空預(yù)器堵塞的原因與預(yù)防措施

馬顯琢

摘要：空氣預(yù)熱器簡(jiǎn)稱空預(yù)器，是提高鍋爐熱交換性能，降低熱量損耗的一種預(yù)熱設(shè)備?？諝忸A(yù)熱器利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需空氣以提高鍋爐效率的熱交換設(shè)備空氣預(yù)熱器就是鍋爐尾部煙道中的煙氣通過(guò)內(nèi)部的散熱片將進(jìn)入鍋爐前的空氣預(yù)熱到一定溫度的受熱面。用于提高鍋爐的熱交換性能，降低能量消耗。多用于燃煤電站鍋爐?？諝忸A(yù)熱器最大的優(yōu)點(diǎn)是降低鍋爐等設(shè)備的排煙溫度，提高熱效率;使燃料易于著火、燃燒穩(wěn)定和提高燃燒效率。

一、空預(yù)器的分類(lèi)

1、管式型

（1）、管式空氣預(yù)熱器的主要傳熱部件是薄壁鋼管。管式空氣預(yù)熱器多呈立方形，鋼管彼此之間垂直交錯(cuò)排列，兩端焊接在上下管板上。管式空氣預(yù)熱器在管箱內(nèi)裝有中間管板，煙氣順著鋼管上下通過(guò)預(yù)熱器，空氣則橫向通過(guò)預(yù)熱器，完成熱量傳導(dǎo)。

（2）、管式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)是密封性好、傳熱效率高、易于制造和加工，因此多應(yīng)用在電站鍋爐和工業(yè)鍋爐中。管式空氣預(yù)熱器的缺點(diǎn)是體積大、鋼管內(nèi)容易堵灰、不易于清理和煙氣進(jìn)口處容易磨損。

2、回轉(zhuǎn)式型

（1）、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是再生式空氣預(yù)熱器最常見(jiàn)的形式，它是利用煙氣和空氣交替地通過(guò)金屬受熱面來(lái)加熱空氣?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按運(yùn)動(dòng)方式可分為受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)和風(fēng)罩轉(zhuǎn)動(dòng)兩種。

（2）、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器由圓筒形轉(zhuǎn)子和固定的圓筒形外殼及驅(qū)動(dòng)裝置組成。

二、空氣預(yù)熱器的具體作用

（1）、空氣通過(guò)空氣預(yù)熱器加熱后再送入爐膛，使送入爐內(nèi)空氣的溫度升高，讓爐膛的溫度得到相應(yīng)提高，可使燃料迅速著火，改善或強(qiáng)化燃燒，提高燃燒效率;

（2）、空氣通過(guò)空氣預(yù)熱器加熱后送入磨煤機(jī)，作為煤粉的干燥劑;

（3）、降低和吸收排煙溫度，減少鍋爐熱損失，提高鍋爐效率;

（4）、爐膛內(nèi)輻射傳熱量與火焰平均溫度的四次方成正比。送入爐膛空氣溫度提高，使火焰平均溫度提高，從而增強(qiáng)了爐內(nèi)的輻射傳熱，從而在相同蒸發(fā)吸熱量下，采用空氣預(yù)熱器可減少受熱面的布置，節(jié)省金屬耗量。

三、基本情況

（1）內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱克旗公司），是一家煤化工企業(yè)，廠區(qū)內(nèi)動(dòng)力中心有7臺(tái)470t/h的高壓、單鍋筒、自然循環(huán)、褐煤鍋爐。每臺(tái)鍋爐配備兩臺(tái)有豪頓華生產(chǎn)的三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。換熱元件為波紋板，自投產(chǎn)以來(lái)發(fā)生過(guò)幾次空預(yù)器換熱元件堵塞的情況。在鍋爐進(jìn)行氨氣脫硝改造后，堵塞頻率隨之增加。

四、空預(yù)器堵灰現(xiàn)象

空氣預(yù)熱器發(fā)生堵灰，表現(xiàn)為一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)壓增大、爐膛負(fù)壓難以維持，并出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象，擺幅逐漸加大，且呈現(xiàn)周期性變化，其擺動(dòng)周期與空氣預(yù)熱器旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間恰好吻合，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致送、引風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振、引風(fēng)機(jī)無(wú)調(diào)節(jié)余量，影響到燃燒自動(dòng)裝置的投入?？諝忸A(yù)熱器堵灰后會(huì)造成鍋爐排煙溫度升高， 熱風(fēng)溫度下降，風(fēng)、煙系統(tǒng)阻力上升，一次風(fēng)、二次風(fēng)正壓側(cè)和煙氣負(fù)壓側(cè)的壓差增大，增加了空氣預(yù)熱器漏風(fēng);堵灰嚴(yán)重時(shí)，影響鍋爐的滿負(fù)荷運(yùn)行。

五、空預(yù)器堵灰原因分析

以克旗公司的三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器為例

鍋爐運(yùn)行中，空預(yù)器進(jìn)出口煙氣差壓增大，引風(fēng)機(jī)電流增加，鍋爐總風(fēng)量大幅波動(dòng)，爐膛負(fù)壓擺動(dòng)，排煙溫度偏差增大，堵灰嚴(yán)重時(shí)有時(shí)引起風(fēng)機(jī)喘振。

5.1 鍋爐燃煤特性偏離設(shè)計(jì)值太大。但由于目前燃煤供應(yīng)相對(duì)緊張且受價(jià)格，鍋爐爐膛結(jié)焦等各種因素的影響，鍋爐燃煤實(shí)際不能按照設(shè)計(jì)煤種運(yùn)行，經(jīng)常出現(xiàn)較大偏差，致使相同負(fù)荷下鍋爐燃煤量大幅增加，灰分也大量增加。

5.2 煤質(zhì)含硫量大，實(shí)際燃燒的煤種的含硫量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)煤種的含硫量，煤中的硫燃燒生成二氧化硫，二氧化硫在催化劑（積灰中的Fe2O3）的作用下進(jìn)一步氧化生成三氧化硫與煙氣中的水蒸汽生成硫酸蒸汽，硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點(diǎn)顯著升高，當(dāng)燃料中含硫量越高、過(guò)?？諝庀禂?shù)越大，煙氣中SO3含量越高，露點(diǎn)也越升高。由于空預(yù)器中空氣的溫度較低，煙氣溫度不高，壁溫常低于煙氣露點(diǎn)，這樣硫酸蒸汽就會(huì)凝結(jié)在空預(yù)器受熱面上，煙氣中的灰、沙粒便容易粘在空氣預(yù)熱器的受熱面上形成積灰，在燃燒托浪崗煤時(shí)更為突出，表現(xiàn)為空預(yù)器前后差壓增大，進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)造成空預(yù)器堵灰。再者氨逃逸率一直大于10ppb，容易形成鼻涕形狀的硫酸氫銨， 硫酸氫銨的熔點(diǎn) 147℃，主要沉積在煙氣溫區(qū)：230-150℃，有氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)轉(zhuǎn)化，所以按溫度梯度的分布，硫酸氫銨通常沉積在預(yù)熱器中間部位傳熱原件上，在液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)吸附灰分，直接沉積在空預(yù)器的傳熱元件上，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)造成空預(yù)器堵塞。

5.3 省煤器灰斗輸灰不通暢。一號(hào)爐省煤器輸灰管路均由于煤質(zhì)差磨損非常嚴(yán)重，灰分大使得輸灰更加困難，輸灰管線有時(shí)堵塞，形成惡性循環(huán)，加劇了空預(yù)器堵灰。

5.4 吹灰蒸汽過(guò)熱度不夠。

5.5 蒸汽暖風(fēng)器泄漏。冬季由于氣溫變化劇烈，暖風(fēng)器經(jīng)常泄漏，嚴(yán)重時(shí)從風(fēng)機(jī)底部排污口處有大量水排出，只能將暖風(fēng)器被迫停運(yùn)，使得排煙溫度相應(yīng)降低，不能保證冷端綜合溫度高于設(shè)計(jì)值運(yùn)行，從而導(dǎo)致空預(yù)器低溫段的腐蝕，更加重了空預(yù)器堵灰。

5.6 吹灰蒸汽閥門(mén)不嚴(yán)泄漏。因吹灰蒸汽進(jìn)汽閥不嚴(yán)，水蒸汽漏入空預(yù)器內(nèi)部，導(dǎo)致空預(yù)器堵灰。為此，我們對(duì)所有吹灰蒸汽進(jìn)汽閥進(jìn)行了徹底的研磨或更換等檢修工作，基本解決了因吹灰蒸汽進(jìn)汽閥門(mén)不嚴(yán)而引起空預(yù)器堵灰發(fā)生。

5.7 吹灰疏水管路直徑設(shè)計(jì)太小，疏水不夠徹底?？疹A(yù)器吹灰疏水管直徑太小，當(dāng)開(kāi)始吹灰時(shí)，吹灰器進(jìn)汽閥處明顯看到有凝結(jié)水外漏現(xiàn)象，說(shuō)明吹灰疏水沒(méi)有完全疏干，有濕蒸汽進(jìn)入空預(yù)器。

5.8 空預(yù)器水沖洗不徹底。停爐在三天以上基本上都要進(jìn)行空預(yù)器水沖洗，由于停爐時(shí)間短，不能保證足夠的沖洗時(shí)間，堵灰嚴(yán)重時(shí)需要2-3天才能將空預(yù)器完全沖洗干凈。鍋爐停運(yùn)到空預(yù)器可以停止運(yùn)行大約至少需要1天時(shí)間，這樣空預(yù)器有效沖洗時(shí)間相對(duì)減少，造成沖洗不徹底，換熱元件上殘留部分垢物，在鍋爐下次啟動(dòng)后很容易粘貼大量灰粒，并在下次沖洗時(shí)不易沖刷下去。

5.9 鍋爐啟動(dòng)時(shí)制粉系統(tǒng)投入過(guò)早。在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中為了節(jié)油基本上都提早投入制粉系統(tǒng)，致使煤粉燃燒相對(duì)較差，勢(shì)必造成飛灰可燃物大量增加。在點(diǎn)火初期著火特別不好，大量未燃燒煤粉進(jìn)入空預(yù)器增加了堵灰的發(fā)生。

5.10 最低冷端綜合溫度有時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)值要求。冷端低溫硫酸腐蝕是空預(yù)器堵灰的重要影響因素之一，同時(shí)也是影響空預(yù)器正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。我廠空預(yù)器堵灰基本都發(fā)生在傳熱元件冷端，且灰成分都比較堅(jiān)硬，堵灰后通過(guò)吹灰根本無(wú)法將其吹掉。

六、空預(yù)器堵灰預(yù)防措施

6.1 冬季加強(qiáng)暖風(fēng)器綜合治理。利用停爐機(jī)會(huì)對(duì)暖風(fēng)器進(jìn)行改造，以徹底解決因暖風(fēng)器疏水不暢通引起振動(dòng)而引起內(nèi)漏。鍋爐暖風(fēng)器處可以增加玻璃觀察窗，以方便運(yùn)行過(guò)程中檢查暖風(fēng)器是否內(nèi)漏。根據(jù)入爐煤硫份值確定合理的暖風(fēng)冷端平均溫度控制值，防止空預(yù)器冷端腐蝕加劇造成空預(yù)器積灰嚴(yán)重，差壓升高。

6.2 減少SO3的生成。煙氣中SO2氧化成SO3是在一定的條件下發(fā)生的，爐膛火焰中心溫度越高，過(guò)量空氣越多，生成的SO3就會(huì)越多。因此在運(yùn)行中采用低氧燃燒技術(shù)，通過(guò)要求運(yùn)行人員精心操作合理配風(fēng)，降低鍋爐過(guò)剩空氣系數(shù)，禁止大風(fēng)量運(yùn)行，保證燃燒最佳狀態(tài)，減少SO3的生成。

6.3 對(duì)脫硝系統(tǒng)表計(jì)進(jìn)行定期進(jìn)行校核檢查，重點(diǎn)對(duì)脫硝煙氣壓力、噴氨流量、氨逃逸率進(jìn)行檢查.

6.4 運(yùn)行中加強(qiáng)風(fēng)煙系統(tǒng)畫(huà)面參數(shù)監(jiān)視，重點(diǎn)監(jiān)視空預(yù)器出口一二次風(fēng)溫偏差、空預(yù)器煙氣側(cè)差壓變化情況，出現(xiàn)空預(yù)器風(fēng)溫、煙氣差壓增大等空預(yù)器堵塞跡象及時(shí)進(jìn)行空預(yù)器連續(xù)吹灰，根據(jù)空預(yù)器堵塞情況，調(diào)整堵塞側(cè)空預(yù)器噴氨量。

6.5 制粉系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)盡量滿足著火能量磨煤機(jī)啟動(dòng)前應(yīng)保證二次風(fēng)溫大于150℃，以減少制粉系統(tǒng)啟動(dòng)初期大量不完全燃燒產(chǎn)物的生成，從而抑止空預(yù)器堵灰的發(fā)生。

6.6 加強(qiáng)省煤器輸灰系統(tǒng)綜合治理。鍋爐日常運(yùn)行中加強(qiáng)省煤器灰斗料位的監(jiān)視和控制，一旦發(fā)現(xiàn)高料位，立即聯(lián)系檢修進(jìn)行處理。同時(shí)利用停爐機(jī)會(huì)，檢查省煤器灰斗真實(shí)料位，徹底疏通輸灰管線。

6.7 對(duì)空預(yù)器要進(jìn)行定期吹灰且吹灰蒸汽要保證足夠的過(guò)熱度。吹灰至少每8小時(shí)進(jìn)行一次，如果發(fā)現(xiàn)空預(yù)器差壓有上升趨勢(shì)，應(yīng)縮短吹灰時(shí)間間隔。吹灰程序控制必須采取疏水溫度控制，不能通過(guò)時(shí)間簡(jiǎn)單判斷疏水是否干凈，必要時(shí)進(jìn)行疏水管路改造以確?？疹A(yù)器吹灰效果。

6.8 加強(qiáng)吹灰閥門(mén)的綜合治理。每次停爐后對(duì)空預(yù)器吹灰進(jìn)汽閥和吹灰槍進(jìn)行檢查處理，保證運(yùn)行中不發(fā)生濕蒸汽泄漏到空預(yù)器換熱元件上。

6.9 高壓水沖洗要徹底。空預(yù)器沖洗熱段一般采用消防水噴淋，冷端采用高壓水槍沖洗，通過(guò)抽檢中溫端換熱元件干凈程度以確定沖洗質(zhì)量是否合格，正常兩臺(tái)空預(yù)器沖洗合格需要進(jìn)行60小時(shí)左右。沖洗結(jié)束后一定要進(jìn)行充分干燥，防止啟動(dòng)時(shí)大量灰粒粘貼到換熱元件。

七、結(jié)論

空預(yù)器堵灰不僅影響鍋爐運(yùn)行的安全性而且使鍋爐效率顯著降低，風(fēng)機(jī)單耗明顯增加，排煙溫度升高，嚴(yán)重時(shí)脫硫系統(tǒng)由于入口煙氣溫度過(guò)高而無(wú)法投入運(yùn)行，因此有效預(yù)防和制止空預(yù)器堵灰顯得非常重要。