回转式空气预热器堵灰及腐蚀的原因分析及预防

[摘 要] 对回转式空气预热器堵灰和腐蚀的原因分析，并采取相应的预防措施

[关键词] 空预器 堵灰 腐蚀 原因 措施

一、电厂概况

河北大唐国际唐山热电公司2×300MW燃煤供热机组，采用上海锅炉厂生产的型号为SG1025/17.6-M859，亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、摆动式燃烧器四角切圆燃烧，固态排渣、露天布置、全钢结构、燃煤汽包炉。该炉采用豪盾华公司提供的两台受热面回转三分仓再生式空预器，型号为28.5VNT 1900。空预器还配有固定式水洗装置和吹灰装置，在送风机、一次风机的出口风道装有暖风器。

二、空预器堵灰现象

回转式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，当量直径很小(8.6或9.8)，流通渠道狭窄，很容易造成积灰和堵塞。大中型电站锅炉设计排烟温度一般低于150-1600C，因而空预器冷端受热面壁温较低，容易结露和腐蚀，使受热面粘污和积灰，影响受热面传热，使金属壁温进一步降低，从而又加剧了低温腐蚀。这种恶性循环使排烟温度不断升高，降低了锅炉运行的经济性，而且还促使烟风道的阻力增加，使引风机负荷增加。堵灰严重时，会造成引风机电流升高，不能维持正常炉膛负压，影响锅炉出力和燃烧，影响锅炉和引风机的安全运行，有时不得不停炉冲洗或带负荷冲洗，严重时导致机组发生RB事故。

三、空预器堵灰及腐蚀的原因分析

1、烟气中含有水蒸气及SO3

燃料中的水份是烟气中的水蒸气的主要来源，烟气中的水份能使烟气露点提高，低温腐蚀加剧，各种原因产生的水份在传热元件上积聚后，将迅速恶化积灰。水膜直接吸收水份、硫酸气和SO2，在灰中一些催化成分的作用下产生硫酸，增强腐蚀。水份渗入灰层，在灰变干后，灰的密度增加，在层层烧结后变成水泥状物质而堵塞通道。因此，各种外部水份是堵灰的催化剂，而通过烧结后的水泥状灰层更不易清除。

硫分高时，低温腐蚀严重，空预器积灰更多，腐蚀金属还会使灰层变硬。一般折算硫分从0.05%升高到0.3%时，露点可从60℃增加到120℃。当折算硫分达0.5%时，烟气露点可达130℃，并随硫分的增加还会进一步提高。燃用较高硫分的燃料，烟气中的SO3气体会和水蒸气结合形成硫酸蒸汽，直接腐蚀金属。腐蚀后的传热元件表面的吸灰能力将增强。腐蚀形成的元件表面的点状坑，也将成为吸灰的起始点，腐蚀产生的水份亦更加剧了这一过程。

2、空预器冷端壁面温度偏低

河北大唐国际唐山热电一号炉在机组正常运行的情况下，如果燃用设计煤种时，空预器的冷端综合温度在各种负荷下都要求高于烟气露点10℃以上，锅炉燃烧所需的空气经过暖风器被加热后再送往空预器，使空预器的冷端综合温度达到设计值138℃以上时，理论上受热面不会发生低温腐蚀。

但由于多方面的原因造成暖风器经常漏风，暖风器被迫停运，同时大量暖风器换热管被加堵处理，导致暖风器换热能力大大降低，再加上冬季外界气温低，送风机入口温度最低时为-10℃，负荷在250MW时的排烟温度只有110℃，低于设计值的121℃，而此时空预器冷端综合温度只有100℃，经常低于硫酸蒸汽露点。由于空预器壁温严重低于烟气中硫酸蒸汽的露点，导致大量的水蒸气及稀硫酸液凝结，又由于烟气中有大量灰份，灰份沉积在壁面时，与水及酸液混合发生化学作用后硬结，最后将大部分空预器堵死，机组被批停运进行水冲洗。

3、机组启停及低负荷运行过程中煤油混烧

锅炉启停及低负荷时投油运行，产生的烟炱、微小油粒及油蒸气，以及燃煤时烟气中未燃尽的炭黑粒子，在到达处于低温区的空预器传热元件中时首先发生凝结，它们的存在将大量吸附烟气中的飞灰粒子使积灰、堵灰加剧。锅炉负荷降低时，空预器区域烟气温度降低，回转式空预器壁温下降，其受热面上的冷凝液体量增加，加速了低温粘结灰的沉积速度，同时使部分原来壁温不低于酸露点的受热面移向低于酸露点的区域，从而扩大了低温粘结灰沉积的区域。如果受热面壁温比酸露点温度高(5～10℃)，则不会积低温粘结灰，此时如发生积灰也是松散性积灰。因此，烟气露点温度不仅与低温受热面的腐蚀关系很大，而且和低温粘结灰的形成关系也很大。

四、防止空预器堵灰和低温受热面腐蚀的方法

低温受热面腐蚀和堵灰的根本原因是由于烟气中存在SO3，以及受热面金属壁温低于烟气露点的缘故。因此，要减轻和防止低温腐蚀与堵灰应从以下几方面着手：

1、加强对空预器出、入口差压的监视，发现异常及时采取措施避免堵灰加剧运行中应加强对空预器出、入口一次风、二次风及烟气差压监视，特别是在冬季温度急剧下降时尤其要注意。如果暖风器因故不能正常投运时，调整不当很容易发生空预器冷端低温腐蚀，造成空预器堵塞，如不及时采取措施，堵塞将会越来越严重。由于受热面安装在转子各中隔框内，分高温、中温、低温3层，每层受热面所采用的材料和厚度均不同。因此当发现空预器出、入口一次风、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。如采取措施后仍不见好转，确认冷端受热面薄板有可能被腐蚀并开始积灰时，应在停机时及时对冷端受热面进行更换，以确保受热面清洁，防止堵灰加剧，从而保证空预器能够正常运行。

2、将受热面壁温提高到烟气露点以上。从空预器的冷端壁面温度公式(4-1)可知，要提高壁温，就要提高排烟温度及冷空气温度。提高排烟温度可以提高壁温，从而减轻腐蚀，但因此增加了排烟损失，降低了锅炉工作的经济性。提高空预器入口冷空气温度可提高冷端受热面壁温，防止结露腐蚀，在运行中是可以实现的。在运行中根据送风机入口温度及时投入暖风器，并根据负荷的变化保持空预器入口冷风温度在2O℃—5O℃的范围，同时根据排烟温度及时观察暖风器调温风档板的自动调节状况，使其保持合适的开度，以确保空预器冷端温度在规定范围内。

℃ （4-1）

3、加强对暖风器系统的维护，保证暖风器正常投入利用停机的机会对暖风器系统进行彻底改造，避免暖风器在运行中的泄漏现象。在冬季停用暖风器时，一定要对暖风器进行彻底隔绝并进行吹扫，将暖风器内的存水全部清除，以防暖风器被冻裂。在环境温度较低时(气温低于0℃)、锅炉启停炉因负荷较低而导致锅炉热负荷较低时、高压加热器因故停运以及其它各种因素造成排烟温度偏低时，应及时投入暖风器运行，以确保空预器冷端温度在规定范围内。

4、加强空预器吹灰和水洗工作，确保受热面清洁由于空预器的传热元件布置较紧密，烟气中的飞灰易沉积在受热面上，使气体流动阻力增加，严重时甚至会将流通截面完全堵死，影响空预器的正常工作。此外，如果低温受热面积灰也将造成金属壁温更低，硫酸蒸汽能透过灰层扩散到金属壁上，形成硫酸，使积灰变硬，更难清除。因此在运行中应确保空预器吹灰器能够正常投入。吹灰时尽量保持高一点的负荷，以保证受热面一定的壁温。同时吹灰前要将吹灰蒸汽疏水彻底排净，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从而加剧堵灰。吹灰工作每班必须进行一次。为了保证受热面清洁，空预器还配有固定式水洗装置，当发现空预器有堵塞现象时，可在运行中或停机时对空预器进行水洗。水洗后的空预器经脱水后必须进行彻底干燥，以防空预器再次投运后发生受热面腐蚀。

5、加强燃烧调整，保持适当的过量空气系数，减少SO3的产生。烟气中形成的SO3的多少与燃料硫分、火焰温度、燃烧热强度、燃烧空气量、飞灰性质与数量和锅炉受热面的催化作用等因素有关。运行中保证适当的过量空气系数可以降低烟气中SO3的形成，这样也就控制了硫酸蒸汽的形成，从而最大限度地降低了空预器的腐蚀。

五、结束语

空预器堵灰给锅炉安全运行带来了严重的危协，因此在运行中应加强监视和调整，针对运行中出现的各种现象认真分析，制定出相应的技术措施，保证设备具备良好的状态。只有这样才能够使空预器不发生低温腐蚀，减少堵灰，从而确保锅炉空预器的安全运行。

参考文献：

1、范从振.锅炉原理.北京:中国电力出版社,1986.5

2、范泉桂.锅炉原理.北京:中国电力出版社,2004.1

3、容銮恩.燃煤锅炉机组.北京:中国电力出版社,1998.9

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