試論回轉式空氣預熱器堵塞的原因分析及處理辦法

張東亮

【摘 要】空氣預熱器是電廠中的重要設備，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。但是空氣預熱器經常會出現堵塞的現象，影響其功能的發揮。因此需要針對這一問題采取有效的措施，預防空氣預熱器堵灰。本文對三分倉式空氣預熱器堵塞的原因進行了分析，并提出了預防堵塞的措施，以期為電廠人員處理空氣預熱器堵塞問題提供參考。

【關鍵詞】回轉式空氣預熱器；堵塞；原因分析；處理

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

一、空預器堵灰的原理

三分倉回轉式空氣預熱器的轉子部件由無數個傳熱元件組成，當空預器緩慢旋轉，煙氣和空氣逆向交替流經空氣預熱器，蓄熱元件在煙氣側吸熱，在空氣側放熱，從而降低鍋爐排煙的溫度，提高熱風溫度的預熱作用。空預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，會影響受熱面傳熱，降低金屬壁溫，進而加劇了低溫腐蝕。當空預器受熱面堵塞嚴重時，空預器差壓會急劇增加，流經空預器的煙氣流量減少，而同樣差壓下，因一次風與送風的壓力較高，其風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，進一步加劇了空預器受熱面的粘污積灰。

此外，如果燃料中硫成分越高，就會造成更嚴重的低溫腐蝕，空預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℃。當折算硫分達0.5%時，露點可達130℃，并隨著硫分的增加進一步提升。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、空氣預熱器堵塞的判斷條件

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

三、造成三分倉式空氣預熱器產生堵塞的原因分析

（一）實際燃燒煤種與設計煤種偏差較大

一般情況下鍋爐燃燒的煤種會受到燃煤市場價格及供應量的影響，導致不能采用設計的煤種，出于無奈要選擇特性較差的煤種，這些煤種的水分、硫分、灰分都遠遠高于設計的煤種，并且發熱量也比較低，導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器的堵塞。

（二）暖風器對空預器堵灰的影響

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，導致鍋爐受熱面積灰嚴重。如果積灰和腐蝕嚴重將會影響電廠鍋爐的安全、經濟和正常運行。如果一、二次風的供風溫度較低，空預器的壁溫就會低于煙氣的露點溫度，這樣就會導致大量的硫酸蒸汽凝結現象的發生，造成空預器堵灰。

（三）空預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進一步氧化為SO3，SO3與煙氣中的水蒸汽結合成為硫酸蒸汽，在空氣預熱器換熱元件上凝結下來，就會嚴重腐蝕空氣預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操作不當的現象，疏水不充分，可能會導致吹灰蒸汽溫度偏低，導致蒸汽帶水，從而造成空氣預熱器堵塞。

（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在空氣預熱器的冷段中，與逃逸的NH3形成NH4HSO4，很容易腐蝕空氣預熱器。以下幾個因素會影響SO2的氧化率：（1）V2O5質量分數，V2O5能夠促進SCR脫硝和SO2氧化反應，其關系曲線如圖1所示。隨著V2O5質量分數的上升，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的質量分數控制在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非常迅速，一般只發生在催化劑0.1mm厚度的表面內，而SO2反應比較慢，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。

四、空預器堵塞的防范措施

（一）加強對空預器出入口差壓的監視

為了防止空預器發生堵塞，應該加強對空預器出、入口一、二次風及煙氣差壓的監視，特別是在冬季溫度急劇下降時需要加強監視程度。當發現空預器出、入口一、二次風及煙氣差壓有異常變化時，應加強調整，采取加強吹灰等措施。如該措施不起作用，并確認冷端受熱面薄板有可能被腐蝕并開始積灰時，應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）加強空預器吹灰和水洗工作

在空預器運行中應確保空預器的吹灰器正常，吹灰時盡量保持高一點的負荷，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，吹灰時吹灰蒸汽應保持足夠的過熱度，避免濕蒸汽經吹灰器進入空預器加劇堵灰。吹灰工作必須定期進行，每班必須進行一次，為了保證受熱面清潔，空預器還配有固定式的水洗裝置，當發現空預器發生堵塞時，可在運行中或停機時對空預器進行水洗，經過水洗后的空預器必須要徹底干燥才能投入使用。

（三）加強燃燒的優化和運行調整

（1）低氧燃燒通過燃燒調整，在保證鍋爐效率和經濟性的情況下，實現低氧燃燒，在燃燒過程中要控制SO3的生成量，防止生成NH4HSO4使空預器被腐蝕；（2）提高噴氨自動控制的精確性，當前噴氨自動控制達不到精密化調整的要求，需要在其中增加煤量和風量的前饋信號，從而對噴氨量進行自動、準確的調整，避免噴氨流量過大和氫氧化合物超標；（3）降低噴氨量，通過燃燒調整，在負荷穩定階段，進一步降低氫氧化合物的生成，從而降低噴氨量，減少NH4HSO4在空氣預熱器中、低溫段的沉積量；（4）保證NH3在煙道內均勻分布，在驗收脫硝裝置性能，對反應器煙道內的NH3分布情況進行測試；（5）優化送風自動和CCS功能，在變負荷過程中，維持氧量、煤量的精確調整，避免氫氧化合物體積分數大幅波動。

（四）將受熱面壁溫提高到煙氣露點以上

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

（五）降低對空預器的腐蝕

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在各受熱面上的積灰；最后，空氣預熱器的低溫段應該要采用耐腐蝕材料，經過各種試驗和實踐證明，搪瓷管空氣預熱器能夠有效防止低溫腐蝕，能夠防止積灰。因此，可以采用搪瓷管預熱器，從而使排煙溫度降低，防止空預器發生堵塞，保證空預器安全、穩定運行，提高鍋爐的運行效率。

五、結束語

綜上所述，三分倉式空氣預熱器堵灰嚴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荷，因此必須要對這一問題加以重視，采取有效的預防措施，加強對空預器運行的監督，當發現出現堵塞或腐蝕時應該及時進行清理，還要加強燃燒的優化和運行調整，從而保證空預器正常運行，減少堵塞現象的發生。

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