回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器堵灰淺析及預(yù)防措施

金洪飛　曲立斌　劉鈺

摘要：分析大唐寧德發(fā)電有限責(zé)任公司3號(hào)機(jī)組堵灰現(xiàn)象，淺析回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器堵灰原因及相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：空預(yù)器堵灰腐蝕原因措施

中圖分類號(hào)：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2011）08（b）-0139-03

福建大唐國(guó)際寧德發(fā)電公司3號(hào)鍋爐采用豪頓華公司生產(chǎn)的2臺(tái)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，型號(hào)為31VNT 1720（100），該空預(yù)器同時(shí)配有固定式水洗裝置和吹灰裝置，在送風(fēng)機(jī)的空預(yù)器出口裝有熱風(fēng)再循環(huán)管路，當(dāng)送風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫較低時(shí)開啟，以提高入口風(fēng)溫，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)闊煔狻淮物L(fēng)—二次風(fēng)，最低的冷端綜合溫度為138℃（含硫量小于1.5的煙煤）。

1空預(yù)器堵灰的一般機(jī)理

三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子部件由無數(shù)個(gè)傳熱元件組成，當(dāng)空預(yù)器緩慢旋轉(zhuǎn)，煙氣和空氣逆向交替流經(jīng)空氣預(yù)熱器，蓄熱元件在煙氣側(cè)吸熱，在空氣側(cè)放熱，從而達(dá)到降低鍋爐排煙溫度，提高熱風(fēng)溫度的預(yù)熱作用。其的受熱面是由厚度為0.5～1.2mm的薄板軋制成波紋板之后，疊在一起壓緊組裝而成，當(dāng)量直徑很?。?.6或9.8），流通渠道狹窄，很容易造成積灰和堵塞。而大中型電站鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度一般低于150～1600℃，因而空預(yù)器冷端受熱面壁溫較低，容易結(jié)露和腐蝕。

燃料中的水分是煙氣中的水蒸氣的主要來源，煙氣中的水分能使煙氣露點(diǎn)提高，低溫腐蝕加劇，各種原因產(chǎn)生的水份在傳熱元件上積聚后，將迅速惡化積灰。水膜直接吸收水分、硫酸氣和SO2，在灰中一些催化成分的作用下產(chǎn)生硫酸，增強(qiáng)腐蝕。水分滲入灰層，在灰變干后，灰的密度增加，在層層燒結(jié)后變成水泥狀物質(zhì)而堵塞通道。因此，各種外部水分是堵灰的催化劑，而通過燒結(jié)后的水泥狀灰層更不易清除。

同時(shí)當(dāng)燃料中的硫分越高時(shí)，低溫腐蝕越嚴(yán)重，空預(yù)器積灰更多，腐蝕金屬還會(huì)使灰層變硬。一般折算硫分從0.05%升高到0.3%時(shí)，露點(diǎn)可從60℃增加到120℃。當(dāng)折算硫分達(dá)0.5%時(shí)，煙氣露點(diǎn)可達(dá)130℃，并隨硫分的增加還會(huì)進(jìn)一步提高。燃用較高硫分的燃料，煙氣中的SO3氣體會(huì)和水蒸氣結(jié)合形成硫酸蒸汽，直接腐蝕金屬。腐蝕后的傳熱元件表面的吸灰能力將增強(qiáng)。腐蝕形成的元件表面的點(diǎn)狀坑，也將成為吸灰的起始點(diǎn)，腐蝕產(chǎn)生的水分亦更加劇了這一過程。

空預(yù)器受熱面粘污和積灰，影響受熱面?zhèn)鳠幔菇饘俦跍剡M(jìn)一步降低，從而又加劇了低溫腐蝕。當(dāng)空預(yù)器受熱面堵塞嚴(yán)重時(shí)，空預(yù)器差壓將急劇增加，使空預(yù)器流經(jīng)的煙氣流量大幅降低，而同樣差壓下，因一次風(fēng)與送風(fēng)的壓力較高，其風(fēng)量降低的幅度大大低于煙氣量降低的幅度，這樣鍋爐排煙溫度大幅降低，進(jìn)一步加劇了空預(yù)器受熱面的粘污積灰。

2寧德電廠3號(hào)機(jī)組的堵灰現(xiàn)象及原因分析

2.1 堵灰現(xiàn)象

空預(yù)器堵灰最直觀的現(xiàn)象就是：空預(yù)器運(yùn)行差壓大幅變大，兩側(cè)空預(yù)器的排煙溫度偏差增加，堵灰側(cè)空預(yù)器的排煙溫度大幅降低?？疹A(yù)器堵灰將使引風(fēng)機(jī)出力增加，電耗變大，可能發(fā)生引風(fēng)機(jī)出力不足無法滿足機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)因?yàn)榭疹A(yù)器堵塞煙氣通流面積減少，容易發(fā)生引風(fēng)機(jī)振動(dòng)大幅增加，引發(fā)引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，對(duì)引風(fēng)機(jī)造成極惡劣的損壞，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

圖1～圖8為2011年2～9月份A、B引風(fēng)機(jī)出口溫度的變化趨勢(shì)。

由這些圖可以看出在6月1號(hào)，機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，A側(cè)空預(yù)器發(fā)生嚴(yán)重的堵塞，在此后的運(yùn)行中，堵塞情況進(jìn)一步加劇，最后嚴(yán)重影響了鍋爐的安全運(yùn)行。

2.2 原因分析

（1）實(shí)際燃燒煤種與設(shè)計(jì)煤種偏差較大。大唐寧德電廠設(shè)計(jì)煤種為大同塔山洗精煤，但受到燃煤市場(chǎng)價(jià)格及供應(yīng)量的影響，目前各燃煤電廠往往無法燃用設(shè)計(jì)煤種，而改為特性較差的煤種，這些煤種的水分、硫分、灰分均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)煤種，其發(fā)熱量遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)煤種，帶相同負(fù)荷的情況下，鍋爐燃煤量大幅度增加，煙氣量也大幅升高，煙氣量、水分、硫分、灰分的增加也加劇了空預(yù)器的堵塞。

（2）空預(yù)器吹灰器的運(yùn)行狀況。空預(yù)器吹灰器的疏水不暢或疏水時(shí)間過短、吹灰器的供汽門內(nèi)漏、實(shí)際運(yùn)行中吹灰器進(jìn)汽量少或不進(jìn)汽等原因均將造成空預(yù)器的積灰堵塞。寧德電廠4號(hào)機(jī)組曾發(fā)生過空預(yù)器吹灰槍不進(jìn)汽，而造成空預(yù)器差壓大幅上升，當(dāng)吹灰槍恢復(fù)正常連續(xù)吹灰后，空預(yù)器差壓很快地恢復(fù)到正常范圍。

（3）停爐時(shí)間短，空預(yù)器水沖洗不夠徹底。如上表可以看出3號(hào)機(jī)組啟動(dòng)初期B側(cè)的空預(yù)器差壓就明顯高于A側(cè)，可以看出B側(cè)空預(yù)器沖洗效果不如A側(cè)，而沖洗不徹底將使受熱面殘留污垢，正常運(yùn)行時(shí)更容易大量積灰結(jié)垢。

（4）空預(yù)器波紋板變形?？疹A(yù)器運(yùn)行環(huán)境差

（5）空預(yù)器的冷端綜合溫度無法滿足實(shí)際運(yùn)行需求。空預(yù)器的低溫腐蝕和堵灰一般都發(fā)生在空預(yù)器的冷端，且腐蝕和堵灰的嚴(yán)重程度取決于燃燒煤質(zhì)、燃燒條件和空預(yù)器冷端綜合溫度，在鍋爐煤質(zhì)大幅度偏離設(shè)計(jì)煤種時(shí)，空預(yù)器實(shí)際需要的冷端綜合溫度也已經(jīng)偏離了設(shè)計(jì)值（138℃），圖9為冷端綜合溫度與燃煤所含硫分的關(guān)系：硫分越高，空預(yù)器安全運(yùn)行所需要的冷端綜合溫度也就越高。而且機(jī)組負(fù)荷越低，其排煙溫度也越低，其所需要的冷端綜合溫度也越高，如果運(yùn)行中仍然按照設(shè)計(jì)的冷端綜合溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，將大大地加速空預(yù)器的低溫腐蝕與堵灰。福建冬春季節(jié)雨水偏多，環(huán)境溫度低，季度負(fù)荷低，在燃用高硫分、高水分、高灰分的煤種時(shí)，空預(yù)器只要發(fā)生了輕微的堵塞，全開送風(fēng)的熱風(fēng)再循環(huán)，也可能無法滿足空預(yù)器實(shí)際需要的冷端綜合溫度。而且當(dāng)空預(yù)器發(fā)生積灰堵塞后，空預(yù)器運(yùn)行中從煙氣側(cè)帶入風(fēng)側(cè)的紛塵也將明顯增多，開熱風(fēng)再循環(huán)門，將可能增加送風(fēng)側(cè)的粉塵量，加劇積灰。

3防范措施

低溫受熱面腐蝕和堵灰的根本原因是由于煙氣中存在SO3，以及受熱面金屬壁溫低于煙氣露點(diǎn)的緣故。因此，要減輕和防止低溫腐蝕與堵灰應(yīng)從以下幾方面著手。

（1）加強(qiáng)對(duì)空預(yù)器出、入口差壓的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施避免堵灰加劇運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)空預(yù)器出、入口一次風(fēng)、二次風(fēng)及煙氣差壓監(jiān)視，特別是在冬季溫度急劇下降時(shí)尤其要注意。當(dāng)發(fā)現(xiàn)空預(yù)器出、入口一次風(fēng)、二次風(fēng)及煙氣差壓有異常變化時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)調(diào)整，采取加強(qiáng)吹灰等措施。如采取措施后仍不見好轉(zhuǎn)，確認(rèn)冷端受熱面薄板有可能被腐蝕并開始積灰時(shí)，應(yīng)在停機(jī)時(shí)及時(shí)對(duì)冷端受熱面進(jìn)行更換，以確保受熱面清潔，防止堵灰加劇，從而保證空預(yù)器能夠正常運(yùn)行。

（2）將受熱面壁溫提高到煙氣露點(diǎn)以上。要提高壁溫，就要提高排煙溫度及冷空氣溫度。提高排煙溫度可以提高壁溫，從而減輕腐蝕，但因此增加了排煙損失，降低了鍋爐工作的經(jīng)濟(jì)性。提高空預(yù)器入口冷空氣溫度也可提高冷端受熱面壁溫，防止結(jié)露腐蝕，在運(yùn)行中根據(jù)送風(fēng)機(jī)入口溫度及時(shí)打開送風(fēng)的熱風(fēng)再循環(huán)，并根據(jù)負(fù)荷的變化保持空預(yù)器入口冷風(fēng)溫度在20～50℃的范圍，以確?？疹A(yù)器冷端溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。

（3）加強(qiáng)空預(yù)器吹灰和水洗工作，確保受熱面清潔由于空預(yù)器的傳熱元件布置較緊密，煙氣中的飛灰易沉積在受熱面上，使氣體流動(dòng)阻力增加，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)⒘魍ń孛嫱耆滤溃绊懣疹A(yù)器的正常工作。此外，如果低溫受熱面積灰也將造成金屬壁溫更低，硫酸蒸汽能透過灰層擴(kuò)散到金屬壁上，形成硫酸，使積灰變硬，更難清除。因此在運(yùn)行中應(yīng)確?？疹A(yù)器吹灰器能夠正常投入。吹灰時(shí)盡量保持高一點(diǎn)的負(fù)荷，以保證受熱面一定的壁溫。同時(shí)吹灰前要將吹灰蒸汽疏水徹底排凈，吹灰時(shí)吹灰蒸汽應(yīng)保持足夠的過熱度，避免濕蒸汽經(jīng)吹灰器進(jìn)入空預(yù)器從而加劇堵灰。吹灰工作每班必須進(jìn)行一次。為了保證受熱面清潔，空預(yù)器還配有固定式水洗裝置，當(dāng)發(fā)現(xiàn)空預(yù)器有堵塞現(xiàn)象時(shí)，可在運(yùn)行中或停機(jī)時(shí)對(duì)空預(yù)器進(jìn)行水洗。水洗后的空預(yù)器經(jīng)脫水后必須進(jìn)行徹底干燥，以防空預(yù)器再次投運(yùn)后發(fā)生受熱面腐蝕。

（4）加強(qiáng)燃燒調(diào)整，保持適當(dāng)?shù)倪^量空氣系數(shù)，減少SO3的產(chǎn)生。煙氣中形成的SO3的多少與燃料硫分、火焰溫度、燃燒熱強(qiáng)度、燃燒空氣量、飛灰性質(zhì)與數(shù)量和鍋爐受熱面的催化作用等因素有關(guān)。運(yùn)行中保證適當(dāng)?shù)倪^量空氣系數(shù)可以降低煙氣中SO3的形成，這樣也就控制了硫酸蒸汽的形成，從而最大限度地降低了空預(yù)器的腐蝕。

（5）打開送風(fēng)機(jī)聯(lián)絡(luò)擋板，平衡兩側(cè)空預(yù)器的送風(fēng)量。機(jī)組運(yùn)行中，如果發(fā)現(xiàn)某側(cè)空預(yù)器差壓變大，排煙溫度大幅度降低，則發(fā)生堵塞的空預(yù)器的入口二次風(fēng)壓將大幅提高，適度打開送風(fēng)機(jī)聯(lián)絡(luò)擋板，通過送風(fēng)的壓力差，自然調(diào)節(jié)兩側(cè)空預(yù)器的二次風(fēng)流量，這樣可以保證兩側(cè)冷卻風(fēng)量的平衡，既可以提高發(fā)生堵塞的空預(yù)器的排煙溫度，也可以降低另一側(cè)空預(yù)器的排煙溫度，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，抑制空預(yù)器堵塞的加劇。

4結(jié)語(yǔ)

空預(yù)器堵灰給鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了嚴(yán)重的威脅，也影響了機(jī)組正常帶負(fù)荷，因此在運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視和調(diào)整，針對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象認(rèn)真分析，制定出相應(yīng)的技術(shù)措施，保證設(shè)備具備良好的狀態(tài)。只有這樣才能夠使空預(yù)器不發(fā)生低溫腐蝕，減少堵灰，從而確保鍋爐空預(yù)器的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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