空气预热器的转子结构制造技术

为改善性能和／或耐受硫酸氢铵的沉积，用深度增加的冷端篮状件（６８）对现有的旋转再生式空气预热器的转子（１４）进行改造。去除了常规的冷端支承格架（５４），使深度增加的冷端篮状件（６８）至少部分地支承在现有的转子挡板（２６）上。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及用做空气预热器的旋转再生式热交换器，特别涉及用于提高性能的转子结构改进，以容纳带有较深的冷端热交换件的冷端热交换篮状件，具体地涉及用含氨(ammonia-based)系统对能耐受硫酸氢铵的沉积的设备进行改进，以用于选择性还原排放的氮氧化物。在蒸汽发生厂中，旋转再生式空气预热器用来将热烟气流中的热量传给冷的助燃空气。空气预热器的转子包含大量热吸收材料，在转过热烟气流通道时热吸收材料先吸收热。随着转子的转动，这些热的吸收材料进入冷的助燃空气流道，并在此将热量从吸收材料传给冷的空气。在一个典型的旋转再生式空气预热器中，圆柱形转子安装在竖直的中心杆上，并被多个从转子杆延伸至转子外壳的径向分隔件(又称为隔板)分成若干扇形区。这些扇形区中的每一个被相邻隔板之间的多个挡板分成若干隔间，每个隔间装有模块式热交换篮状件，其中包含通常由层叠板状的热交换元件形成的大量热吸收材料。一般情况下，热交换元件会被沉积物污染，特别是在冷端篮状件中，这是因为物质容易在此冷凝，并且烟气流中硫酸氢铵的存在加剧了沉积的形成。在大多数工业化国家，减少静止燃烧源的氮氧化物(NOX)排放是一个重要的课题。因此，与控制燃烧化石燃料的蒸汽发生装置的NOX排放有关的技术变得成熟并迅速发展起来。可用的NOX还原工艺包括利用选择性催化或非催化还原，以控制炉内的NOX和控制燃烧后的NOX。例如，使用干法选择性催化还原系统，可达到89-90％的NOX还原。选择性催化还原系统使用一种催化剂和氨气作为还原剂，将NOX分解为氮气和水蒸汽。催化过程的反应式如下由于蒸汽发生装置烟气中的NOX大约95％是NO，因此第一个方程是主要的。选择性催化还原反应室通常安装在节约器出口和空气预热器进口之间。该位置一般用在催化还原运行温度是575-750°F(300-400℃)的蒸汽发生装置上。选择性催化还原反应室的上游是氨气注入管、喷嘴和混合格栅。在空气中稀释了的氨气混合物被注入烟气流并经混合格栅分配在气流中。然后，氨气/烟气混合流进入反应室并在此完成催化反应。选择性非催化还原方法主要使用氨气或含水尿素CO(NH2)2作为反应剂。为达到高的NOX去除效率，该工艺特别依赖于烟气的温度和停留时间。这类系统需要的有效温度范围是1600-2000°F(870-1090℃)。这两种过程的主要化学反应如下在催化或非催化选择性还原中，如果产生于燃烧过程或来自SO2催化氧化形成的SO3存在于烟气中，而且在选择性还原过程中未反应的氨气也存在的话，就会通过下列反应生成硫酸氢铵该反应大约发生在400到500°F并取决于许多参数，包括成分的浓度和温度。硫酸氢铵将聚集或冷凝在飞灰颗粒和它所接触过的表面，包括在空气预热器内的传热表面。高灰尘机组的运行经验表明在大约300-375°F的温度范围时，沉积物会聚集到空气预热器内的金属表面上。沉积物的形式是熔盐。这种沉积物与飞灰结合在一起，通常很黏，难于去除。经验表明，对于所有的再生式空气预热器和任何氨气逃逸水平，即使低至1ppm，这种沉积对压降都将有可测量到的影响。硫酸氢铵沉积物对空气预热器运行的影响包括使经过空气预热器的压力差增加，使空气预热器中的空气向烟气的泄漏增加，空气预热器的热力性能下降，并使加热元件、冷端结构和下游设备的腐蚀率增加。空气预热器转子的一种典型设计是使用多层传热件篮状件，它包括位于顶部的一层或多层热端热交换篮状件、一层或多层中等温度篮状件、和位于底部的一层冷端篮状件。前面提到的挡板从热端顶部延伸至中等温度篮状件的底部，在其底部焊有支承条，用以支承安装在转子顶部的热端和中等温度热交换篮状件。冷端篮状件支承在冷端转子格架上，并通过转子的侧壁径向地装卸。在一个典型的转子中，具有篮状件支承条的挡板在冷端篮状件之上大约1英寸的位置。冷端篮状件的热交换元件通常具有约12英寸深度(高度)。当安装了选择性还原设备的机组时，在给定的温度范围内硫酸氢铵会冷凝和沉积在传热元件的表面。该范围可超过75°F。在这个温度范围内，具有典型空气预热器的设备中的硫酸氢铵不仅沉积在冷端篮状件，还沉积在包括中等温度篮状件的多层热交换篮状件之中。这就意味着只更换冷端热交换篮状件是不够的。为减少硫酸氢铵沉积在多层热交换篮状件产生的相关问题，采用较深的冷端篮状件被证明是有效的。这使硫酸氢铵大致能被收集在单层热交换篮状件中，并使沉积物移近冷端清洁设施(如吹灰器)，因此能改善清洁设备去除沉积物的效率。如果硫酸氢铵在两层热交换篮状件的结合部聚集，聚集率和相应的后果会大大地增加。较深的冷端篮状件的使用除了解决硫酸氢铵的沉积问题外，还有利于整体性能的提高。与一般的深度12英寸相比，该热交换元件的高度显著地增加到了42英寸或更多，为了能够安装单层的冷端热交换篮状件，必须对现有的转子进行改进。在过去，这首先就要去除冷端格架、去除在挡板底部上的现有的支承条以及去除在转子外壳和中心杆上的相应支承件。然后在现有挡板的底部加上带有底部支承条的挡板延伸件，使冷端热交换篮状件能够加深并将它们移近冷端吹灰器。在底部还装上了新的内、外支承件。虽然进行这些改造所加部件的成本并不大，但安装的工作量和工厂的停工时间会是非常可观的。
技术实现思路
本专利技术的目的是对于现有旋转再生式空气预热器的转子和热交换篮状件的改造和改进提供了经济的并省时的设计，以使其性能提高并使能更耐受硫酸氢铵的沉积，以用于在蒸汽发生厂中为NOX还原安装的催化或非催化选择性还原设备。该设计专门为具有增加了深度的冷端热交换篮状件(basket)提供支承，以将硫酸氢铵的沉积主要限定在单层冷端篮状件中。更具体地说，该设计取消了冷端支承格架，并使冷端热交换篮状件至少部分地支承在现有的档板上。附图说明图1是的一个典型旋转再生式空气预热器的总透视图，其示出了转子扇形区和隔间；图2是现有技术常规设计的转子的局部剖面图；图3是现有技术为耐受硫酸氢铵而改造的转子的类似剖面图；图4是根据本专利技术改进的、能耐受硫酸氢铵的转子的剖面图；图5是图4中一个隔间的断面图，显示了热交换篮状件叠置的细节；图6是与图4类似的纵剖面图，显示了本专利技术的另一个实施例；图7是沿图6实施例的切线7-7的纵剖面图；和图8是显示了热交换筒的其他布置的一个转子扇形区的底视图。具体实施例方式图1是空气预热器的局部截取透视图，其示出了壳体12，其中转子14安装在驱动轴或杆16上，以箭头18所示方向转动。转子具有外壳20和若干径向延伸的隔板22，它们将转子分成扇形区24。被称之为挡板的切向板26将每个扇形区24分成大致为梯形的隔间28。最外层的隔间通常具有由转子外壳20限定的弯曲外端部。尽管在图1中没有显示出来，但每个隔间还包含若干叠置的热交换篮状件(basket)。空气预热器的壳体被板30分成烟气侧和空气侧。在组件的底部设置有对应的中心部。热的烟气从进口管32进入空气预热器，轴向流过转子，以便将热量传给热交换篮状件的传热表面，然后从烟气出口管34排出。逆流的空气从空气进口管36进入，流过转子14吸收热量，然后从空气出口管38排出。图2是图1所示转子的局部正视截面图，其基本表示了带有从转子杆16到转子外壳20延伸的径向隔板22的一个扇形区。挡板26和隔板22一起形成隔间28。图2是本专利技术将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对转子进行改进的方法，所述转子包括现有旋转再生式空气预热器的热交换篮状件，由此使改进后的转子具有深度增加的冷端篮状件，并使其能更耐受沉积物，其中所述现有的空气预热器的转子包括：ａ．多个径向延伸的隔板，其将所述转子分成多个扇形区； 位于每个扇形区中的至少两层热交换篮状件，每一层中带有多个热交换篮状件，所述层中的顶层包括热端深度选定的热端篮状件，所述层中的底层包括冷端深度选定的冷端篮状件；ｂ．在每个所述扇形区中的多个间隔开的、切向延伸的挡板，其固定在相邻的所述隔板之 间，并位于径向相邻的所述热端篮状件之间，以将每个扇形区分成多个大致为梯形的隔间，所述挡板终止于所述冷端篮状件之上；ｃ．固定在所述挡板底端部的支承装置，以形成用于所述热端篮状件的支承件；和ｄ．位于在每个扇形区中的冷端篮状件下方的支承格 架，其用于支承所述冷端篮状件，改进的方法包括以下步骤：ｅ．除去所述支承格架；提供新的冷端篮状件，其深度大于所述选定的冷端深度并且在所述档板的底端部以上延伸；ｆ．自所述档板的底部至少部分地支承新的冷端热交换篮状件，并且使所述热 端篮状件支承在所述新的冷端篮状件的顶部。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KM菲尔勒，MA佩里，RB罗德斯，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆电力公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]