一种能够在线调节烟气流速的烟气冷却器的制作方法

[0001]
本发明属于燃煤电站锅炉领域，具体涉及一种能够在线调节烟气流速的烟气冷却器。


背景技术：

[0002]
烟气冷却器将燃煤电站锅炉排烟余热进行回收，用于加热凝结水、热网回水、风机入口风温，以提高燃煤发电机组的整体经济性，降低发电煤耗。烟气冷却器布置在锅炉空气预热器与电除尘器之间的烟道内，将空气预热器出口烟气温度由120℃～160℃降低至90℃～110℃，冷却介质(凝结水、热网回水)入口水温为70℃以上，出口水温为95℃以上。
[0003]
由于传热温压较小，为最大程度地回收排烟余热，烟气冷却器采用逆流换热的方式，且换热管布置紧凑，一旦换热管泄漏只能采取切断隔离的方式。近年来，国内较多燃煤电站机组烟气冷却器因大面积泄漏而彻底隔离，被迫进行整体更换；一些烟气冷却器运行中烟气侧差压较大，造成引风机出力不足，影响了机组带负荷能力。烟气冷却器泄漏的主要原因是局部烟气流速偏高造成磨损泄漏，引起局部烟气流速偏高的原因是多数电厂烟气冷却器为机组建成后改造加装的，受限于原烟道布置，受热面前直段区域较短，入口流场难以达到均匀，从而造成烟气冷却器内局部烟气流速过高，发生磨损泄漏。烟气冷却器烟气侧差压偏高的主要原因是烟气冷却器存在堵灰问题，引发堵灰主要有三方面原因：(1)局部烟气流速偏低或者烟气中飞灰浓度不均造成局部积灰堵塞；(2)燃用高硫煤或脱硝系统氨逃逸率较高、存在硫酸氢铵沉积时，烟气中飞灰粘性较大，当烟气流经烟气冷却器时形成积灰；(3)烟气冷却器结构位置不合理引起积灰，如安装于水平烟道的低低温省煤器皆存在或多或少下部积灰问题，换热管采用螺旋型翅片管的烟气冷却器容易堵灰。
[0004]
针对烟气冷却器泄漏、堵灰问题，一般采取优化烟气冷却器入口流场、控制脱硝系统氨逃逸、加强烟气冷却器吹灰频次等方式进行控制，但受布置位置的局限性，以及燃煤硫分变化、脱硝催化剂活性下降等影响，无法彻底解决烟气冷却泄漏、堵灰问题，而如果能在线调节烟气冷却器烟道内烟气流速，可直接解决烟气冷却器泄漏、堵灰问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于针对上述现有技术中烟气冷却器存在的泄露以及堵灰问题，提供一种能够在线调节烟气流速的烟气冷却器，避免局部烟气流速过高，调节烟气侧差压至正常水平。
[0006]
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
[0007]
一种能够在线调节烟气流速的烟气冷却器，包括壳体以及布置在壳体内部的多组换热模块，换热模块之间采用烟道板隔开，换热模块均由若干级换热管连接组成，沿烟气流程方向，最末级换热管后设置有可调节的烟气挡板；每组换热模块的前、后方各设置有一个压力测点。
[0008]
优选的，所述的壳体布置在燃煤电站锅炉空气预热器与除尘器之间的烟道内。
[0009]
优选的，烟气冷却器能够水平布置或竖直布置，烟气冷却器水平布置时由低到高布置若干组换热模块，烟气冷却器竖直布置时由前往后布置若干组换热模块。
[0010]
优选的，同一组内的换热模块分为高温段、低温段，或者为高温段、中温段、低温段。
[0011]
优选的，换热管为h型翅片管或螺旋型翅片管。
[0012]
优选的，烟气挡板由电动执行机构控制，包括长轴以及叶片；长轴沿烟气冷却器的宽度方向设置；电动执行机构驱动长轴进行圆周转动，固定在长轴上的叶片随之转动。
[0013]
优选的，叶片的转动方式为分隔仓式、对开式或百叶窗式；叶片的形状为长方形，材质为不锈钢。
[0014]
优选的，烟气挡板数量与换热模块的数量相同，且单个烟气挡板能够覆盖单组换热模块沿烟气流动方向的投影面积，单个烟气挡板的开度在0～100％范围调节。
[0015]
优选的，烟气冷却器运行期间所有组换热模块对应的烟气挡板开度之和大于换热模块数乘以60％。
[0016]
优选的，同一组换热模块前、后方的压力测点在一条直线上。
[0017]
相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：烟气冷却器换热模块组之间用烟道板进行隔离，尾部设置有多组烟气挡板，通过烟气挡板的开度变化，可以在线调节该组模块内烟气流量，进而改变了该组模块内烟气流速。当模块存在堵灰、前后差压较大时，关小其余模块的烟气挡板开度，开大该组模块对应的烟气挡板开度，增加烟气流速以消除堵灰问题，恢复模块差压值至正常水平；当模块内烟气流速较大、前后差压较低时，关小该组模块的烟气挡板开度，开大其余模块对应烟气挡板开度，能够解决局部烟气流速偏大问题。
附图说明
[0018]
图1本发明的装配结构示意图；
[0019]
图2本发明烟气挡板为0％开度下的结构示意图；
[0020]
图3本发明烟气挡板为100％开度下的结构示意图；
[0021]
图4本发明烟气挡板的结构示意图；
[0022]
附图中：1-换热模块；2-烟道板；3-换热管；4-烟气挡板；5-压力测点；6-空气预热器；7-除尘器；8-高温段；9-低温段；10-电动执行机构；11-长轴；12-叶片。
具体实施方式
[0023]
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0024]
参见图1-4，本发明能够在线调节烟气流速的烟气冷却器，包括壳体以及布置在壳体内部的多组换热模块1，壳体布置在燃煤电站锅炉空气预热器6与除尘器7之间的烟道内。换热模块1之间采用烟道板2隔开，换热模块1均由若干级换热管3连接组成，并且沿烟气流程方向，最末级换热管3后设置有可调节的烟气挡板4。每组换热模块1的前、后方各设置有一个压力测点5，压力测点5数量为换热模块1数量的两倍。烟气冷却器能够水平布置或竖直布置，烟气冷却器水平布置时由低到高布置若干组换热模块1，烟气冷却器竖直布置时由前往后布置若干组换热模块1。同一组内的换热模块1分为高温段8、低温段9，或者为高温段8、中温段、低温段9。换热管3为h型翅片管或螺旋型翅片管。烟气挡板4由电动执行机构10控
制，包括长轴11以及叶片12；长轴11沿烟气冷却器的宽度方向设置；电动执行机构10驱动长轴11进行圆周转动，固定在长轴11上的叶片12随之转动。叶片12的转动方式为分隔仓式、对开式或百叶窗式；叶片12的形状为长方形，材质为不锈钢。烟气挡板4数量与换热模块1的数量相同，且单个烟气挡板4能够覆盖单组换热模块1沿烟气流动方向的投影面积，单个烟气挡板4的开度在0～100％范围调节，0为全关位置，100％为全开位置。烟气冷却器运行期间所有组换热模块1对应的烟气挡板4开度之和大于换热模块1数乘以60％。同一组换热模块1前、后方的压力测点5在一条直线上，即如果为水平布置的烟气冷却器，则单组模块1对应的前、后压力测点5应在同一水平线上；如果为竖直布置的烟气冷却器，则单组模块1对应的前、后压力测点5应在同一竖直线上。本发明的烟气冷却器运行时可以通过监视每组模块前后压力测点5差值，在线调节烟气挡板4的开度。
[0025]
本发明的工作原理如下：烟气冷却器由换热管组成，受烟气中飞灰磨损会存在减薄。换热管的磨损量与换热管材质、飞灰颗粒撞击率、飞灰颗粒速度(烟气流速)有关，其中换热管磨损量与烟气流速的3次方成正比，故应控制烟气冷却器内烟气流速在正常范围内。
[0026]
以水平布置在空气预热器与电除尘器之间的烟气冷却器为例，沿烟气流动方向分为高温段8、低温段9，高温段8、低温段9由低到高分别布置有3组换热模块1，由低到高分别命名为第一组、第二组、第三组，每组换热模块1之间用烟道板2进行隔离。高温段8第一组换热模块沿烟气流程的前方布置有压力测点5，低温段9第一组换热模块沿烟气流程的后方也布置有压力测点5，同组模块的压力测点5为同一水平位置。第一组换热模块对应的烟气挡板4位于低温段第一组换热模块后，挡板叶片处于垂直位置(即0％开度)时，可完全覆盖第一组模块沿烟气流动方向的投影面积。其余模块的压力测点5、烟气挡板4同样布置。
[0027]
在本发明的烟气冷却器当中，烟气挡板4作为一个可变阻力的元件，其阻力系数与挡板开度相关。通过烟道板2的隔离，烟气冷却器模块之间形成了平行烟道，通过改变每组模块后方烟气挡板4的开度，实现增加或减少该模块烟道的阻力，以改变烟气在多组模块烟道中的分配比例，从而实现了在线调节每组模块内烟气流速的目的。
[0028]
换热模块1对应的前后压力测点5测试了其所处位置的静压值，通过同组模块前后压力测量值相减，可得到某一组模块的烟气侧差压。当烟气冷却器所处烟道流场均匀、换热管内无堵灰或局部烟气走廊时，三组换热模块1内烟气流速接近，对应的每组模块前后压力测点差值也接近，三组烟气挡板4处于水平位置(即100％开度)。如运行中换热管3内存在局部堵灰时，则该组换热模块1对应的前后压力测点差值较其余模块偏高。此时该模块对应烟气挡板4仍为100％开度，其余模块对应的烟气挡板4同步关小，这样通过不同换热模块1对应的烟气挡板4开度的调节，可以使存在局部堵灰的换热模块1内烟气流量相对增多，烟气流速增大；其余换热模块1内烟气流量相对减少，烟气流速降低。由于存在局部堵灰的换热模块1因烟气流速增大，而飞灰携带能力增强，沉积、黏附在模块组的积灰将随烟气流向除尘器7，局部堵灰问题得到解决；其余换热模块1烟气流速得到控制，可以防止因局部堵灰造成其余换热模块1内形成烟气走廊，起到防止换热管磨损速率加快的目的。值得注意的是，其余换热模块1对应的烟气挡板4开度通过pid控制系统进行控制，但应保证三组模块对应的烟气挡板开度之和保证在180％，以防止总的烟气挡板开度偏低影响烟气流通。
[0029]
当烟气冷却器所处的流场存在不均，某组换热模块1内烟气流速偏高时，该组模块对应的前后压力测点较其余模块偏低。此时该组模块对应的烟气挡板开度关小(通过pid控
制系统进行控制)，其余换热模块1对应的烟气挡板保持100％开度。通过烟气挡板4的开度调节，使存在烟气流速偏高的换热模块1流动阻力增加，流通的烟气量及烟气流速降低。
[0030]
当某组模块在运行中因泄漏而关闭了进水阀门，也应保持该组模块对应的烟气挡板4在合适的开度，防止因该组模块的烟气挡板4关闭造成其余模块内烟气流速加快。
[0031]
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

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