TW483998B - Rotor of a rotary regenerative air preheater and method of retrofitting the rotor - Google Patents

Description

483998 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 •發明說明（ 發明背景 本發明係關於用做爲空氣預熱器之迴轉式再生熱交換器 ，而尤其係關於該轉子結構之修改，以適合冷的末端熱交 換籃，具有深冷的末端熱交換構件，用以提升性能，且更 明確而言係能夠於以氨基系統修整，用以選擇還原氮氧化 物排放之機械設施中，承受重硫酸銨的沈積。 一迴轉式再生空氣預熱器係用以於蒸汽發電廠中，由該 熱的煙道氣流中，將熱量傳送至該冷的燃燒空氣中。該空 氣預熱器的轉子含有大量的吸熱性材料，其先旋轉通過該 熱煙道氣流之一通道，於此處熱量會爲該吸熱性材料所吸 收。當該轉子繼續轉動，該已吸熱之吸熱材料進入該冷的 燃燒空氣的通道中，於此處該熱量係由該吸熱材料傳遞至 該冷的空氣中。 於一典型的迴轉式再生空氣預熱器中，該圓柱形之轉子 係配置於一垂直的中心轉子支柱上，且藉由多個徑向的分 隔物’稱爲隔膜，由該轉子支柱延伸至該轉子之外側周邊 外殼上’區分爲多個扇形部份。每個這些扇形部份係爲延 伸於相鄭隔膜間之多個支架板，區分爲多個隔間，其載有 標準尺寸之熱交換籃，含有大量的吸熱材料，通常形成堆 疊的平板狀熱交換元件。通常該熱交換元件會爲沈積物所 阻塞’尤其在冷末端籃中，於此處材料易於冷凝，且此種 沈積的形成會因爲煙道氣體中具有重硫酸銨而更加嚴重。 減少來自固定燃燒源之氮氧化物（N〇x)之排放，在大多數 工業化的國家形成一個重要的爭議。結果，控制化石燃料 -4 - ‘紙張尺度顧巾關家^ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 裝---Τ-----訂---------線 I . 483998 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 燃燒之蒸汽發電機之N0X排放相關的技術，已經相當成熟且 廣泛的被使用。該NOxi可用的減低流程包括爐體内ΝΟχ控 制，以及後燃NOx控制，其主要係藉由選擇性觸媒或非觸媒 還原反應。舉例而言，對乾式選擇性觸媒還原系統，ΝΟχ的 減低可以達到8 9至9 0的百分比。 該選擇性觸媒還原系統使用一觸媒以及做爲還原劑之氨 氣，以便將ΝΟχ分解爲氮氣及水蒸氣。該觸媒反應如下： 觸媒 4NO(g) + 4NH3(g) + 〇2(g)......>4N2(g) + 6H20(g) 觸媒 2N02(g) + 4NH3(g) + 02(g)......>3N2(g) + 6H20(g) 因爲NOx於蒸汽發電機之煙道氣中大約佔9 5百分比，所以 第一個反應式具有決定性。 該選擇性觸媒還原反應室通常係位於該節約裝置出口以 及空氣預熱器之煙道氣入口之間。此一位置通常係用於產 生蒸汽單元，具有575至750°F(300至400°C)之選擇性觸媒還 原操作溫度。該選擇性觸媒還原反應室之上游係爲氨噴出 管、喷嘴、以及混合網架。空氣稀釋之氨氣混合物係喷灑 進入煙道氣流中，且藉由該混合網架分佈於該氣流中。該 氨/煙道氣混合物然後進入該反應室，於此處完成該觸媒反 應。 該選擇性非觸媒之還原方法主要使用氨氣或水合尿素 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） J--------- 訂·！---1--線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483998 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) CO(NH2) 2做爲反應劑。該過程高度依賴煙道氣的溫度以友 停留時間，以達到高的ΝΟχ去除效率。對於這些系統需要 1600-2000 F (8 70 _ l〇90°C )的有效溫度範圍。對於該兩過程 的主要化學反應如下： 4NO+ 4ΝΗ3+ Ο 2 4N2+ 6H20 C Ο (NH2) 2 + 2NO+1 /2 024 2N2+C02+2 H 20 不論是觸媒或非觸媒選擇性還原過程，如果因燃燒或將 S〇2觸媒氧化爲S〇3，而使煙道氣中具有s〇3，且該選擇性還 原系統中具有未反應之氨時，則重硫酸銨會經由下列反應 產生： NH3+ S〇3+ H20-> NH4HSO4 大致上在400及550Έ的溫度範圍内會發生此一反應，且該 反應取決於若干參數，包括組成物的濃度以及溫度。該重 硫酸銨將聚集或凝結在其所接觸之飛灰顆粒及表面上，包 括該空氣預熱器中之該熱傳表面上。於高塵量單元之操作 經驗顯示，在300到375Τ的溫度範圍内，該沈積物會在該 2氣預熱器中聚集在金屬表面上。該沈積物會形成溶融鹽 的型式。在飛灰結合的情況下，該沈積物通常係十分黏稠 且難以去除的。經驗顯示對於所有再生空氣預熱氣的設計 ，以及降低所有氨的水平，甚至低於1 ppm，亦將對壓力降 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I i.----II-------------訂------I--< (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483998 發明說明（ 造成不可忽視的衝擊。 重硫酸銨在空氣預熱氣得操作中沈積的結果，包括通過 孩空氣預熱器之壓力差的增加、在空氣預熱器中增加空氣 至煙道氣的洩漏量、減低該空氣預熱器的熱效率、以及妗 加加熱元件、冷的末端結構以及下游裝置的腐蝕速率。 一全氣預熱器轉子之典型設計包含多層的熱傳元件籃， 其包括位於頂部之一或多層的熱末端籃、一或多層的中間 溫度籃、以及位於底部之一或多層的冷末端籃。前述之該 支架板由該上邵之熱末端，延伸至該中間籃之底部，且具 有支撑桿銲接於該底部，支撑該熱末端以及中間籃，其通 過該轉子之頂部載入。該冷末端籃係爲冷末端轉子格子板 所支撑，且通過該轉子之側面徑向的載入以及卸載。於一 典型i轉子中，具有該籃支撑捍之該支架板位於該冷末端 籃上方大約一英吋。該冷末端籃通常具有熱交換元件，深 度（高度）大約1 2英吋。 當一發電廠安裝選擇性還原裝備時，通過一特定的溫度 範園重知u阪錢會凝結及沈積在該熱交換元件之表面上。 此一範圍可大於75T。在指定此一溫度範圍的情況下，於 具有典型全氣預熱器之廠中之重硫酸按不僅可沈積於該冷 末端籃，亦沈積於多層的熱傳籃中，包括中間溫度籃。此 係表示冷末端籃並未充分的替換。 爲減少重硫酸銨於多層的籃中沈積的相關問題，使用深 的冷末端籃已經證實係有效的。如此使得重硫酸銨主要爲 單層的籃所攔截，且其將沈積物移動，而更接近該冷 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^-----------------^. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣

483998 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（5 ) 末端清潔裝置，諸如煤灰鼓風機，以藉此增加該清潔裝置 去除該沈積物的效率。如果該重硫酸按係被收集在橋接橫 過兩層籃的區域中，則累積的速率以及後續的結果將會急 遽的增加。除了該重硫酸銨沈積的問題以外，使用深的冷 末端籃對於整體效率的提升亦是有助益的。 爲能夠安裝一單一冷末端層的籃，與典型大約12英吋的 深度相比，其具有大量增加的元件深度，深達4 2英吋或更 深，現存的轉子必須要修改。在過去，此一過程之完成係 藉由首先卸下該冷末端格子板、卸下該支架板底部上之該 現存之支撑桿，以及轉子外殼與中央支柱區域上對應之支 架。具有底部支撑桿之支架板伸出物然後加裝至該現存支 架板之底部，以使該冷末端籃能夠更深，且將其移動更接 近該冷末端煤灰鼓風機。新的内侧與外側支架亦加裝於該 底部。雖然進行這些修改所加裝的零件的成本並不高，但 安裝的人力以及該廠停機的時間係非常可觀的。 發明概述 本發明之目的係提供經濟且節省時間的設計，用以修改 及修整一現存之迴轉式再生空氣預熱器之該轉子及熱交換 籃’以增進效率，以及對於加裝ΝΟχ減量之觸媒或非觸媒式 的選擇性還原裝備之蒸汽發電廠而言，使其能夠承受更多 重硫酸銨的沈積。該設計尤其對冷末端熱交換籃之支撑， 提供增加的深度，以便將重硫酸銨主要的沈積限制在單一 層的冷末端籃中。更明確而言，該設計包含至少部份由該 現存的支架板上，將該冷末端支撑格子板卸下以及支撑該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---^-----------裝·---------訂---------ί (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 483998 12. 第89丨2667〇號專4申1青滤 中文說明書修正 補充1

冷末端熱交換籃。 附圖之概略說明 圖1係為-典型之迴轉式空氣預熱器之一般的透視圖，顯 π該轉子扇形部份以及隔間。 圖2係通過一傳統先前技術設計之該轉子之部份之垂直橫 剖面。 圖3係為一轉子之類似的垂直橫剖面，該轉子係根據先前 技術加以修改，以便能夠耐受重硫酸銨。 圖4係為通過-轉子之垂直橫剖面，該轉子係根據本發明 加以修改，以便能夠耐受重硫酸銨。 圖5係為圖4中該隔間中之一者之垂直橫剖面，顯示該熱 交換籃堆疊之詳細情況。 Λ ^ 圖6係為與圖4相類似一垂直橫剖面，顯示本發明之替代 之實施例。 圖7亦為一垂直橫剖面，但係沿著圖6實施例之切線7-7。 圖8為一轉子扇形部份之底部視圖，顯示熱交換藍的一種 替代的配置。 主要元件代表符號 24 扇 形部份 12 殼體 26 切 線板 14 轉子 28 隔 間 16 支柱 30 平板 18 指示轉子旋轉之箭頭 32 入 口導管 20 外殼 34 出 口導管 22 隔膜 36 空 氣入口導管 -9 -

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 483998 ^12 - Q ^ ιΤ 第89126670號專利申靖& A7 B7 中文說明書修正頁(⑻年丨]月）充 五、發明説明（6a ) 38 空氣出口導管 68 冷末端籃 40 兩溫藍 70 籃支撐塊 42 中間溫度籃 72 棚架 44 支撐桿 74 架子 46 支撐 76 懸吊板 48 支撐 78 支撐桿 50 内側端 80 支撐塊 52 冷末端籃 82 内側支撐托架 54 冷末端網架 84 外側支撐拖架 56 門 260 内側支架板 58 支架板伸出物 262 支架板 59 銲接位置 264 支架板 60 支撐桿 680 内側冷末端籃 62 支撐 682 冷末端籃 64 支撐 684 雙籃 66 冷末端籃 較佳實施例之詳細說明 圖1之視圖中顯示一空氣預熱器之殼體12部份截去之透視 圖， 其中一轉子14係固定於驅動軸或支柱16上，以便如所 不之該箭頭18 —般旋轉。該轉子具有一外殼2〇以及多個徑 向延伸的隔膜22，將該轉子區分為蛋糕狀的扇形部份24。 該切線板26，又稱為支架板，將每個扇形部份24區分為大 體上梯形外形之隔間2 8。該最外側之隔間通常具有彎曲 -9a -

483998 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 的外部末端，係爲該轉子外殼2 〇所界定。雖然圖1中並未 顯示，但每個隔間含有多個堆疊的熱交換籃。該空氣預熱 器之设體係爲平板3 0區分爲一煙道氣側以及一空氣側。一 對應之中間部份係位於該單元之底部。該熱的煙道氣體經 由該入口導管32，進入該空氣預熱器中，軸向的流動通過 該轉子’於此處熱量會傳送至該籃中之該熱傳表面上，且 然後經由该氣體出口導管3 4排出。該反向流動的空氣經由 該空氣入口導管3 6，流動通過該轉子1 4並獲得熱量，然後 經由該空氣出口導管3 8排出。 圖2係爲圖1之該轉子之部份之一等高橫剖面，基本上顯 示一個扇形部份具有該徑向的隔膜2 2，延伸於該轉子支柱 16及該轉子外殼20之間。該支架板26與該隔膜22共同作 用，形成該隔間2 8。此一圖2係爲一傳統先前技術轉子之 一橫剖面，其係本發明所修改之型式，並包括多個熱交換 籃，層狀的堆疊在每個該隔間28中。圖示範例中顯示兩層 ’包括該高溫籃4 0以及該中間溫度籃4 2，共同於本文中稱 爲該熱末端籃。該層所指定的數量可以變化。這些熱末端 籃40及42係經由該頂部載入該轉子中，且支撑於該支撑桿 4 4上，該桿係銲接橫過該支架板2 6之底部，以及該轉子外 殼20上與該扇形部份之内側端5〇上之該支撑46及〇之底 部。該冷末端籃52係支撑於該冷末端網架或袼子板^上，一 加裝且延伸於相鄰的隔膜之間，這些籃係徑向的通過該轉 子外殼20中之該門56，載入該轉子中。 圖3顯示圖2之轉子及籃配置，在過去曾進行之修改，以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ------------- ^-----------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483998 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 使該配置更加能夠承受重硫酸銨的沈積。於此圖3之先前技 術中’該冷末端格子板5 4以及該支撑4 4、4 6、及4 8係被 去除。支架板伸出物58係於59之位置上，銲接於該支架板 26上，且具有該支撑样60加裝於其底部。相對應之支撑62 及6 4現係分別加裝於該轉子外殼2 〇及該内側端5 〇上。該冷 末端籃，現標示爲66，具有一相當大的深度（高度），且於 此圖示之特定例子中，已減少該熱末端籃4 〇及4 2之深度。 該冷末端籃6 6現係由該頂部載入。雖然此一先前技術的配 置之目的係用以將重硫酸銨的沈積主要限制在該冷末端籃 中，但以此方式在修改該轉子及籃時，需要相當大量的人 力以及停機的時間。 圖4顯示本發明之第一實施例，其包括圖2之該先前技術 之該轉子結構與籃之修改，以便達成本發明之目的。於此 配置中’该冷末端支撑網架54會被去除，但該支架板26、 該支撑桿4 4及該外側及内側支撑4 6及4 8將會不改變的加以 保留。該新的深的冷末端籃6 8現藉由沿著該籃6 8之内側及 外側側面銲接之該籃支撑塊或桿70，支撑於該支架板支撑 样4 4及該内側與外側支撑4 6及4 8上。這些塊或桿7 0可爲 單一的桿延伸於所有橫過的路徑，或者其可爲個別的塊， 於一籃的每個角落具有一個塊。 於本發明圖4之特定實施例中，該熱末端及中間溫度籃係 被支撑於該冷末端籃之頂部。此一情況更詳細的顯示於圖5 中，其係爲通過該轉子之一部分的橫剖面，且該部份通過 一冷末‘籃68及一中間溫度藍42。如此顯示該冷末端藍68 J—-----------^ 裝---------訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) -11 -

483998 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9) 之頂部内側與外側邊緣上之棚架72，於其上該中間溫产藍 4 2之該内側與外侧底部邊緣係被支撑。 因爲該支撑網架54已被去除，且因爲這些支撑網架於該 隔膜之底部端間提供架子，故當需要提供任何必要的架子 時，則加裝延伸於相鄰隔膜間之架子74。輕易的可以瞭解 於該轉子結構中，由圖2先前技術之轉子變至本發明之圖4 之實施例所需要的改變，相較於由圖2變至該先前技術圖3 的修改轉子，係相當少且較簡單的。 本發明之第二實施例顯示於圖6及7中，其中圖6係一垂 直的、徑向的橫剖面視圖，類似於圖4，且圖7係沿著圖6 之線7 - 7之'一垂直的、切線的橫剖面視圖。此一實施例提供 一替代的方式，用以將該深的冷末端籃6 8懸掛於該現存之 支架板2 6上。取代如圖4及5所示，藉由位於該冷末端藍側 面上之該塊或样7 〇，將該深的冷末端籃6 8懸掛於該支架板 之該支撑桿44上，而係將懸吊板76藉由銲接加裝於該支架 板26之底部，且這些懸吊板76向下延伸至該冷末端藍68之 該底部。該支撑桿7 8係加裝於該懸吊板7 6之底部，該冷末 端籃68係支撑於該支撑桿78上。將這些懸吊板76加裝於該 現存之支架板26上，相較於圖3之先前技術中，延伸整個 支架板，係一種簡單許多的作業。如圖7所示，該懸吊板 76及該支撑样78係位於該支架板26之中央，且部份的支撑 該冷末端籃。爲支撑該冷末端籃之側面，支撑塊8 〇係位於 該籃之角落，且銲接於該隔膜22上。這些塊80可見於圖7 中，但於圖6中卻係隱藏於視圖中。該内側之冷末端籃係爲 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------II---- · ------ 訂·！----線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483998 A7 B7 五、發明說明（ 内側支撑托架82所支撑，同時該外側冷末端籃之舷外端係 於该中央，爲孩外側支撑托架8 4以及該隔膜上之該支撑塊 80所支撑。 雖然圖4及5之該實施例以及圖6及7之該實施例中所示之 该轉子於每個隔間之每一層中，僅包含一個熱交換籃，但 對於較大的空氣預熱器而言通常至少在外侧的隔間中，具 有兩個籃並排在每一個水平或層上，因爲這些外側隔間具 有大的尺寸，且需要或希望維持個別籃中重量的限制。此 一情況係顯示於圖8中，其係爲一轉子之一扇形部份之底部 視圖，其中雙籃係並排的位於該外側之兩隔間内。此一特 別的範例係關於本發明顯示於圖6及7中之該實施例，但相 同的雙籃配置亦可應用至圖4及5之實施例中。於此圖8中 ，該内側支架板260並未具有懸吊板76或支撑捍78。該内 側冷末端籃680僅係爲該支撑塊8 〇以及該内側支撑托架8 2 所支撑。又，4冷末端藍682之内侧端僅係爲該支撑塊$ 〇所 支撑。該支架板262及264便具有該懸吊板以及支撑桿78， 且這些支撑桿7 8支撑該雙籃684之内部角落。 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} i 裝----------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 -13-

Claims (1)

1. 第89126670號專利申i 中文申請專利範圍修正 六、申請專利範圍 1. 一種修整轉子的方法，該轉子包括一現存之迴轉式再生 •空氣預熱器之該熱交換籃，藉此該修整之轉子具有增加 ，身度的冷末端籃，且將能夠耐受更多的沈積物，其中該 現存空氣預熱器之該轉子包括： a ·多個徑向延伸的隔膜，將該轉子區分為多個蛋糕狀的 扇形部份； b .至少兩層的熱交換籃定位於每一扇形部份中，而每一 層中具有多個籃，該層中之頂部層包含選定熱末端深 度之熱末端籃，且該層中之底部層包含選定冷末端深 度之冷末端籃； c ·多個切線上間隔伸出之支架板位於每個該扇形部份中 ，加裝於並位於相鄰之該隔膜之間，且定位在徑向相 鄰之該熱末端籃之間，並將每個扇形部份區分為多個 大致上梯形外形的隔間，該支架板終止於該冷末端籃 上方； d ·支撐裝置，加裝於該支架板之底部端，形成用於該熱 末端籃之支撐；以及 e ·支撐網架位於該每個扇形部份中，該冷末端籃之下方 ，用以支撐該冷末端籃 該修整之方法包括步驟： f.去除該支撐網架； g·提供新的冷末端籃，深度大於該選定之冷末端深度， 且延伸於該支架板之該底部端的上方； h ·至少部份的將該新的冷末端籃，由該支架板之該底部 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） A8 B8 C8 支撐，且將該熱末端藍支撐於該新的冷末端籃之頂部。 •，申請專利範圍第β之方法，其中支撐該新的冷末端 監〈茲步驟包括將該新的冷末端籃，由加裝於該支架板 展部之支撐裝置懸吊。 3·，申請專利範圍第β之方法，其中支撐該新的冷末端 監《孩步驟包括將懸吊板加裝於該支架板之底部，該懸 吊板延伸至μ新的冷末端籃的底部，且由該懸吊板之底 部支撐該新的冷末端籃。 種坦轉式再生空氣預熱器之轉子，可將沈積物聚集於該 冷末端中，其包括·· L多個徑向延伸的隔膜，將該轉子區分為多個扇形部份； b·至少兩層的熱交換籃定位於每一扇形部份中，而每一 層中具有多個籃，該層中之頂部層包含熱末端藍，且 該層中之底部層包含冷末端籃； c ·少個切線上間隔伸出之支架板位於每個該扇形部份中 ，加裝於並位於相鄰之該隔膜之間，且定位在徑向相 鄰之該熱末端及冷末端籃之間，並將每個扇形部份區 分為多個大致上梯形外形的隔間，該支架板之終止處 低於該冷末端籃之頂部；以及 d·支撐裝置，加裝於該支架板之底部端，形成用於該冷 末端籃之支撐。 5·依申請專利範圍第4項所述及之轉子，纟中加裝於該支 架板之底部端之該支撐裝置，包括支撐桿，該冷末端籃 係懸吊於其上。 -2- , ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱)'' ：-"~ ----- 483998 8 8 8 8 A B c D 々、申請專利範圍 6. 依申請專利範圍第4項所述及之轉子，其中加裝於該支 •架板之底部端之該支撐裝置，包括懸吊板，向下延伸至 該冷末端籃之底部以及該懸吊板之底部之支撐裝置，且 其中該冷末端籃係支撐於該支撐裝置上。 -3- 本威張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)