试论回转式空气预热器堵塞的原因分析及处理办法

张东亮

【摘 要】空气预热器是电厂中的重要设备，能够提升空气的温度，对于锅炉燃烧效率的提升具有一定的作用。但是空气预热器经常会出现堵塞的现象，影响其功能的发挥。因此需要针对这一问题采取有效的措施，预防空气预热器堵灰。本文对三分仓式空气预热器堵塞的原因进行了分析，并提出了预防堵塞的措施，以期为电厂人员处理空气预热器堵塞问题提供参考。

【关键词】回转式空气预热器；堵塞；原因分析；处理

空气预热器简称“空预器”，其低温腐蚀和堵灰现象是电厂中普遍存在的问题。当前，在进行电厂锅炉设计以及安装的过程中采取了预防空预器堵塞和低温腐蚀的措施，但是仍然没有完全解决空预器的堵塞问题，尤其是加入脱硝装置之后，导致堵塞问题频繁发生。因此，必须要采取有效的措施对空预器的堵塞问题进行处理，这样才能保证电厂锅炉的运行效率，从而提高电厂的生产效率。

一、空预器堵灰的原理

三分仓回转式空气预热器的转子部件由无数个传热元件组成，当空预器缓慢旋转，烟气和空气逆向交替流经空气预热器，蓄热元件在烟气侧吸热，在空气侧放热，从而降低锅炉排烟的温度，提高热风温度的预热作用。空预器的受热面是由厚度为0.5～1.2mm的薄板轧制成波纹板之后，叠在一起压紧组装而成的，如果受热面直径很小，流通渠道就会变窄，很容易造成积灰和堵塞。受热面粘污和积灰，会影响受热面传热，降低金属壁温，进而加剧了低温腐蚀。当空预器受热面堵塞严重时，空预器差压会急剧增加，流经空预器的烟气流量减少，而同样差压下，因一次风与送风的压力较高，其风量降低的幅度大大低于烟气量降低的幅度，这样锅炉排烟温度大幅降低，进一步加剧了空预器受热面的粘污积灰。

此外，如果燃料中硫成分越高，就会造成更严重的低温腐蚀，空预器会积累更多的灰尘，腐蚀金属还会使灰层变硬。一般，折算硫分从0.05%升至0.3%时，烟气露点会从60℃升至120℃。当折算硫分达0.5%时，露点可达130℃，并随着硫分的增加进一步提升。如果燃烧较高硫分的燃料，会使烟气中的SO3气体会和水蒸气结合形成硫酸蒸汽，会使传热元件腐蚀，使其表面的吸灰能力增强。

二、空气预热器堵塞的判断条件

一般空预器出现堵塞会出现其差压增大，排烟温度升高，一、二次风温降低，一、二次风压呈周期性摆动，引风机、送风机电流增加等现象。具体可根据以下条件判定：（1）锅炉机组满负荷时，空气预热器烟气进、出口差压一般为1.0～1.15kPa，当此压差值超过1.3kPa时表明出现堵塞；（2）锅炉机组满负荷时，正常的排烟温度为125±5℃，一次风温为（304±5）℃，二次风温为（322±5）℃，若高于此温度说明出现堵塞；（3）机组正常运行时，一、二次风压波动平缓，若波动幅度>0.3kPa且周期性摆动说明出现堵塞；（4）机组正常运行时，送风机耗电率增量≥0.02%，引风机耗电率增加0.15%说明出现堵塞。

三、造成三分仓式空气预热器产生堵塞的原因分析

（一）实际燃烧煤种与设计煤种偏差较大

一般情况下锅炉燃烧的煤种会受到燃煤市场价格及供应量的影响，导致不能采用设计的煤种，出于无奈要选择特性较差的煤种，这些煤种的水分、硫分、灰分都远远高于设计的煤种，并且发热量也比较低，导致锅炉燃煤量大幅度增加，烟气量也大幅升高，烟气量、水分、硫分、灰分的增加也加剧了空预器的堵塞。

（二）暖风器对空预器堵灰的影响

火电厂燃料燃烧后的烟气流至尾部烟道时，其温度可能会低于露点温度，这样就会造成低温腐蚀，导致锅炉受热面积灰严重。如果积灰和腐蚀严重将会影响电厂锅炉的安全、经济和正常运行。如果一、二次风的供风温度较低，空预器的壁温就会低于烟气的露点温度，这样就会导致大量的硫酸蒸汽凝结现象的发生，造成空预器堵灰。

（三）空预器的冷端综合温度无法满足实际运行需求

换热元件冷端的低温腐蚀，煤中的硫燃烧后形成SO2，在过量空气情况下其中一部分SO2进一步氧化为SO3，SO3与烟气中的水蒸汽结合成为硫酸蒸汽，在空气预热器换热元件上凝结下来，就会严重腐蚀空气预热器换热元件波形板表面。

（四）吹灰蒸汽过热度不够

目前，在正常情况下，空气预热器吹灰蒸汽的压力一般维持在1.2MPa，疏水温度大于250℃，过热度为62℃。但如果在锅炉运行过程中出现操作不当的现象，疏水不充分，可能会导致吹灰蒸汽温度偏低，导致蒸汽带水，从而造成空气预热器堵塞。

（五）脱硝催化剂的影响

脱硝催化剂（SCR）中的V2O5很容易将烟气中的SO2氧化成SO3，SO3在空气预热器的冷段中，与逃逸的NH3形成NH4HSO4，很容易腐蚀空气预热器。以下几个因素会影响SO2的氧化率：（1）V2O5质量分数，V2O5能够促进SCR脱硝和SO2氧化反应，其关系曲线如图1所示。随着V2O5质量分数的上升，SCR脱硝活性和SO2氧化活性都会增加，但SO2氧化活性上升比较快。催化剂中V2O5的质量分数控制在0.8%～1.2%为宜；（2）催化剂型式，目前用到的催化劑主要有平板式、蜂窝式、波纹板式。其中平板式催化剂能有效降低SO2的氧化性能，波纹板式催化剂不耐飞灰的磨损和堵塞，在燃煤烟气条件下使用较少；（3）催化剂壁厚，催化剂中氢氧化合物反应速率和SO2的氧化速率存在很大偏差，氢氧化合物在催化剂中的反应非常迅速，一般只发生在催化剂0.1mm厚度的表面内，而SO2反应比较慢，因此除了催化剂表面成分会对氢氧化合物有作用外，其余都用于SO2的氧化反应。

四、空预器堵塞的防范措施

（一）加强对空预器出入口差压的监视

为了防止空预器发生堵塞，应该加强对空预器出、入口一、二次风及烟气差压的监视，特别是在冬季温度急剧下降时需要加强监视程度。当发现空预器出、入口一、二次风及烟气差压有异常变化时，应加强调整，采取加强吹灰等措施。如该措施不起作用，并确认冷端受热面薄板有可能被腐蚀并开始积灰时，应在停机时及时更换冷端受热面，保证受热面清洁，防止堵灰加剧。

（二）加强空预器吹灰和水洗工作

在空预器运行中应确保空预器的吹灰器正常，吹灰时尽量保持高一点的负荷，以保证受热面的壁温不会降低。同时吹灰前要彻底排净吹灰蒸汽疏水，吹灰时吹灰蒸汽应保持足够的过热度，避免湿蒸汽经吹灰器进入空预器加剧堵灰。吹灰工作必须定期进行，每班必须进行一次，为了保证受热面清洁，空预器还配有固定式的水洗装置，当发现空预器发生堵塞时，可在运行中或停机时对空预器进行水洗，经过水洗后的空预器必须要彻底干燥才能投入使用。

（三）加强燃烧的优化和运行调整

（1）低氧燃烧通过燃烧调整，在保证锅炉效率和经济性的情况下，实现低氧燃烧，在燃烧过程中要控制SO3的生成量，防止生成NH4HSO4使空预器被腐蚀；（2）提高喷氨自动控制的精确性，当前喷氨自动控制达不到精密化调整的要求，需要在其中增加煤量和风量的前馈信号，从而对喷氨量进行自动、准确的调整，避免喷氨流量过大和氢氧化合物超标；（3）降低喷氨量，通过燃烧调整，在负荷稳定阶段，进一步降低氢氧化合物的生成，从而降低喷氨量，减少NH4HSO4在空气预热器中、低温段的沉积量；（4）保证NH3在烟道内均匀分布，在验收脱硝装置性能，对反应器烟道内的NH3分布情况进行测试；（5）优化送风自动和CCS功能，在变负荷过程中，维持氧量、煤量的精确调整，避免氢氧化合物体积分数大幅波动。

（四）将受热面壁温提高到烟气露点以上

（1）热风再循环。该方法维护简单、投资少，但运行不经济，因为送风机额外增加的耗电量通常大于再循环风机的耗电量。通过提高排烟温度提高壁温，减少腐蚀现象的出现，但是此过程会消耗大量的燃料和电能。在空预器运行中根据送风机的入口温度控制送风的热风再循环，并根据负荷变化，将空预器入口冷风温度保持在20～50℃内；（2）采用暖风器。暖风器是一种热交换器，一般由翅片铝制成，暖风器可提高预热器入口风温，从而提高空气预热器的壁温，减少腐蚀，从而防止空预器堵塞。

（五）降低对空预器的腐蚀

首先，要选择能够中和或吸附SO3的添加剂，从而减少SO3，降低露点和腐蚀速度；其次，必须要降低燃料的粘度，且能够消除不燃烧的杂质在各受热面上的积灰；最后，空气预热器的低温段应该要采用耐腐蚀材料，经过各种试验和实践证明，搪瓷管空气预热器能够有效防止低温腐蚀，能够防止积灰。因此，可以采用搪瓷管预热器，从而使排烟温度降低，防止空预器发生堵塞，保证空预器安全、稳定运行，提高锅炉的运行效率。

五、结束语

综上所述，三分仓式空气预热器堵灰严重影响了锅炉的运行效率和安全性，也影响了机组正常带负荷，因此必须要对这一问题加以重视，采取有效的预防措施，加强对空预器运行的监督，当发现出现堵塞或腐蚀时应该及时进行清理，还要加强燃烧的优化和运行调整，從而保证空预器正常运行，减少堵塞现象的发生。

【参考文献】

[1]王磊. 回转式空气预热器漏风改造[J]. 工程技术：全文版， 2016（11）：00212-00212.

[2]金炜. 电厂锅炉回转式空气预热器漏风试验研究[J]. 工业b， 2015（33）：220-220.

[3]谢占军， 彰金宝， 张翼，等. 回转式空气预热器模数仓格裂纹原因分析与治理[J]. 内燃机与配件， 2017（21）：71-75.

[4]吕成， 王双印， 谷颜领. 脱硝机组空气预热器抗堵塞可行性研究[J]. 科研， 2016（12）：00307-00307.

[5]徐卫卫， 阚忠袆. 回转式空气预热器转子卡涩原因及预防浅析[J]. 化工管理， 2017（26）.

[6]李固旺. 回转式空预器漏风原因分析及对策[J]. 工程建设与设计， 2017（5）：13-14.

[7]梁帮平， 张东， 刘占淼. 回转式空气预热器转子变形原因分析及处理措施[J]. 华电技术， 2012， 34（3）：1-3.

[8]强君刚， 马凯， 窦万生. 回转式空气预热器转子热变形数值模拟[J]. 应用能源技术， 2013（10）：22-27.