試論回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器堵塞的原因分析及處理辦法

張東亮

【摘 要】空氣預(yù)熱器是電廠中的重要設(shè)備，能夠提升空氣的溫度，對于鍋爐燃燒效率的提升具有一定的作用。但是空氣預(yù)熱器經(jīng)常會出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，影響其功能的發(fā)揮。因此需要針對這一問題采取有效的措施，預(yù)防空氣預(yù)熱器堵灰。本文對三分倉式空氣預(yù)熱器堵塞的原因進(jìn)行了分析，并提出了預(yù)防堵塞的措施，以期為電廠人員處理空氣預(yù)熱器堵塞問題提供參考。

【關(guān)鍵詞】回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器；堵塞；原因分析；處理

空氣預(yù)熱器簡稱“空預(yù)器”，其低溫腐蝕和堵灰現(xiàn)象是電廠中普遍存在的問題。當(dāng)前，在進(jìn)行電廠鍋爐設(shè)計以及安裝的過程中采取了預(yù)防空預(yù)器堵塞和低溫腐蝕的措施，但是仍然沒有完全解決空預(yù)器的堵塞問題，尤其是加入脫硝裝置之后，導(dǎo)致堵塞問題頻繁發(fā)生。因此，必須要采取有效的措施對空預(yù)器的堵塞問題進(jìn)行處理，這樣才能保證電廠鍋爐的運行效率，從而提高電廠的生產(chǎn)效率。

一、空預(yù)器堵灰的原理

三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子部件由無數(shù)個傳熱元件組成，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，從而降低鍋爐排煙的溫度，提高熱風(fēng)溫度的預(yù)熱作用。空預(yù)器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的，如果受熱面直徑很小，流通渠道就會變窄，很容易造成積灰和堵塞。受熱面粘污和積灰，會影響受熱面?zhèn)鳠幔档徒饘俦跍?，進(jìn)而加劇了低溫腐蝕。當(dāng)空預(yù)器受熱面堵塞嚴(yán)重時，空預(yù)器差壓會急劇增加，流經(jīng)空預(yù)器的煙氣流量減少，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。

此外，如果燃料中硫成分越高，就會造成更嚴(yán)重的低溫腐蝕，空預(yù)器會積累更多的灰塵，腐蝕金屬還會使灰層變硬。一般，折算硫分從0.05%升至0.3%時，煙氣露點會從60℃升至120℃。當(dāng)折算硫分達(dá)0.5%時，露點可達(dá)130℃，并隨著硫分的增加進(jìn)一步提升。如果燃燒較高硫分的燃料，會使煙氣中的SO3氣體會和水蒸氣結(jié)合形成硫酸蒸汽，會使傳熱元件腐蝕，使其表面的吸灰能力增強。

二、空氣預(yù)熱器堵塞的判斷條件

一般空預(yù)器出現(xiàn)堵塞會出現(xiàn)其差壓增大，排煙溫度升高，一、二次風(fēng)溫降低，一、二次風(fēng)壓呈周期性擺動，引風(fēng)機、送風(fēng)機電流增加等現(xiàn)象。具體可根據(jù)以下條件判定：（1）鍋爐機組滿負(fù)荷時，空氣預(yù)熱器煙氣進(jìn)、出口差壓一般為1.0～1.15kPa，當(dāng)此壓差值超過1.3kPa時表明出現(xiàn)堵塞；（2）鍋爐機組滿負(fù)荷時，正常的排煙溫度為125±5℃，一次風(fēng)溫為（304±5）℃，二次風(fēng)溫為（322±5）℃，若高于此溫度說明出現(xiàn)堵塞；（3）機組正常運行時，一、二次風(fēng)壓波動平緩，若波動幅度>0.3kPa且周期性擺動說明出現(xiàn)堵塞；（4）機組正常運行時，送風(fēng)機耗電率增量≥0.02%，引風(fēng)機耗電率增加0.15%說明出現(xiàn)堵塞。

三、造成三分倉式空氣預(yù)熱器產(chǎn)生堵塞的原因分析

（一）實際燃燒煤種與設(shè)計煤種偏差較大

一般情況下鍋爐燃燒的煤種會受到燃煤市場價格及供應(yīng)量的影響，導(dǎo)致不能采用設(shè)計的煤種，出于無奈要選擇特性較差的煤種，這些煤種的水分、硫分、灰分都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計的煤種，并且發(fā)熱量也比較低，導(dǎo)致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。

（二）暖風(fēng)器對空預(yù)器堵灰的影響

火電廠燃料燃燒后的煙氣流至尾部煙道時，其溫度可能會低于露點溫度，這樣就會造成低溫腐蝕，導(dǎo)致鍋爐受熱面積灰嚴(yán)重。如果積灰和腐蝕嚴(yán)重將會影響電廠鍋爐的安全、經(jīng)濟和正常運行。如果一、二次風(fēng)的供風(fēng)溫度較低，空預(yù)器的壁溫就會低于煙氣的露點溫度，這樣就會導(dǎo)致大量的硫酸蒸汽凝結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生，造成空預(yù)器堵灰。

（三）空預(yù)器的冷端綜合溫度無法滿足實際運行需求

換熱元件冷端的低溫腐蝕，煤中的硫燃燒后形成SO2，在過量空氣情況下其中一部分SO2進(jìn)一步氧化為SO3，SO3與煙氣中的水蒸汽結(jié)合成為硫酸蒸汽，在空氣預(yù)熱器換熱元件上凝結(jié)下來，就會嚴(yán)重腐蝕空氣預(yù)熱器換熱元件波形板表面。

（四）吹灰蒸汽過熱度不夠

目前，在正常情況下，空氣預(yù)熱器吹灰蒸汽的壓力一般維持在1.2MPa，疏水溫度大于250℃，過熱度為62℃。但如果在鍋爐運行過程中出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，疏水不充分，可能會導(dǎo)致吹灰蒸汽溫度偏低，導(dǎo)致蒸汽帶水，從而造成空氣預(yù)熱器堵塞。

（五）脫硝催化劑的影響

脫硝催化劑（SCR）中的V2O5很容易將煙氣中的SO2氧化成SO3，SO3在空氣預(yù)熱器的冷段中，與逃逸的NH3形成NH4HSO4，很容易腐蝕空氣預(yù)熱器。以下幾個因素會影響SO2的氧化率：（1）V2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)，V2O5能夠促進(jìn)SCR脫硝和SO2氧化反應(yīng)，其關(guān)系曲線如圖1所示。隨著V2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升，SCR脫硝活性和SO2氧化活性都會增加，但SO2氧化活性上升比較快。催化劑中V2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.8%～1.2%為宜；（2）催化劑型式，目前用到的催化劑主要有平板式、蜂窩式、波紋板式。其中平板式催化劑能有效降低SO2的氧化性能，波紋板式催化劑不耐飛灰的磨損和堵塞，在燃煤煙氣條件下使用較少；（3）催化劑壁厚，催化劑中氫氧化合物反應(yīng)速率和SO2的氧化速率存在很大偏差，氫氧化合物在催化劑中的反應(yīng)非常迅速，一般只發(fā)生在催化劑0.1mm厚度的表面內(nèi)，而SO2反應(yīng)比較慢，因此除了催化劑表面成分會對氫氧化合物有作用外，其余都用于SO2的氧化反應(yīng)。

四、空預(yù)器堵塞的防范措施

（一）加強對空預(yù)器出入口差壓的監(jiān)視

為了防止空預(yù)器發(fā)生堵塞，應(yīng)該加強對空預(yù)器出、入口一、二次風(fēng)及煙氣差壓的監(jiān)視，特別是在冬季溫度急劇下降時需要加強監(jiān)視程度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)空預(yù)器出、入口一、二次風(fēng)及煙氣差壓有異常變化時，應(yīng)加強調(diào)整，采取加強吹灰等措施。如該措施不起作用，并確認(rèn)冷端受熱面薄板有可能被腐蝕并開始積灰時，應(yīng)在停機時及時更換冷端受熱面，保證受熱面清潔，防止堵灰加劇。

（二）加強空預(yù)器吹灰和水洗工作

在空預(yù)器運行中應(yīng)確?？疹A(yù)器的吹灰器正常，吹灰時盡量保持高一點的負(fù)荷，以保證受熱面的壁溫不會降低。同時吹灰前要徹底排凈吹灰蒸汽疏水，吹灰時吹灰蒸汽應(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)器加劇堵灰。吹灰工作必須定期進(jìn)行，每班必須進(jìn)行一次，為了保證受熱面清潔，空預(yù)器還配有固定式的水洗裝置，當(dāng)發(fā)現(xiàn)空預(yù)器發(fā)生堵塞時，可在運行中或停機時對空預(yù)器進(jìn)行水洗，經(jīng)過水洗后的空預(yù)器必須要徹底干燥才能投入使用。

（三）加強燃燒的優(yōu)化和運行調(diào)整

（1）低氧燃燒通過燃燒調(diào)整，在保證鍋爐效率和經(jīng)濟性的情況下，實現(xiàn)低氧燃燒，在燃燒過程中要控制SO3的生成量，防止生成NH4HSO4使空預(yù)器被腐蝕；（2）提高噴氨自動控制的精確性，當(dāng)前噴氨自動控制達(dá)不到精密化調(diào)整的要求，需要在其中增加煤量和風(fēng)量的前饋信號，從而對噴氨量進(jìn)行自動、準(zhǔn)確的調(diào)整，避免噴氨流量過大和氫氧化合物超標(biāo)；（3）降低噴氨量，通過燃燒調(diào)整，在負(fù)荷穩(wěn)定階段，進(jìn)一步降低氫氧化合物的生成，從而降低噴氨量，減少NH4HSO4在空氣預(yù)熱器中、低溫段的沉積量；（4）保證NH3在煙道內(nèi)均勻分布，在驗收脫硝裝置性能，對反應(yīng)器煙道內(nèi)的NH3分布情況進(jìn)行測試；（5）優(yōu)化送風(fēng)自動和CCS功能，在變負(fù)荷過程中，維持氧量、煤量的精確調(diào)整，避免氫氧化合物體積分?jǐn)?shù)大幅波動。

（四）將受熱面壁溫提高到煙氣露點以上

（1）熱風(fēng)再循環(huán)。該方法維護(hù)簡單、投資少，但運行不經(jīng)濟，因為送風(fēng)機額外增加的耗電量通常大于再循環(huán)風(fēng)機的耗電量。通過提高排煙溫度提高壁溫，減少腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，但是此過程會消耗大量的燃料和電能。在空預(yù)器運行中根據(jù)送風(fēng)機的入口溫度控制送風(fēng)的熱風(fēng)再循環(huán)，并根據(jù)負(fù)荷變化，將空預(yù)器入口冷風(fēng)溫度保持在20～50℃內(nèi)；（2）采用暖風(fēng)器。暖風(fēng)器是一種熱交換器，一般由翅片鋁制成，暖風(fēng)器可提高預(yù)熱器入口風(fēng)溫，從而提高空氣預(yù)熱器的壁溫，減少腐蝕，從而防止空預(yù)器堵塞。

（五）降低對空預(yù)器的腐蝕

首先，要選擇能夠中和或吸附SO3的添加劑，從而減少SO3，降低露點和腐蝕速度；其次，必須要降低燃料的粘度，且能夠消除不燃燒的雜質(zhì)在各受熱面上的積灰；最后，空氣預(yù)熱器的低溫段應(yīng)該要采用耐腐蝕材料，經(jīng)過各種試驗和實踐證明，搪瓷管空氣預(yù)熱器能夠有效防止低溫腐蝕，能夠防止積灰。因此，可以采用搪瓷管預(yù)熱器，從而使排煙溫度降低，防止空預(yù)器發(fā)生堵塞，保證空預(yù)器安全、穩(wěn)定運行，提高鍋爐的運行效率。

五、結(jié)束語

綜上所述，三分倉式空氣預(yù)熱器堵灰嚴(yán)重影響了鍋爐的運行效率和安全性，也影響了機組正常帶負(fù)荷，因此必須要對這一問題加以重視，采取有效的預(yù)防措施，加強對空預(yù)器運行的監(jiān)督，當(dāng)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)堵塞或腐蝕時應(yīng)該及時進(jìn)行清理，還要加強燃燒的優(yōu)化和運行調(diào)整，從而保證空預(yù)器正常運行，減少堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。

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