火力发电厂空预器空气能脉冲在线清扫技术研究

李东辉

（郑州裕中能源有限责任公司，河南 郑州 450000）

火力发电厂应用的空气预热器主要指在锅炉尾部烟道位置，烟气通过散热片进入锅炉前将空气预热到特定温度的受热面。空气预热器可以切实提高锅炉热交换综合水平，降低资源能耗的消耗率。也正因如此，空气预热器在应用过程中会大量接触烟气及烟气携带出的热量，堵灰问题尤为严重，如何提高堵灰问题应对水平和吹灰清扫技术成为当前众多火力发电厂实现技术革新和工艺改进的重点。

1 火力发电厂空预器堵灰现象及主要发生过程

火力发电厂应用的空气预热器在连续运转过程中，随着运行时间和运行周期的增长，空预器会大量吸入烟气，烟气的温度始终保持不变，但是，在排烟方面温度会逐渐增大，偏差增多，因此需要在送风环节增加偏置，以进一步减少排烟温度的偏差问题。这种操作手段，如果空预器自身烟气差压水平不断增高，会进一步导致引风机的电流量增多，出风率不足，风机出口位置压力升高，进而引发风机失速等多种故障问题。与此同时，火力发电厂空预器在长期运行过程中极容易出现积灰情况，烟气中的尘埃、灰烬会出现冷凝，并与管壁硫酸物质发生作用，进而生成碳酸钙基质类型的“水泥状”物质，再加上空预器运转中如果应用高压水进行吹灰那么混合水和积灰之后，灰烬的“水泥化”问题更严重，甚至会形成硬块，堵死管道，影响火力发电厂锅炉的正常运转。火力发电厂空预器堵灰问题主要与三氧化硫紧密联系，当锅炉受热面的温度达到酸露点后，会在受热面中凝结液态硫酸，进而腐蚀金属，黏结烟气中的灰尘粒子，在长时间运行下，此类烟尘粒子和硫酸物质会进一步附着相对潮湿的空预器受热面中，造成空预器烟气管道的堵塞。

2 火力发电厂空预器堵灰问题原因分析

2.1 锅炉燃煤及制粉系统问题

火力发电厂以煤炭作为主要燃料，但是，很多发电厂应用的煤炭都是从与之邻近的煤矿供应点或洗煤厂提供的原煤，如果对煤炭种类筛选不科学，某一类型煤炭燃煤过程中硫含量过高会进一步影响锅炉烟气露点，导致露点降低，继而引发空气预热器冷端结露，提高了设备腐蚀效果。另外，如果此类燃煤品种发热量相对较低，难以提供标准热值，那么也会进一步造成燃煤量的增加和燃气流量提升，最终导致空气阻力增加，积灰问题更加严重。锅炉制粉系统是燃煤充分燃烧的重要基础和前提，在锅炉启动时，可以采用多种点火方法，在此期间，启动磨煤机，如果此时锅炉炉膛内温度相对较低，那么煤粉燃烧会不充分，由于锅炉过度启动而导致制粉系统运行失当，各类可燃物烟尘大幅增加，增加堵灰问题的发生概率。

2.2 空预器吹灰系统运行不当

现如今，我国火力发电厂所应用的空预器在吹灰系统方面已经相对完善，但是吹灰系统在实际运行过程中仍旧存在运行不当问题。例如，空预器的吹灰介质始终难以达到设计值，很多火力发电厂应用的锅炉在出厂应用之前都需要进行预设置，提前规划吹灰阀门压力值、蒸汽阀前温度值等，如果在锅炉运行过程中空预器的实际压力值和温度始终难以达到设计值或相关蒸汽压力较低，也会导致空预器内部烟气积灰，难以有效推进吹灰系统充分运转。虽然在设备运行中可以手动形式进行调节，但是难以真正达到预期要求，增加堵灰问题。此外，吹灰系统蒸汽阀门密封不严也会造成设备运行时水蒸气颗粒进入空预器内部结构，造成堵灰。很多空预器在停炉后需要应用高压冲水进行清灰处理，确保空预器的清洗干净，如果在此期间冲洗不彻底也会导致原有污垢会大量残留，下一次机械启动会增加灰尘的“水泥化”问题，进而增加冲洗清理的难度。

2.3 空预器设备设计和负荷问题影响

火力发电厂的空气预热器应用的省煤器，如果在运行过程中出口设计烟温相对较低，而入口设计水温过低，也会造成换热管管壁温度进一步降低，烟气中的三氧化硫大量冷凝，加速腐蚀效率，同时也增加了烟尘飞灰黏性，对换热管造成积灰堵塞。另外，空预器的第一、二暖风气机容易发生堵塞问题，例如，在春季时期火力发电厂外界环境相对干燥，甚至有很多杨树、柳絮造成锅炉设备暖风器堵塞，空预器难以发挥其应有的作用。如果在空预器设计中锅炉总风量过大，那么必然会增加锅炉运行中的烟气流量，其间一旦锅炉受热面出现泄漏问题，会进一步引发机组运转的负荷变化，增大空预器积灰现象，直接影响设备运行效率。

3 火力发电厂空预器空气能脉冲在线清扫技术分析

3.1 技术原理

空预器空气能脉冲在线清扫技术，也可以理解为热风清扫技术。在应用过程中，以热风形式提升硫酸氢铵的分解效率，结合硫酸氢铵易分解的特性，在空预器管道中增加空气能脉冲，以热风形式进行管道清洗，在空预器出口位置引出一次风热风，经调节门流量调整后，从二次风冷端引入在空预器冷端二次风侧位置，增加一块隔离扇形板，此类隔离扇形板能够实现与二次风侧和烟气侧之间的清洗。风侧仓直接将一次风引入风舱内，通过一次风和二次风之间的压力和转换差，实现动力循环，此类空气能脉冲和热风吹扫形式，无须再额外增加风机设备可以直接以空气能进行热风吹扫，始终实现由下而上的逆流吹扫，确保空预器换热元件的波纹板能够清扫干净，与此同时，结合空气能脉冲热风始终保持高温状态，在清洗分舱内提高温度场的温度，确保能够加速液态硫酸氢铵的分解，让其在高速空气热风的吹扫下，波纹板上的飞灰进行去除，实现24 小时不间断在线吹扫，及时去除浮灰，避免发生火力发电厂空预器堵塞的问题。

3.2 技术应用方案

火力发电厂空预器的运行旋转方式为烟气、二次风、一次风、烟气的形式，因此，应用空气能脉冲在线清扫技术可以在一次风和二次风中间增加压力差，将其作为循环动力，并以空气能脉冲形式进行在线吹扫。空气预热器冷端位置的二次风一侧需要新增隔离桁架和扇形板，形成清洗分仓；随后在空预器出口一次风管道上抽取热风，从清洗分仓内形成有效的空气能脉冲，提高热风吹扫速度和冲击力在管道内将热风引入清洗分仓；当清洗分层温度达到液态硫酸氢铵的分解温度后，实现硫酸氢铵受热分解。将空预器换热元件波纹板上的粉尘、积灰及时去除。此类技术实施形式能够充分发挥空气能脉冲热风清扫技术的最大优势，无须额外改造空预器的壳体、扇形板和烟风道接口处设备，同时，能够提高空气能脉冲的循环动力，以一次风和二次风压力差进行循环吹扫应用优势更明显。

从实际应用的角度来看，以空预器旋转方向为核心，按照烟气、二次风、一次风的顺序，空预器换热元件波纹板会逐渐实现受热温度增加，但是，当换热元件逐渐转入二次风一侧时，波纹板会受到冷风影响，而逐渐冷却温度下降，这也使得换热元件波纹板表面附着的液态硫酸氢铵和煤炭燃烧后的飞灰以及其他容易造成堵塞的污染物会进一步粘住波纹板，甚至形成板结物。完成此环节后，空预器加热冷风并重新返回烟气舱，此时的温度是最低的，而温度过低也会导致液态硫酸氢铵产生凝结，继而黏附煤炭燃烧烟气中的飞灰，灰尘并形成粘性混合物，混合物会随着烟气逐渐转移到下游的低温区，液态的硫酸氢铵混合物会进一步形成相对坚硬的固体，实现波纹板表面的固结，如果无法及时清理和吹扫，会进一步造成通道堵塞，因此温度越低，硫酸氢铵的凝固速度越快。也正因如此，空预器出口位置温度会逐渐降低，此类固体堵塞物质和灰尘黏性混合物也就越多。

因此，应用空预器空气能脉冲在线清扫技术需要充分发挥液态硫酸氢铵受热液分解的特性和作用，将第一次风侧加热后，让其送至冷端位置，并与冷端的二次风侧新增清洗分仓，以隔离扇形板进行空间分割，以空气能脉冲热风进行逆向吹扫，使得波纹板表面的液态硫酸氢铵实现受热分解，融化堵塞物，再加大空气能脉冲能够实现堵塞物的有效吹离，彻底清除和解决堵塞物对火力发电厂空预器的影响，同时，也能进一步解决空预器腐蚀问题。此类空气能脉冲在线清扫技术无须对空预器热端进行繁复多样化的改造，只需要增加隔离清洗分仓即可，操作更加简单便捷，技术的应用价值和应用优势更为明显。

4 提升火力发电厂空预器空气能脉冲在线清扫技术的应用策略

提高火力发电厂空预器的运行效率，不仅仅需要以空气能脉冲在线清扫技术为核心，更要做好日常堵灰预防措施，避免影响空气能脉冲在线清扫技术的落实效果可以从以下几个方面进行强化。

4.1 优化选择燃煤品种减少硫化物生成

空预器堵灰问题与烟气中的灰尘物质紧密联系，因此，为了提升清扫技术的实际应用水平，首先，要优化选择燃煤品种，尽可能地减少硫化物的生成。可以优先选择更优质的燃煤品种，对煤炭进行洗选脱硫，既保障煤炭能够充分燃烧的同时，也能降低硫化物对飞尘中的含硫量进行有效控制。另外，需要保障输煤系统的高效配合，例如，针对火力发电厂燃煤输送、卸煤、存储、配煤等多个系统进行统筹协调，切实发挥作用，要尽可能地避免硫酸类物质，进而黏连避免引发积灰、硬化或水泥化的情况，也可以结合火力发电厂实际情况，对于不同含硫量水平的燃煤进行科学配比，最终实现优化品种选择，避免高硫燃煤进入锅炉房投入使用。

4.2 优化锅炉设备工艺和处理水平

为了尽可能地减少火力发电厂空预器堵灰问题，同时，发挥空气能脉冲在线清扫技术的作用，要针对空预器吹灰系统运行不当的问题进行着力改善，避免锅炉吹灰介质和系统过度启动而导致可燃物烟尘大幅度增加的问题。在每次点火前，都需要满足预设着火能量，而在锅炉机组停运后需要将煤斗中剩余燃煤烧空，确保在下一次启动前合理控制煤的发热量，与此同时，可以进一步优化燃煤点火工艺。例如，可以优先选择小油枪点火技术，此类技术在应用过程中挥发分相对较高，应用优势明显。在锅炉燃气机组启用初期阶段，避免加入过多燃煤，当煤炭燃烧趋于稳定后，可以适当增加燃煤并应用空预器开展灰尘在线清扫，有效减少空预器积灰堵塞。

4.3 提升空预器吹灰处理水平

本文中所强调的空预器空气能脉冲在线清扫技术主要指在锅炉运行过程中对空预器和换热元件波纹板进行飞灰吹扫和固体堵塞物去除，其在线处理水平相对较高，但是随着运行时间的增加，如果不实现彻底的灰尘清除，也会导致相对细小的灰尘进一步凝结，而影响未来的吹灰水平，此类水泥状附着物会始终残留于换热元件上并逐渐固化、僵硬，后期很难直接通过空气能脉冲在线清扫技术进行及时去除。对此，可以在应用空预器空气能脉冲技术进行在线清扫时提高清扫水平。例如，正常运转状态下，空预器运行8 小时，则需要进行一次在线清灰处理，如果此时锅炉燃烧效果相对较差，已经引发了空预器的堵塞情况，则需要提高空气能脉冲的幅度，按照特定工艺流程进行清理或对疏水管进行改造升级。当锅炉机组长时间停工，则需要对其进行彻底冲洗，可以应用高压水冲洗方式。很多空预器已经安装了脱硝工艺设备，因此，在清理过程中需要有针对性的优化清理流程，并在清洗过程中对灰尘、脏污进行取样化验，冲洗完成后要保障波纹板的充分干燥。

4.4 定期开展空预器日常养护与维护

火力发电厂空气预热器在长期应用过程中，多种类型元件和运行系统都有可能发生故障和隐患问题，甚至会直接影响空气能脉冲技术的应用效果，对此需要建立定期管理与维修制度，如果发生元件故障或隐患问题，要第一时间进行处理，切实提高空预器的运行效率和质量水平。例如，在火力发电厂空预器运转过程中，需要结合当前设备机组的运行状态、运行基础和燃煤效率等，科学合理地制定维修管理制度和管理措施，确保相关措施的可行性和有效性；随后需要定时定点对其进行管理与维护，切实强化工作职责，使管理与维修工作落到实处，尤其需要针对空气能脉冲在线清扫技术的应用水平和应用效率进行考察，及时发现隐患问题，避免引发空域气堵塞情况。

4.5 提升专业人员能力与素质

空气能脉冲清扫技术的应用离不开专业技术人员的评估与考察，因此，火力发电厂方面需要对现有技术人员进行有针对性的教育培训，使其能够在日常工作中充分发挥主观能动性。针对空预器的运行原理、运行机制、容易发生故障的点位、故障排查方法和解决方式，以及空气能脉冲清扫技术运行过程中相关问题，进行有针对性的了解和掌握，确保能够在发生问题的时候进行及时解决，避免影响火力发电厂的整体运行效率。除此以外，火力发电厂可以进一步引进高素质专业化人才，对现有空预器运行情况和空气能脉冲在线清扫技术的运行机制进行优化整合，提升效率，同时，也能发挥人才的作用和价值，确保能够全方位提升火力发电厂各机组的运行效率。

5 结语

综上所述，在新时代发展进程中，火力发电厂的各类生产工艺水平不断优化改进，生产效率水平不断提高，在此期间火力发电厂不仅需要关注企业效益，更要助力生产工艺的优化与升级。火力发电厂的空预器极容易出现堵灰现象，这主要是受到燃煤烟气的影响，液态硫酸氢氨与烟尘融合形成混合物，停留在空预器换热装置的波纹板表面，造成堵塞问题。本文针对此，深入研究空气能脉冲在线清扫技术的原理和应用方案，以期对堵灰问题进行有针对性的改善与升级，提出诸多提升该技术应用水平的对策，希望能够对当前火力发电厂综合运行水平的提升提供重要参考和借鉴。