热器由装填有多个间隔开的金属片材的大型柱体组成。片材彼此分开，以允许热烟道气在平行于柱体的轴线的各个板的表面上流动，从而加热它们。热的片材旋转到冷却器输入空气流中，以加热输入空气。烟道气和输入空气通常在相反的方向上流过空气预热器。整个柱体持续地绕着其轴线旋转，使得热气体和冷空气交替地在同一金属片材上流动。

化石燃料的燃烧产物通常包含三氧化硫(SO₃)和水蒸气(H₂O)两者，从而当排放气体在空气预热器内冷却到足够的程度时，SO₃与水蒸气结合，并且冷凝成液态硫酸(H₂SO₄)。这发生在表面(例如空气预热器的热交换元件)的温度低于硫酸的露点(dew point)时。当灰颗粒和硫酸均在空气预热器中沉积在金属表面上时，它们粘到金属表面上，并且导致称为结垢的现象。结垢通过限制流过空气预热器的空气和气体的量来降低空气预热器的效率。

在称为吹灰(sootblowing)的过程中，蒸汽或空气的高速射流周期性地在金属表面处引导，以去除灰/酸沉积物。吹灰从金属片材上去除沉积物中的一些，但不是所有。

再生性空气预热器的冷端通常低于烟道气中的H₂SO₄的露点，从而使得H₂SO₄的一部分冷凝在热交换元件的表面上。当冷凝的灰和H₂SO₄积聚时，它们在通过热交换器100的流中产生压降。当诸如灰或由于燃料的燃烧而产生的其它固体材料也积聚在热交换元件上时，该压降随着时间的过去变得更大。如果结垢足够严重，则在金属片材之间的流道可变得被堵塞。在此情况下，损失传热表面面积，并且风扇可不能使必要的量的燃烧空气运动通过空气预热器。

由于较低的气体温度的性质，空气预热器的冷端具有较高的气体密度，且因此具有较低的流速。典型地，冷端流速仅为热端流速的60％。较低的气体速度也导致更多的结垢。

其它因素也增加结垢，例如低锅炉负荷。低锅炉负荷使速度降至可低至为热端最大持续额定值(MCR)的25％的速度。

目前，存在对在不同的燃烧条件下抵抗结垢的空气预热器的需要。

发明内容

简要而言，本发明在优选的形式上是在不同的锅炉负荷下更多地抵抗“结垢”的空气预热器。

本发明的目标是提供一种更耐腐蚀的空气预热器。

本发明的目标是提供一种适于不同的锅炉负荷的空气预热器。

本发明的目标是提供一种在不同的锅炉负荷下调节(adjust)烟道气速度的空气预热器。

根据附图和说明书，本发明的其它目标和优点将变得显而易见。

附图说明

参照附图，本发明可更好理解，且其数个目标和优点对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：

图1是传统的旋转式再生性空气预热器的透视局部截面图；

图2是具有根据本发明的再生性空气预热器装置(arrangement)的蒸汽发生系统的示意图；