锅炉空气预热器冬季堵灰问题分析及治理措施

(神华陕西国华锦界能源有限责任公司，陕西 神木 719300）

锅炉空气预热器是利用锅炉尾部的烟气余热来加热空气的换热设备。一般多用于燃煤电站锅炉，目的是提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗，可分为管箱式、回转式两种，目前电站锅炉较常采用回转式预热器。但由于回转式预热器结构复杂和自身特点，锅炉空气预热器往往容易发生堵灰问题。若不妥善处理，将对锅炉安全、稳定和经济运行构成严重威胁。

某电厂采用的回转再生式三分仓空气预热器，在去年冬季发生多次堵灰问题，严重影响锅炉安全稳定运行。给电厂造成重大经济损失，现就堵灰发生过程原因分别进行分析，并提出治理措施以确保锅炉安全稳定运行。

1 锅炉空气预热器冬季堵灰问题分析

1.1 煤质因素

一般而言，当煤的折算硫分Ss＞0.2%，属于高硫分煤范畴。空气预热器堵塞期间煤因发热量降低，平均折算硫分是设计值的2倍。据有关资料介绍，硫露点温度与煤折算硫分的立方根成正比，即露点温度t1d=f(Ss1/3)。发生空气预热器堵塞期间，按煤的最大折算硫分达到0.37%时的露点温度升高到90.1℃，比85℃的设计值高5℃。受硫酸浓度增加和露点温度升高的双重影响，在空气预热器冷端金属元件发生腐蚀的同时加剧空气预热器沾灰堵塞。

图1 二次风热风再循环管移位示意图

表1 不同负荷、含硫量的冷端综合温度控制值℃

1.2 空气预热器蒸汽吹灰压力

原控制蒸汽吹灰器提升阀后的压力为0.6MPa，但发现空气预热器压差增加，即使长期投入蒸汽吹灰也不能降低压差，说明吹灰器在此压力工作对空气预热器积灰没有疏通作用。

1.3 预热器金属壁面温度

与烟气接触的空气预热器金属元件壁温如高于露点温度，则低温腐蚀导致的空气预热器堵灰一般不可能发生，否则反之。

对于回转式空气预热器，冷端空气预热器传热元件的壁温tk可以由下式近似计算:

式中tpy为排烟温度(℃)；kkq为空气预热器进口风温(℃)。

由上式可知，随机组负荷降低，排烟温度下降，冬季环境温度低，排烟温度和空气预热器进口风温随之降低，造成空气预热器金属壁温降低。锅炉设计采用热风再循环来提高空气预热器的进口风温，使传热元件的金属壁温高于烟气露点温度。空气预热器厂家规定冷端综合温度：冷端综合温度=排烟温度+空气预热器进口风温≥148℃。

1.4 风机设计的进口风温偏高

根据热风再循环的热力计算，风机设计进口月平均最低风温为0℃，热风再循环混合后的空气预热器进口风温为20℃，2008年初的环境温度最低值为－2.87℃，再循环全开后不同负荷工况下排烟温度及空气预热器进口风温等。

注:排烟温度在A，B侧分左、中、右各布置3个温度点；综合温度1=A，B侧6点平均排烟温度+进口风温；综合温度2=A，B侧除最高点温度外的4点平均排烟温度+进口风温；综合温度3=A，B侧最低温度点2点平均排烟温度+进口风温

分析数据，冬季开启热风再循环后，负荷低于533MW时，空气预热器的冷端综合温度已不能满足≥148℃的要求。随负荷降低，差距越大。锅炉虽设置了热风再循环，设计热风再循环门开启后的温升△t=20℃－0℃=20℃，但冬季实际热风再循环的温升只有6.91℃－(－1.56℃)=8.47℃，无法达到冬季寒冷季节空气预热器冷端综合温度的要求。表明热风再循环风量不足，热风再循环的加热能力受到质疑。需要通过试验予以查明原因。

3 热风再循环风量试验

3.1 试验情况及数据分折

(1)热风再循环开度检查试验

通过试验查明再循环门可以全开，空气预热器进口一次风温基本达到设计值，但二次风再循环管道有堵塞现象，空气预热器进口风温较设计值偏低较多。

停炉后检查，二次风箱与再循环管的接口在夏季封堵后，没有将孔径恢复，实际流通截面仅40%。

2)二次热风再循环风量测试

恢复二次风再循环管进口面积后，不同负荷二次风热风再循环量测试数据与设计值的比较见表5。

负荷400MW，全开二次热风再循环门，空气预热器进风温度为15.68℃，冷端综合温度为136℃，低于设计值12℃。实际运行时，低负荷时二次总风箱压力一般维持0.56～0.8kPa，再循环风管前后压差较小，再循环风量降低，则冷端综合温度更低。

(3)一次风热风再循环风量测试

经测试，360MW低负荷运行时，只要维持二次风箱压力不低于0.80kPa，一次风热风再循环风量基本可以达到设计值。

(4)核算不同环境温度对空气预热器进口一次风温的影响

假设不同负荷工况一次热风再循环风量与试验数据相同，且认为热一次风温度环境温度同步降低，依据试验数据通过热平衡核算环境温度分别降低至5℃，1.5℃时空气预热器进口一次风温变化。

核算数据表明:如冬季环境温度低至1.5℃，再循环全开，空气预热器进口一次风温会低于20℃。但因偏离程度不大，如果提高二次风箱压力，则空气预热器进口一次风温勉强可以达到设计值。

4 治理措施及效果

4.1 二次热风再循环管移位改造

基于二次热风再循环风量明显不足，而再循环风量决定风管前后压差，因此将二次风热风再循环管进行移位改造，以提高再循环风量，如图1。

（1）通过移位改造后试验，当负荷400MW，环境温度5℃，全开二次风再循环门，空气预热器进口二次风温可以达到20℃的设计值。当冬季环境温度低于0℃且负荷低于360MW时，则关小二次总风门挡板，提高再循环风管前后风压差，进一步提高热风再循环风量。进行关小二次风门挡板试验表明，在环境温度3.8℃，关小二次总风门至38%挡板，可提高再循环前后风压差0.3kPa，提高空气预热器进口风温7.2℃。

（2）控制冷端综合温度是防止空气预热器机会堵塞的重要举措，通过运行观察和摸索性试验，根据不同的机组负荷和入炉煤含硫量，制定不同的空气预热器冷端综合温度控制值，有关控制数据规定见表1。

（3）通过摸索性试验，制定正常的空气预热器前后压差控制值，当压差值高于控制值时意味已经出现积灰，此时将冷端空气预热器吹灰器压力提高到适当压力，对空气预热器冷端连续吹灰，直至空气预热器前后压差达到正常，然后再恢复常规的吹灰蒸汽压力运行。

（4）入炉煤配煤惨烧，严格控制入炉煤平均含硫量Sar≤1%，并建立含硫量的预警机制，当含硫量升高时及时采取应对措施。

4.2 治理效果

采取上述措施后，较好地解决了冬季低负荷运行期间空气预器堵灰的难题，今后再没有发生空气预热器堵灰问题导致的停炉。

结语

总之，造成锅炉空气预热器堵灰的原因较多，任何一个环节出现问题，都要可能造成空气预热器堵灰。为此，电厂锅炉运行人员切不可对烧损事故的防范掉以轻心，必须采取多项措施来解决空气预热器的堵灰。一方面要从技术改进从源头上解决问题，另一方面也要加强设备的日常维护，才能解决好空气预热器堵灰难题，确保锅炉运行安全和运行效率。

[1]刘海龙.回转式三分仓空气预热器堵灰分析及预防[J].节能，2009（11）.

[2]韩志成;曾衍锋.空气预热器堵灰原因分析及预防措施[J].电力设备，2008（06）.