火电厂空气预热器故障分析与治理

程永峰

（华电国际莱城发电厂，山东 济南 271100）

0 引言

空气预热器（下称空预器）为煤粉着火提供热源风。脱硝系统的增加或暖风器工作的异常，需要空预器长周期运行，如空预器密封异常或不当，会造成空预器漏风率高。煤粉中的硫随烟气进入尾部烟道，经化学反应生成的硫酸氢铵附着在蓄热片上，堵塞腐蚀空预器。空预器烟气侧差压升高，出力降低，造成锅炉排烟损失升高，锅炉效率下降。本文介绍了空预器常见故障，分析了原因，提出了预防空预器低温腐蚀和堵灰的措施，以及降低空预器漏风率的方法。

1 故障现象

某火电厂300 MW锅炉燃用高硫煤，在锅炉进行SCR脱硝改造后，空预器易发生硫酸氢铵堵灰。机组脱硝改造投运后，一周内空预器烟气阻力由1.5 kPa上升至2.6 kPa。两侧引风机动叶全开，并发生抢风现象。机组负荷只能带到280 MW，锅炉无法带到最大负荷。

2 原因分析

空预器的冷端温度是指进入空预器的空气温度和空预器烟气侧排烟温度的平均值[1]，冷端温度的高低对空预器冷端酸结露和腐蚀起着决定性的作用。空预器的出口冷端温度如果低于酸气结露的温度，空预器冷端很快就会积灰，一周内就形成极难去除的板结垢。冷端温度目标值应根据“综合冷端温度与燃料含硫量变化曲线”确定，并根据燃用煤种性质进行修正，除收到基全硫小于0.5%的煤粉外，燃用其他煤种冷端温度应大于130℃。

烟气酸露点主要受燃煤中的硫分、灰分、水分和煤的发热量影响[2]。灰分和灰中Ca含量越高，酸露点越低；酸露点的高低与煤中硫分及其水分成正比。由于根据不同酸露点的经验公式计算出的数值偏差较大，对燃用煤种相对稳定的锅炉，应通过调整冷端温度和观察空预器差压变化趋势，来确定该煤种对应的综合温度控制目标值，并根据空预器烟气侧差压变化及时提高空预器冷端温度控制值。为提高控制精度和减轻运行人员调整工作量，空预器综合冷端温度控制目标值建议通过原烟气SO2浓度、燃煤量、烟气量等参数实时计算并参与自动调节。

3 空预器故障治理

3.1 空预器堵灰和腐蚀治理

锅炉启停过程中，严格控制空预器冷端温度[3]。尽早投入暖风器加热二次风，利用烟气再循环热风加热空预器出口风。空预器出口综合冷端温度低于目标值时，优先降低磨煤机出口温度，适当增加一次风比例（注意锅炉燃烧和飞灰含碳量的变化情况），以提高空预器出口排烟温度。空预器蒸汽吹灰疏水温度控制在比吹灰母管压力对应的饱和温度高5～20℃。空预器实际排烟温度高于综合冷端温度目标值时，取下限，否则取上限。

安装并运行脱硝装置的锅炉，要防止局部或部分时段喷氨过量引起的氨逃逸量超标。优化锅炉配风，利用烟气再循环，防止过氧燃烧和炉膛局部温度过高，减少炉内SO3的生成。

空预器烟气侧差压超过设计值或空预器冷端温度低于目标值时[4]，应增加吹灰频次。烟气侧差压超过1.5倍设计值时，提高空预器冷端吹灰器弹簧阀后压力，最高至1.5 MPa，加强吹灰。当差压恢复至正常值范围时，逐渐恢复正常吹灰压力，防止吹损蓄热元件。

加强锅炉暖风器、热风再循环、空预器扇形板自动调整装置的运行维护，保证设备运行良好。暖风器、锅炉受热面（特别是省煤器）泄漏后要及时隔离或停炉处理。停炉后，利用高压水进行冲洗，开机时要尽早投入暖风器除湿。加强空预器进出口差压、温度，空预器吹灰压力、疏水温度，脱硝催化剂出口氨逃逸等表计的检测维护，保证指示准确。

空预器检修中要通过校直大轴、修复密封片、采用新型密封技术等降低空预器漏风率，提高空预器出口排烟温度。

C级及以上计划检修时，根据空预器腐蚀、积灰情况把蓄热元件拆包彻底清洗，冷、热端蓄热元件复装时调换位置使用。部分电厂聘请专业清洗公司用高压射流清洗车对空预器蓄热元件在不吊出的情况下进行冲洗，效果十分显著，一般机组停运10天左右即可完成冲洗，且费用不高。

空预器冷端蓄热元件选型或换型可采用考顿钢、ND钢或搪瓷波形板、陶瓷等耐腐蚀材料。对堵塞严重的空预器，要分析蓄热元件高度和直径设计是否合理，必要时进行大通道蓄热元件换型改造，如改为L型直通道，或增加空预器蓄热元件直径。

投用暖风器或热风再循环系统，使机组煤耗率升高，不利于机组的经济性。因此，在冷端综合温度或冷端平均温度满足要求的情况下，应及时停用暖风器或热风再循环系统，防止过量投入造成能耗增加。

空预器在线高压水冲洗。某火电厂空预器配备有冷端高压水冲洗系统，系统由柱塞泵、伸缩式喷枪及相应的供水、排水和管路系统组成。该厂燃用高硫煤，在锅炉进行SCR脱硝改造后，空预器易发生硫酸氢铵堵灰。在线高压水冲洗能有效解决硫酸氢铵堵灰问题，也能部分解决陈旧性灰垢堵塞，配合运行中空预器蒸汽吹灰和暖风器的合理投用，根据差压上升趋势适时投用高压水冲洗，能较好控制空预器阻力的上升[5]。

3.2 空预器漏风率高治理

空预器漏风率高会影响机组经济运行。部分空预器间隙自动调整装置由于测量误差或运行中卡涩等因素，难以投运，造成间隙偏大，漏风率大；部分空预器冷、热端间隙在冷态调整后，热态时无法进行再调整，或调整方法不当，也造成漏风率上升；部分采用弹性可调密封或柔性密封的机组，空预器运行时间越长，密封元件的磨损越大或弹片失效，密封效果明显下降。为降低空预器漏风率，可进行空预器密封改造和相关治理。

1）双道密封改造。增加转子隔仓数，由原来的24分仓增加为48分仓，扇形板得以加长，形成双层密封面，漏风率可降低30%左右，漏风率最低至6%以下。缺点是风烟阻力增大，转子质量增加，传热元件拆包切割易造成传热面积下降和元件损坏。

2）三道密封改造。在原双道密封改造基础上，进一步增加转子隔仓数，加长扇形板，形成三道密封面，漏风率可在双道密封基础上下降约12%。但这会造成隔仓过密，传热元件偏小，风烟阻力上升10%左右。目前主要在部分一次风压头较高的新机组上采用。

3）拖拽式软密封技术。在径向隔板原径向密封片的基础上，再增加一道较薄的有一定弹性、折角较大的密封片，以增加密封道数，并允许密封片与扇形板有一定接触，这能使漏风率降至4%。缺点是只在间隙小于10 mm时有效，运行时间加长接触式密封片易磨损失效。

4）钢丝刷软密封。用金属丝编织的刷式密封片来达到接触式密封效果，投运初期漏风率可降至4%以下。缺点是运行周期较短，钢丝软化快，倒扶变形后漏风率增加，维护更换成本高。

5）弹簧密封技术。利用带弹簧的密封片实现密封片与扇形板的接触式密封，降低漏风率效果显著。缺点是结构较复杂，运行时间加长弹簧易失效而造成漏风率显著上升，需经常检查和更换部件。

6）自动漏风控制系统。利用密封间隙自动调整装置，采用间隙自动跟踪技术，自动调整扇形板位置，实现间隙在最小状态而不碰磨。如果使用得当，能起到较好的漏风控制效果，通常漏风率低于6%。但如果调整不当，会造成漏风率升高，因此应采取有效措施保证该装置运行在良好状态。

7）焊接静密封。针对密封间隙自动调整装置维护工作量大、技术要求高可能产生的漏风率高[6]，以及扇形板在线调节带来的静密封漏风率高的问题，将静密封片和密封板焊接，扇形板运行中处于固定位置，以降低直接漏风。优点是维护工作量少，漏风率稳定，静密封片使用时间长；缺点是热态时难以在线调节密封板，若冷态时对热态间隙计算和预留不当，或热态时烟气温度偏离设计值，则漏风率会升高。

8）四分仓设计。因循环流化床锅炉一次风压较高，为降低漏风率，将一次风设置在二次风的通道之间，形成四分仓，以降低空预器至烟气侧的漏风量。

9）综合性密封技术。综合以上多种技术的特点，对空预器径向、轴向、周向（旁路）密封和相关静密封进行针对性设计，实现漏风率控制。

4 运行调节及维护

空预器烟气侧温度升高，立即调整空预器的密封间隙处于合理范围之内。如果烟气侧温度大于设计温度20℃及以上时，应重新计算密封间隙并进行调整。蓄热片结垢堵塞导致换热能力差，空预器烟风侧阻力增大，差压增加，漏风率升高。实时测量空预器漏风率，及时进行调整，防止空预器发生严重堵塞。

防止空预器膨胀不均、变形、大梁刚度差、中心不正，以及转子格仓密封板变形、上下端不对口等问题。注意空预器各部位的保温效果，特别在雨雪、大风天气和冬季，防止因保温不良造成空预器外壳变形，产生碰磨等。

空预器检修后初次投运要保证24～48 h的磨合时间，根据磨合情况，精心调整热态密封间隙，使空预器保持良好运行状态。注意密封片焊接固定，利用检修、调停的机会检查各密封片和密封间隙，进行针对性调整。保证导向轴承可靠运行，防止中心偏斜。调整空预器的径向及轴向密封间隙在正常范围内，同步调整密封板的端部和静密封。

加强密封间隙自动调整装置的调整和维护，不能长时间把间隙退到最大位置，否则会增加漏风率。

5 结语

燃煤锅炉运行中，空预器低温腐蚀、堵灰和漏风是常见问题。为提高空预器冷端温度采取了一定措施，并且对空预器进行有效密封，降低了空预器漏风率，有效防止了空预器低温腐蚀和堵灰，保证了锅炉出力，提高了锅炉效率。