空氣預熱器堵灰的防范措施

王紅周

（新疆眾和股份有限責任公司 烏魯木齊830013）

新疆眾和有限責任公司#1、#2鍋爐型號：HX520/13.7Ⅱ1超高壓鍋爐，基本型式為：一次中間再熱超高壓自然循環汽包爐、П型布置、單爐膛、燃燒器四角布置，切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、采用管式空氣預熱器、鋼構架（雙排柱）。我公司空氣預熱器是利用煙氣的熱量來加熱燃燒所需空氣的熱交換設備。由于它工作在煙氣溫度最低的區域，回收了煙氣的熱量，降低了排煙溫度，同時也由于空氣被預熱，提高進入爐膛內空氣溫度，強化了燃料的著火和燃燒過程，強化爐內輻射換熱，減少了不完全燃燒熱損失，進一步提高了鍋爐效率；因此空氣預熱器已成為現代鍋爐的一個重要組成部分。

由于空氣預熱器處于鍋爐內煙溫最低區域，特別是末級空氣預熱器的冷端，空氣的溫度最低，煙氣的溫度也最低，受熱面的壁溫最低，因而最易產生積灰和腐蝕，造成煙氣通道的減小，降低鍋爐出力；長期以來造成空氣預熱器堵灰，甚至被迫停爐處理，造成極大損失。

1 空氣預熱器堵灰的危害

空氣預熱器處于鍋爐內煙溫最低區域，特別是末級空氣預熱器的冷端，空氣的溫度最低，煙氣的溫度也最低，受熱面的壁溫最低，因而最易產生積灰和腐蝕。低溫腐蝕和積灰的后果是易造成受熱面的損壞和泄漏。當泄漏不嚴重時，可以維持運行，但使引風機負荷增加，限制了鍋爐出力，嚴重影響鍋爐運行的經濟性。另外，積灰使受熱面傳熱效果降低，增加了排煙熱損失；使煙氣流動阻力增加，甚至煙道堵塞，造成堵灰，降低鍋爐出力，嚴重時會停爐處理。

2 空氣預熱器堵灰的形成原因

空氣預熱器堵灰的原因是低溫受熱面的積灰和低溫腐蝕，下面就這兩方面分別進行分析。

2.1 空氣預熱器受熱面的積灰

當含灰煙氣流經空氣預熱器受熱面時，部分灰粒會沉積在受熱面上形成積灰。積灰會影響傳熱和煙氣的流通，對通道截面較小的對流受熱面，積灰嚴重時還會發生堵塞煙氣通道，以致降低鍋爐出力，甚至被迫停爐。

在煙溫低于600℃～700℃的尾部受熱面上的積灰大多是松散的積灰。這是因為煙氣中堿金屬鹽蒸汽的凝結已結束，在受熱面管子外表面不再會有堅實的沉積層。對空氣預熱器而言，積灰有兩種不同情況：一是由于氣流擾動使煙氣中攜帶的一些灰粒沉積在受熱面上，形成松散性灰層；另一種是由于煙氣中酸蒸汽和水蒸汽在低溫金屬壁面上凝結，將灰粒粘聚而成的積灰，稱為粘聚性積灰。

受熱面上松散性積灰的積聚情況與煙氣速度有關，隨著煙氣速度增大，隨著煙氣速度增大，管子背風面積灰逐漸減少，而迎風面甚至可能沒有積灰。當煙氣流速降低到2.5～3m/s時，容易發生受熱面堵灰。考慮到鍋爐可能降低負荷運行，在設計鍋爐時，額定負荷下尾部受熱面內的煙氣流速不應低于6m/s。這樣就可以避免在低負荷運行時，因煙速過低而發生堵灰。但煙氣流速也不宜太高，否則受熱面將發生較嚴重的磨損。運行中適時打開吹灰器吹灰也是防止堵灰的有效措施之一。

粘聚性積灰主要發生在空氣預熱器下部金屬壁溫較低而空氣溫度也較低的冷端。造成粘聚性積灰的最重要原因是由于煙氣中硫酸蒸汽在冷端凝結并粘附飛灰而引起的。在燃用含硫燃料時，硫燃燒后形成的SO2會有一部分與煙氣中剩余的氧進一步形成SO3，而SO3與煙氣中的水蒸汽結合成硫酸蒸汽，煙氣中硫酸蒸汽的凝結溫度稱為酸露點。它比水露點要高許多，而且煙氣中硫酸蒸汽含量越高，酸露點也越高，可達140～160℃甚至更高。當硫酸蒸汽在金屬壁溫低于酸露點的冷端受熱面上凝結下來時，會粘附大量飛灰，形成粘聚性積灰。凝結的酸液與積灰發生化學反應，引起灰硬化，并可能引起受熱面嚴重堵灰，使煙道通風阻力增加，受熱面吸熱率下降，排煙溫度升高，鍋爐效率下降，更為嚴重的是造成堵灰后可能需要停爐清除堵灰。

2.2 空氣預熱器受熱面的低溫腐蝕

煙氣中的硫酸蒸汽在金屬壁溫低于酸露點的冷端受熱面上凝結下來，粘附大量飛灰形成粘聚性積灰，更為嚴重的是會腐蝕受熱面金屬，這種由于金屬受熱面壁溫低于酸露點引起的腐蝕稱為低溫腐蝕。

強烈的低溫腐蝕主要發生在空氣預熱器中空氣和煙氣溫度最低的區域。對管箱式空氣預熱器，低溫腐蝕會造成部分空氣預熱器管子腐蝕穿孔。由于運行中空氣為正壓，而煙氣側為負壓，在壓差作用下，大量空氣會漏入煙氣側，使煙溫降低，傳熱效果變差。漏風量較大時會造成送入爐內的空氣量不足，爐內燃燒不完全，鍋爐效率下降，甚至會影響到鍋爐出力下降。同時，酸蒸汽的凝結加速了飛灰的粘附，在腐蝕金屬時又會使堵灰加重，煙氣側阻力增大，影響鍋爐的安全和經濟運行。

3 減輕和防止空氣預熱器堵灰的防范措施

3.1 提高空氣預熱器受熱面的壁溫

要提高壁溫就需要提高排煙溫度和入口空氣溫度。但是，提高排煙溫度雖然可使壁溫升高，減輕低溫腐蝕，卻使排煙熱損失增加，鍋爐效率降低。因此，依靠提高排煙溫度使壁溫升高的方法是有一定限度的。

實踐中提高壁溫最常用的方法是提高入口空氣溫度。在燃用高硫分燃料時，鍋爐常采用熱風再循環或暖風器，把入口冷空氣溫度適當提高后再送入空氣預熱器中。這種方法仍會使排煙溫度升高，鍋爐效率下降。

3.2 冷端采用耐腐蝕材料

近年來，為防止冷端受熱面的低溫腐蝕，在燃用高硫分燃料的鍋爐中，管式空氣預熱器的低溫級采用耐腐蝕的玻璃管式或其它耐腐蝕材料的管子。這種措施在防止受熱面低溫腐蝕方面有一定的成效，但不能防止低溫粘結灰，因而應在運行中加強吹灰。

3.3 采用降低露點或抑制腐蝕的添加劑

目前，使用添加劑只在燃油鍋爐和沸騰爐上取得一定效果。一般添加劑是用石灰石或白云石。粉末狀的白云石沉入燃料中或直接吹入爐膛，會使煙氣中SO3發生作用而生成CaSO4和MgSO4，從而降低煙氣中硫酸蒸汽的分壓力，減輕低溫腐蝕。反應生成的硫酸鹽是一種松散的粉塵，必須加強吹灰予以清除。

3.4 低氧燃燒

低氧燃燒就是低過量空氣系數的燃燒，但必須保證燃燒完全，否則將會使鍋爐效率下降。由于煙氣中過剩氧會使SO3的生成量增加，因此無論是送入爐膛的助燃空氣還是煙道漏風，都對SO3的生成量有影響。為防止低溫腐蝕，應盡可能降低過量空氣系數和減少漏風量，使煙氣中的剩余氧減少，使SO2轉變為SO3的數量減少，達到減輕腐蝕的目的。

3.5 燃料脫硫

煤中的硫化物大部分以黃鐵礦的形態存在。在煤粉制備前可用重力分選加以分離，但只能除去其中一部分，而有機硫則難以去除。

我公司為防止空預器發生堵灰，影響機組的安全運行，采取了以下技術措施：

（1）為了消除空氣預熱器的漏風，在鍋爐停運后認真進行空預器一、二次漏風試驗，對空預器進行查漏及時消除漏風點。檢修人員對空氣預熱器膨脹點進行檢查，做到空氣預熱器在運行中不膨脹受阻，避免引起鋼管斷裂造成漏風現象。

（2）鍋爐暖風器投入前要充分暖管疏水，避免暖風器管振動。在大小修期間對暖風器進行檢查，發現有泄漏應及時消除。

（3）在冬季，送風機、一次風機空氣預熱器的入口風溫嚴格控制在20℃以上。

（4）空氣預熱器二次風側出口煙溫不低于250℃。

（5）保證省煤器灰斗正常下灰，減少大顆粒飛灰對空預器磨損及避免空預器堵灰。

（6）主、旁煙氣擋板不得＜20%以免影響煙氣的正常流動。

（7）空預器一、二次風空預器兩側出口煙壓不得大于-30kPa。

（8）加強尾部煙道部位的吹灰工作，每班進行一次，以避免積灰情況的發生。

（9）冷態點火開爐在投粉前必須保證保證空氣預熱器要烘干暢通。

(10）在鍋爐正常運行中，應保證適當的爐膛負壓-50Pa以上，改善尾部積灰。

(11）減少三氧化硫的生成量，合理降低過量空氣系數。一般煙氣結露點溫度100℃左右。所以在保證完全燃燒的前提下，盡可能采用較低的過量空氣系數，維持低氧燃燒。

通過以上措施，我公司#1、#2鍋爐空預器堵灰現象比沒有執行前有了很大改善，提高了一、二次風溫度，降低排煙溫度，綜合廠用電率和綜合煤耗下降，鍋爐效率有了很大提高。

[1]鍋爐技術問答.中國電力出版社.1997.

[2]鍋爐設備及運行.華北電力大學.2000,9.