淺析空預(yù)器磨損原因及處理方法

摘 要：鍋爐是一種既傳統(tǒng)又煥發(fā)新的發(fā)展生機的產(chǎn)業(yè)設(shè)備，它是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，根據(jù)人們生產(chǎn)生活的需要，為鍋爐提供一定形式的能源，包括化學能、電能等，以謀求鍋爐輸出更適合人們利用的蒸汽、高溫水等。除了傳統(tǒng)意義上的民用領(lǐng)域為居民提供生活所需熱能的熱水鍋爐外，并不為大家所熟知的生產(chǎn)領(lǐng)域工業(yè)用蒸汽鍋爐在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著極其重要的角色，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業(yè)等大型工廠。因此，實現(xiàn)對鍋爐的正常維護對經(jīng)濟發(fā)展確實起著至關(guān)重要的作用。文章將以鍋爐空預(yù)器作為切入點，希望通過對其磨損原因的分析和處理辦法的探討，對鍋爐的正常維護起到良性幫助作用。

關(guān)鍵詞：空預(yù)器；磨損；腐蝕；原因；1 空氣預(yù)熱器簡單介紹

空氣預(yù)熱器是大中型電站鍋爐上廣泛采用的尾部換熱設(shè)備，它的主要作用是：（1）進一步降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率，從而達到節(jié)約燃料的目的；（2）提高了送入鍋爐的用于燃燒的空氣溫度，有利于火焰的穩(wěn)定性，并提高了燃料的燃盡程度，即提高了燃燒效率；（3）提高了整臺設(shè)備內(nèi)煙氣的溫度水平，增大了與工質(zhì)間的溫壓，從而強化了傳熱過程。空預(yù)器根據(jù)其加熱裝置的結(jié)構(gòu)形式可以進一步劃分為管箱式、回轉(zhuǎn)式兩種，其中回轉(zhuǎn)式又分為風罩回轉(zhuǎn)式和受熱面回轉(zhuǎn)式兩種。電站鍋爐較常采用受熱面回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器。在鍋爐中的應(yīng)用一般為兩分倉、三分倉、四分倉式，其中四分倉較常用于循環(huán)流化床鍋爐中。

2 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器

由于大多數(shù)電站鍋爐采用的是受熱面回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，因此文章將以回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器作為例子講解空預(yù)器工作過程中出現(xiàn)磨損的原因和相應(yīng)的解決辦法，當然對于其中大部分的機理同樣適用于管式空氣預(yù)熱器，由于篇幅原因，不再詳細敘述。現(xiàn)在普遍應(yīng)用的鍋爐空預(yù)器一般會加裝在鍋爐尾部煙道，位于省煤器之后，這主要是考慮到可以充分利用鍋爐排出的煙氣中的熱能，以達到空氣預(yù)熱、降低排煙溫度和節(jié)約資源、提高資源利用率的雙重目的。

回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器的工作原理簡單來講就是在同一氣口實現(xiàn)排煙和進氣的逆向同時進行，而預(yù)熱器轉(zhuǎn)子中數(shù)量龐大的傳熱元件起到熱能的傳導(dǎo)體的作用，也就是將同一氣口分成兩半，蓄熱元件從高溫排煙處吸收沒有利用的熱能提高自身溫度，并將熱能傳導(dǎo)給另一側(cè)的低溫進氣，從而達到設(shè)計目的。在進行空氣預(yù)熱器的設(shè)計，主要要考慮到給定的鍋爐容量、各級參數(shù)和燃料特性來確定的結(jié)構(gòu)、布置方式、傳熱面積、吸熱量、介質(zhì)溫度和速度等。

3 空氣預(yù)熱器的損耗

空氣預(yù)熱器漏風是空氣預(yù)熱器磨損的最直接表現(xiàn)，空預(yù)器的這種損耗往往是在低溫腐蝕（管外壁發(fā)生的腐蝕以酸腐蝕為主、管內(nèi)壁發(fā)生腐蝕主要是氧腐蝕）、外壁出現(xiàn)飛灰磨損、內(nèi)壁受到程度較為嚴重的冷風直接沖刷等諸多原因共同長期作用下，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象從而導(dǎo)致漏風現(xiàn)象，管道的兩側(cè)和結(jié)構(gòu)上風阻較大的部位是空氣預(yù)熱器發(fā)生磨損、損耗最為明顯的地方。我們可以根據(jù)預(yù)熱器甚至鍋爐系統(tǒng)的一些外在現(xiàn)象對空氣預(yù)熱器是否發(fā)生嚴重磨損從而出現(xiàn)漏風做出較為明確的判斷：空氣預(yù)熱器后的氧量遠遠超出省煤器進口的空氣含氧量，那么可以斷定空預(yù)器磨損較為嚴重；改變風機所通過的電流大小（通常進行增大電流值的操作），如若空氣預(yù)熱器進、出口風壓降低，壓差變小，則可以斷定磨損現(xiàn)象嚴重；如果出現(xiàn)空氣預(yù)熱器進出口煙壓差值變大或無論如何調(diào)整風機入口擋板的開度都不能為鍋爐提供足夠的風量等現(xiàn)象，那么都要進行空氣預(yù)熱器的檢查工作，因為這些都是空氣預(yù)熱器過度損耗導(dǎo)致漏風的表現(xiàn)。

但不管空預(yù)器的磨損是由于低溫腐蝕還是飛灰磨損亦或是冷風沖刷，都可以找出一些共同的結(jié)構(gòu)或是使用上的具體原因：

（1）空氣預(yù)熱器的排煙或是說整個鍋爐系統(tǒng)的排煙中煤質(zhì)粒度和煤質(zhì)灰分是有嚴格標準和規(guī)定的，如果由于燃燒反應(yīng)的原因?qū)е屡艧熤忻嘿|(zhì)的粒度或灰分超出許可值，將發(fā)生飛回磨損現(xiàn)象，且這種磨損將隨著粒度的增大和灰分的增多而嚴重，同時咋粒度和灰分不變的情況下，風速越高，磨損也會越嚴重。（2）正如之前所說，低溫腐蝕是導(dǎo)致空氣預(yù)熱器磨損的重要原因之一，因此在制造材料的選用上，耐腐蝕性能的好壞將直接決定一定使用期限內(nèi)空氣預(yù)熱器的磨損情況，在提高材料的抗性的同時，也應(yīng)該從低溫腐蝕的源頭進行控制，也就是對鍋爐的燃燒情況進行實時的監(jiān)測和分析。（3）運行人員的操作也是一個非常重要的因素，如：鍋爐床溫過高，排煙溫度多過低，空氣過剩系數(shù)過高，爐膛負壓和床壓的不穩(wěn)定，爐膛脫硫質(zhì)量較低等都會造成空氣預(yù)熱器的損耗。

4 低溫腐蝕的機理

作為空氣預(yù)熱器損耗的重要原因之一，有必要對低溫腐蝕進行詳細探究。根據(jù)大量工作經(jīng)驗表明，導(dǎo)致低溫腐蝕的原因主要有：由于除硫效果的不顯著或燃煤含硫量過高導(dǎo)致燃料燃燒后大部分產(chǎn)生SO2，在高溫等適宜條件下SO2進一步與氧氣發(fā)生化學反應(yīng)生成大量SO3夾雜在排出的廢氣煙氣中，SO3氣體在排放出的混合氣體中不可避免地會與水蒸汽結(jié)合生成硫酸蒸汽，一旦這一蒸汽在管壁上發(fā)生凝結(jié)，也就導(dǎo)致了所謂的低溫腐蝕的發(fā)生。硫酸蒸汽的凝結(jié)露點溫度高達120℃以上，露點溫度越高，煙氣含硫量就會越大，腐蝕性就會越嚴重。了解了低溫腐蝕的成因后，不難從生產(chǎn)和使用方面進行預(yù)防或是一定程度的抑制。可以主要做到以下幾點：第一，嚴格控制電廠購進的燃煤的品質(zhì)，杜絕高含硫量燃煤的使用，同時在使用前對入爐煤進行脫硫處理，從根源上降低硫元素的含量，從而降低二氧化硫和三氧化硫的生成量。第二，嚴格控制最終從空氣預(yù)熱器排出的排煙的溫度高于硫酸的露點溫度，從而避免硫酸蒸汽的凝結(jié)對管道產(chǎn)生腐蝕作用。第三，在燃燒環(huán)節(jié)降低SO3的生成量，需知道SO2發(fā)生氧化是要在一定條件下才可以實現(xiàn)的，就是高溫高壓氧氣含量充分，由于工業(yè)用鍋爐勢必要產(chǎn)生高溫高壓，因此可以盡量保持低氧燃燒狀態(tài)從而遏制SO3的生成量。第四，使用質(zhì)量過硬，正規(guī)廠家生產(chǎn)的鋼管作為排氣管道，主要是采用防腐蝕性和耐磨性好的鋼材。第五，對空氣預(yù)熱器的磨損現(xiàn)象進行定期監(jiān)測，一旦發(fā)生漏風等現(xiàn)象，應(yīng)及時進行原因分析，對于燃煤中硫含量過高，則應(yīng)該加強原料質(zhì)量把關(guān)，如果是正常磨損，則應(yīng)該及時更換相關(guān)零部件。

5 針對空預(yù)器過度磨損的解決辦法

（1）嚴格控制電廠鍋爐所使用的燃煤的粒度和灰分，最大限度降低飛灰磨損現(xiàn)象從而降低空氣預(yù)熱器磨損。（2）嚴格控制石灰石的粒度，嚴格保證二氧化硫的排放量在一個安全的標準值以下，防止低溫時煙氣中硫水蒸氣形成硫酸等腐蝕性液體腐蝕管道。（3）加強鋼管的耐磨性和耐腐蝕性處理，可以采用必要的后續(xù)處理手段諸如加金屬防磨蓋板、防磨瓦和防磨超音速電弧熱噴涂技術(shù)。（4）盡管可以降低能源利用效率，但還是應(yīng)該將空氣預(yù)熱器的排煙溫度控制許用安全值之上，也就是硫酸的露點溫度之上，避免硫酸蒸汽的凝結(jié)對空氣預(yù)熱器管道的直接侵蝕。（5）運行人員優(yōu)化鍋爐燃燒情況，同時規(guī)范處一整套完整的監(jiān)測和檢修、維護制度，落實責任到具體工作人員身上，從制度和體系上保證空預(yù)器的監(jiān)測和維護。

6 結(jié)束語

空氣預(yù)熱器是鍋爐不可缺少的一部分，也是提高鍋爐經(jīng)濟性能重要的組成部分，所以改善空氣預(yù)熱器的運行狀態(tài)至關(guān)主要，在采用耐磨、耐腐蝕材料的同時，應(yīng)嚴格控制與監(jiān)視鍋爐各個參數(shù)的運行狀態(tài)。希望文章對空氣預(yù)熱器磨損的介紹、分析和提出的處理方法能夠?qū)ν愋蜋C組提供借鑒和幫助。

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[3]馮曉影，劉波，李揚.淺析空預(yù)器磨損原因及處理方法[J].科協(xié)論壇（下半月），2012（7）.

作者簡介：徐志朋（1986-），男，漢，黑龍江省齊齊哈爾市人，工程師，2010年畢業(yè)于哈爾濱理工大學機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，現(xiàn)從事電站鍋爐空氣預(yù)熱器項目管理工作。處理方法