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锅炉管式空气预热器现状分析与解决策略

作者简介：

田德勇，印尼宏发韦立氧化铝公司总经理，拥有国内外火力发电项目建设，生产运营数十年以上工作经验和成功案例。

刘书城，印尼宏发韦立氧化铝公司热电厂专工，从事电厂运行，汽轮机整体调试，安全管理工作。

1摘要

宏发韦立氧化铝公司印尼热电厂，设计锅炉HX/9.81-℃-Ⅱ2是由华西能源工业股份有限公司和中科院联合研发的，采用了循环流化床洁净燃烧技术的t/h高温高压蒸汽锅炉。本锅炉设计燃用煤种为褐煤，燃烧效率好，尤其可燃用含硫较高的燃料。本厂锅炉为单汽包自然循环水管锅炉，整台锅炉呈“∏”型布置，框架支吊结构，运转层标高8米。其过热蒸汽采用（屏过、旋风过、低过、高过）四级加热两级喷水减温器调节汽温。设有两个汽冷旋风分离器，炉膛上方沿宽度方向布置有屏式过热器，尾部烟道布置炉顶包覆管受热面和多组蛇形管受热面及一、二次风管卧式空气预热器。长期以来，锅炉空气预热器积灰、漏风，空预器堵塞的问题，都是锅炉专业最头疼的问题。因此通过合理的设计，正确的运行，辅以有效的堵漏、更换、吹灰手段，延长空气预热器的使用寿命。保证锅炉的带负荷能力,实现可靠的经济运行。

2关键词

空气预热器；烟气含量SO3；低温腐蚀；积灰；改造

3引言

锅炉空气预热器积灰、漏风，对下级空气预热器处的烟气、空气温度均较低，使冷风入口处管子的壁温低于烟气酸露点，造成低温酸腐蚀。引起空气预热器腐蚀、泄漏、积灰。

4原因分析

空气预热器堵灰及腐蚀的原因分析：

（1）烟气中含有水蒸汽及SO3。由于烟气中含有水蒸气，而烟气中水蒸汽的露点(即水露点)一般在30～60℃,在燃料中水份不多的情况下,空气预热器的低温受热面上不会结露。但是在燃烧过程中,燃料中的硫份可能有70%～80%会形成SO2及SO3。其中SO3与烟气中的水蒸汽形成硫酸蒸汽，而硫酸蒸汽的露点(也叫酸露点或烟气露点)则较高，烟气中只要有少量的SO3，烟气的露点就会提高很多，从而使大量硫酸蒸汽凝结在低于烟气露点的低温受热面上，引起腐蚀。

（2）空气预热器冷端壁面温度偏低。在机组正常运行的情况下，燃用设计煤种时空气预热器的冷端壁温在各种负荷下都将高于烟气露点10℃以上，如果锅炉燃烧所需的空气经过热风再循环加热到20℃以上再送往空气预热器，受热面便不会发生低温腐蚀。由于多方面的原因造成热风再循环无法投用，空气预热器冷端综合温度低，冷端壁温不但低于硫酸蒸汽露点，而且低于烟气中水蒸汽露点。而低温受热面发生严重腐蚀通常在受热面壁温低于酸露点30℃左右以及水露点以下2个区域。由于空气预热器壁温严重低于烟气中水蒸汽的露点，导致大量的水蒸汽及稀硫酸溶液凝结，再加上烟气中有大量灰份，灰份沉积在壁面时，与水及酸液起化学作用后发生硬结。将空气预热器堵死，影响锅炉运行的安全性及经济性。

（3）宏发韦立氧化铝公司热电厂采用循环流化床洁净燃烧技术的t/h高温高压蒸汽锅炉。由于受园区下游用户氧化铝用汽的制约，机组负荷率一直处于较低水平，锅炉给水温度偏低，锅炉排烟温度长期处于露点温度，加上掺烧煤气站飞灰以及湿热的临海地域环境等诸多方面的影响，造成锅炉空预器冷段管子腐蚀漏风严重。

（4）空气预热器传热元件布置紧密。由于空气预热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，影响空气预热器的正常工作。此外低温受热面积灰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，难以清除。

5预防措施

5.1空气预热器腐蚀

空气预热器堵灰及腐蚀是息息相关的。空气预热器堵灰时，空气预热器受热面由于长期积灰结垢，水蒸汽及SO3容易黏附在灰垢上，加重了空气预热器的腐蚀；而空气预热器腐蚀时，受热面光洁度严重恶化，加重了空气预热器的积灰。空气预热器堵灰及腐蚀时，运行中表现出空气预热器出口一、二次风温降低，排烟温度升高，锅炉效率降低。

宏发韦立氧化铝公司（印尼）热电厂，#1锅炉投产运行4年多的时间，由于机组负荷率一直处于较低水平，锅炉给水温度偏低，锅炉排烟温度长期处于露点温度，加上掺烧煤气站飞灰、受印尼湿热的临海地域环境等诸多方面的影响，造成锅炉空预器冷段管子腐蚀漏风严重。#1炉空预器因腐蚀漏风量大，在锅炉大修时更换了根管子，大修后又封堵根管子，但是经过一系列的检修治理后，送风机42Hz运行，电机电流53A,风量只有31t/h，风压5.9Kpa,只能低负荷运行，年3月25停炉检查时床料已出现结焦情况，一次风量已不能满足正常流化需求，锅炉难于继续运行，威胁锅炉安全。

针对以上情况，经过技术人员论证后，决定对低温空预器一次风段空预器管进行全部更换，所需新换空预器管根，施工时需割除低温空预器一次风出口段联通箱、低温空预器一次风段所有管子，然后将管孔用内磨机打磨，新管从低温空预器前侧进行装复后焊接，旧管从空预器出口烟道人孔门清理，工作时分段对旧管进行割除和新管焊接恢复，确保紧急情况下4日恢复完成，保证安全生产。此方案施工焊缝米，割除时需用氧气70瓶、乙炔30瓶、恢复焊接时需焊条Kg(Ф3.2mm),计划用工18人（包括焊工6人)计划60天完成。在公司、分厂及检修车间人员的共同努力下，#1炉低温空预器一次风进口段换管工作由年5月27日至6月15日，通过两班倒(早班、中班)工作方式，20天完成此项工作，经更换后的空预器低温段，启炉运行后风机漏风量减少、电流降低，检修工时比原计划工期，提前一半多时间安全完成，为公司节约了可观的外委检修费用、并降低了生产成本。

结合此次检修换管成功经验的借鉴，对加强锅炉防“四管”泄漏管理，进一步强化锅炉运行安全监控，最大限度的减少或降低锅炉“四管”爆漏不安全情况或非计划停运情况的发生，提供了可靠保障。同时，针对目前宏发韦立氧化铝公司热电厂锅炉负荷、启炉升温升压控制、受热面超温、汽包上下壁温差、停运保养方面存在的问题，结合锅炉空预器当前实际情况，由此得出通过有效合理的堵漏、更换手段，完全能将空预器损坏或变形程度降低到最低。

空预器实物图例

空预器管箱

空预器检修

5.2空气预热器堵灰

目前空预器堵塞所带来的后果是引风机出力增加、排烟热损失增加、热风温度下降、疏通效果不佳、疏通成本较大、影响锅炉出力甚至无法运行。特别是在严重堵灰的情况下，煤灰淹没空预器管道，在酸性环境作用下，将加剧管子外壁腐蚀。而且一味考虑疏通方法，不如考虑防堵措施，来验证并解决上述问题，达到节能降耗的目的。

对于未进行换管改造的运行锅炉，需加强空气预热器的吹灰工作，确保空气预热器吹灰器能够正常投入。当空气预热器烟温不正常升高时，要及时进行预热器吹灰。若因受热面积灰而引起排烟温度升高，蒸汽温度下降或升高，以及预热器通风阻力升高时，要及时进行有关部分的吹灰。严重积灰时应前后交替吹灰，防止后部烟道积灰严重。吹灰时要对进汽联箱进行充分疏水,保证进入烟道内的蒸汽有足够的过热度。吹灰时应逐组进行,并顺着烟气流动的方向吹灰。严禁蒸汽吹灰器在无蒸汽时伸入炉膛，如吹灰器运行中发生故障，应设法尽快将其退出。锅炉吹灰结束，应确保所有吹灰器完全退出，关闭汽源门，打开疏水门，并确认吹灰母管已泄压。吹灰工作每班必须进行一次，并做好记录，发现缺陷及时联系处理。蒸汽吹灰系统需要检修时，空气预热器吹不了灰，加剧了堵灰。空气预热器应配有碱液冲洗装置，当空气预热器有堵塞现象时，在运行中或停机时均可对空气预热器进行冲洗。冲洗后，空气预热器应先经脱水，再彻底干燥，以防空气预热器再次投运后发生受热面腐蚀。

6结束语

通过对锅炉空预器技术措施的调研，改善锅炉实际运行中出现的问题，对空气预热器的腐蚀、泄漏、积灰堵塞的原因及预防措施进行分析，并就空气预热器的换管检修工艺和技术改造进行阐述，希望能对电站锅炉的安全经济运行有所帮助。

参考文献：

[1]《电力工业标准汇编》及水利电力部颁发的《锅炉运行规程》

[2]印尼宏发韦立氧化铝公司热电厂《锅炉运行规程》及其它电厂同类型锅炉运行经验

本文由除灰脱硫脱硝技术联盟

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