一种提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统

摘要

本发明公开了一种提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，属于电站锅炉烟气脱硝领域，包括锅炉和气气换热器，所述气气换热器包括若干排换热器管圈，与换热器管圈进口连通的进口风室及其进口风室接口，与换热器管圈出口连通的出口风室及其出口风室接口，所述进、出口风室接口通过膨胀节与通风管道连接，所述换热器管圈在左侧包墙至右侧包墙之间平行排列成若干排，并通过固定装置搭挂在锅炉吊挂管过热器管子上，所述进、出口风室紧贴后包墙固定布置，并由若干段风室在锅炉宽度方向上通过膨胀节连接构成，各段风室按锅炉中心线对称布置。本发明对锅炉的影响小且换热性能好，并克服常规的炉外布置的管壳式换热器由于高尘烟气导致的换热器积灰、堵塞问题。

权利要求

1.一种提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，包括锅炉和气气换热器，其特征在于：所述气气换热器包括若干排换热器管圈、与换热器管圈进口连通的进口风室及其进口风室接口、与换热器管圈出口连通的出口风室及其出口风室接口，所述进、出口风室接口通过膨胀节与通风管道连接，所述换热器管圈在左侧包墙至右侧包墙之间平行排列成若干排，并通过固定装置搭挂在锅炉吊挂管过热器管子上，所述换热器管圈由换热器管在锅炉后包墙至中隔墙方向上水平延伸并在竖直平面上来回弯折形成管圈，换热器管从锅炉后包墙的扁钢间穿出到所述进、出口风室内，且换热器管在靠近所述进、出口风室处弯折形成叉形结构，所述换热器管圈整体呈近“Y”字形，所述进、出口风室紧贴后包墙固定布置，并由若干段风室在锅炉宽度方向上通过膨胀节连接构成，各段风室按锅炉中心线对称布置。

2.如权利要求1所述的提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，其特征在于：所述换热器管圈靠近中隔墙一端设有防磨装置。

3.如权利要求1所述的提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，其特征在于：所述换热器管圈的换热器管在所述进、出口风室处弯折形成叉形结构的部分与水平面夹角为10°～90°。

4.如权利要求1所述的提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，其特征在于：所述换热器管圈上还设有管夹固定其来回弯折的换热器管。

5.如权利要求1所述的提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，其特征在于：所述气气换热器布置在锅炉尾部竖井低温过热器或低温再热器区域。

说明书

一种提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统

技术领域

[0001] 本发明属于电站锅炉烟气脱硝领域，尤其涉及一种提供脱硝还原剂尿素热解热源的炉内气气换热器。

背景技术

[0002] 尿素作为脱硝还原剂越来越多地被电厂采用。目前工程上较为常规的尿素热解法工艺是将空气或锅炉的冷(热)一次风通过加热器或换热器加热到600℃左右作为尿素热解的热源。

[0003] 加热器通常采用电加热或燃烧器加热；换热器则是利用锅炉高温烟气加热空气或锅炉的冷(热)一次风。出于节能目的，换热器技术越来越多地应用于烟气脱硝尿素热解领域。

[0004] 专利文献：公告号CN202609955U，中国实用新型专利公开说明书提出了一种脱硝用尿素热解制氨工艺装置，在锅炉外部设置换热器，根据图示，换热器结构型式为水平布置的管壳式换热器，从锅炉引出烟气流入换热器管壳加热管束内的空气，用于SCR脱硝还原剂尿素热解；其缺陷是：即使在换热器内部安装了吹灰器，但由于引出的锅炉烟气由于含高浓度的烟尘会导致换热器积灰、堵塞而影响空气加热。公告号CN203824376U，是在公告号CN202609955U的基础上对换热器进行的改进，将卧式换热器改进成立式布置的管壳式换热结构，管束内流通的高尘浓度的烟气加热管壳的空气，这种布置方式虽可减缓管束内积灰、堵塞，但不能根本解决高浓度烟尘堵塞问题而影响换热。

[0005] 专利文献：公布号CN103191640A，中国发明专利申请公开说明书提出了一种SCR脱硝还原剂尿素热解热源供给方法和装置，在锅炉烟气区域布置换热器，将热的一次风加热用于SCR脱硝还原剂尿素热解，未说明换热器的结构型式。

[0006] 相对现有技术布置于锅炉外的换热器的简便易行，布置于锅炉内的换热器难度更高，现有技术也往往仅仅是笼统提出一个炉内布置换热器的简单设想，未见有具体实现的方案，因为其存在两个显著难题一直未得以解决：

[0007] 1)气气换热器对锅炉的影响，换热器布置于锅炉内，必然会对锅炉造成重大影响，第一是锅炉本身结构方面的影响，另一方面就是对锅炉内原有运行环境的影响，如对锅炉效率和膨胀热应力的影响等。

[0008] 2)相对现有技术布置于锅炉外的换热器，锅炉内部运行环境复杂，如何在这复杂环境中保证气气换热器的良好性能更是一个难题。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于：提出一种提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，对锅炉的影响小且换热性能好，并克服常规的炉外布置的管壳式换热器由于高尘烟气导致的换热器积灰、堵塞问题。

[0010] 本发明目的通过下述技术方案来实现：

[0011] 一种提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，包括锅炉和气气换热器，所述气气换热器包括若干排换热器管圈，与换热器管圈进口连通的进口风室及其进口风室接口，与换热器管圈出口连通的出口风室及其出口风室接口，所述进、出口风室接口通过膨胀节与通风管道连接，所述换热器管圈在左侧包墙至右侧包墙之间平行排列成若干排，并通过固定装置搭挂在锅炉吊挂管过热器管子上，所述换热器管圈由换热器管在锅炉后包墙至中隔墙方向上水平延伸并在竖直平面上来回弯折形成管圈，换热器管从锅炉后包墙的扁钢间穿出到所述进、出口风室内，且换热器管在靠近所述进、出口风室处弯折形成叉形结构，所述进、出口风室紧贴后包墙固定布置，并由若干段风室在锅炉宽度方向上通过膨胀节连接构成，各段风室按锅炉中心线对称布置。

[0012] 作为选择，所述换热器管圈靠近中隔墙一端设有防磨装置。

[0013] 上述方案中，减少烟气对气气换热器的冲刷磨损。

[0014] 作为选择，所述换热器管圈整体呈近“Y”字形。

[0015] 作为选择，所述换热器管圈的换热器管在所述进、出口风室处弯折形成叉形结构的部分与水平面夹角为10°～90°。

[0016] 上述方案中，最小化换热器管圈沿锅炉深度方向的膨胀差。

[0017] 作为选择，所述换热器管圈上还设有管夹固定其来回弯折的换热器管。

[0018] 作为选择，所述气气换热器布置在锅炉尾部竖井低温过热器或低温再热器区域。

[0019] 上述方案中，换热器布置在锅炉后转向室处，在该位置从炉前往炉后方向烟气对气气换热器的冲刷较大，换热性能更佳。

[0020] 前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案：如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

[0021] 工作过程为：脱硝装置作为火电厂的重要组成部分，本发明将锅炉和脱硝作为一个整体考虑，充分利用锅炉烟气余热为SCR脱硝尿素热解提供热源，可以为电厂创造良好的经济效益。该发明优选将烟气-空气换热器布置在锅炉尾部竖井低温过热器或低温再热器区域，烟气温度在400℃～900℃之间，换热器与产生热(冷)一次风的装置连接并引入一次风由上述锅炉烟气区域的烟气加热，经换热器加热后的热风再引入到尿素热解反应器为其提供热解热源。

[0022] 本发明的有益效果：本发明通过特定限定换热器的布置位置、布置形式、布置结构，该三方面的结合，既尽量减少了对锅炉的影响又保证了良好的换热性能。

[0023] 本发明通过把进出口风室紧贴锅炉后包墙固定的方式，使得风室和锅炉之间的热应力差大大减小，避免了对锅炉系统的破坏；进出口风室每隔一段距离为一段，风室间采用膨胀节连接，进一步减小锅炉与风室间膨胀差，安全可靠。

[0024] 本发明结构和布置形式，最小化对于锅炉内部运行环境的影响同时最大化换热效率，同时又可节省气气换热器连接管管材，降低了气气换热器设备的成本；且不需为进出口集箱设置复杂的吊挂装置。

[0025] 本发明结构简单，制造和现场安装方便，充分利用大型电站锅炉的烟气热量加热空气作为尿素热解的热源，在电厂运行上将创造显著的商业价值。

附图说明

[0026] 图1是本发明实施例的气气换热器布置结构主视示意图；

[0027] 图2是本发明实施例的气气换热器布置结构俯视示意图；

[0028] 其中换热器管圈1、进口风室2、进口风室接口3、出口风室4、出口风室接口5、风室固定装置6、烟气密封装置7、防磨装置8、管夹9、管圈固定装置10、锅炉吊挂管过热器管子11、后包墙12、中隔墙13、左侧包墙14、右侧包墙15。

具体实施方式

[0029] 下列非限制性实施例用于说明本发明。

[0030] 参考图1、2所示，一种提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统，包括锅炉和气气换热器，气气换热器布置在锅炉尾部竖井低温过热器或低温再热器区域。气气换热器包括若干排换热器管圈1，与换热器管圈1进口连通的进口风室2及其进口风室接口3，与换热器管圈1出口连通的出口风室4及其出口风室接口5，进、出口风室接口3、5通过膨胀节与通风管道连接，换热器管圈1在左侧包墙14至右侧包墙15之间平行排列成若干排，并通过管圈固定装置10搭挂在锅炉吊挂管过热器管子11上(利用锅炉原有的吊挂管过热器管子进行吊挂固定，无损锅炉结构)，换热器管圈1由换热器管在锅炉后包墙12至中隔墙13方向上水平延伸并在竖直平面上来回弯折形成管圈，换热器管从锅炉后包墙12的扁钢间穿出到进、出口风室2、4内，且换热器管在靠近进、出口风室2、4处弯折形成叉形结构，该叉形结构的部分与水平面夹角a为10°～90°，换热器管圈1整体呈近“Y”字形(参见图1)。换热器管圈1靠近中隔墙13一端设有防磨覆盖装置8，用以减少从炉前往炉后方向烟气对气气换热器的冲刷磨损，换热器管圈1上还设有管夹9固定其来回弯折的换热器管,管夹9用以对换热器管圈1进行限位固定。进、出口风室2、4紧贴后包墙12固定布置，并由若干段风室在锅炉宽度方向上通过膨胀节连接构成，各段风室按锅炉中心线对称布置。

[0031] 上述系统布置、工作流程：

[0032] 电厂风机出口的管路通过膨胀节与气气换热器进口风室接口3相接，出口风室接口5同样通过膨胀节与出口热风管路相接。锅炉一次风通过风机引入到气气换热器进口风室2，空气再进入一排排换热器管圈1中，经后竖井的高温烟气加热后进入到换热器出口风室4，然后经与出口风室接口5连接的热风管道引入到尿素热解反应器中作为热解热源。

[0033] 换热器进出口风室2、4在锅炉宽度方向上不采用整体式，考虑到减小锅炉后包墙12与风室间膨胀差，进出口风室每一定距离为一段，风室间采用膨胀节连接，按锅炉中心线对称布置。通过计算，在进出口风室2、4上每隔一段距离设置风室固定装置6。在锅炉后包墙相应位置预设有与换热器进出口风室2、4密封配合的预埋件，在进出口风室2、4管圈穿包墙处还设置有烟气密封装置7，防止烟气进入风室内。现场安装好后在风室的外表面和热风管道上布置一定厚度的保温材料。

[0034] 换热器布置在锅炉后转向室处，在该位置从炉前往炉后方向烟气对气气换热器的冲刷较大，所以在换热器管圈1的最左端设置有防磨覆盖装置8。通过性能计算确定管圈横向管排数量以及纵向管排数量的合理性，并相应设置管夹9对换热器管圈1进行限位固定。

[0035] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。