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空气预热器堵灰及腐蚀的原因及预防措施

【摘要】回转式空气预热器在运行中常见的问题是堵灰及腐蚀，堵灰及腐蚀严重影响锅炉运行的安全性及经济性。本文针对我厂#4炉空气预热器在运行中存在的问题，并就其中原因作出简要的分析，提出几点预防建议措施，以供同行参考。
【关键词】空气预热器、堵灰、腐蚀
一、概述
湛江电力有限公司#4机组装机容量为300MW，汽轮机为东方汽轮机厂制造的亚临界、中间再热、两缸两排汽、凝汽式汽轮机，型号为N300-16.7/537/537/-3（合缸），采用喷嘴调节。锅炉DG1025/18.2-Ⅱ（5）为东方锅炉厂制造的亚临界压力、中间再热、自然循环单炉膛；全悬吊露天布置平衡通风、燃煤汽包炉。锅炉配备两台型号为LAP10320/3883的回转式三分仓容克式空气预热器。空气预热器还配有固定式碱液冲洗装置和蒸汽、强声波吹灰装置，在送风机的入口装有热风再循环装置。

二、空气预热器运行中存在的主要问题
1 空气预热器堵灰　
运行中，首先发现一次、二次风压有摆动现象，随后摆幅逐渐加大，且呈现周期性变化。其摆动周期与空气预热器旋转一周的时间恰好吻合，这说明空气预热器有堵塞现象。这是因为当堵塞部分转到一次风口时，一次风压开始下降；当堵塞部分转到二次风口时，二次风压又开始下降，在堵塞部分转过之后，风量又开始增大。#4锅炉燃烧较不稳定，空气预热器堵灰时，由于风量的忽大忽小，炉膛负压上下大幅度波动，严重影响锅炉燃烧的稳定性。
2 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。

三、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 　　
湛江电力有限公司#4炉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。但在寒冷天气，再加上湛江的潮湿天气，由于多方面的原因造成热风再循环投不上，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 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。

四、空气预热器堵灰及腐蚀的危害
1 排烟温度升高，降低锅炉运行经济性；
2 烟气阻力增大，致使引风机过载；
3 降低空气预热器的寿命

五、防止空气预热器腐蚀和堵灰的措施

1 提高低温受热面壁温 　　

如使低温受热面壁温高于烟气露点，硫酸蒸汽不能在金属表面凝结，也就不会发生腐蚀。要提高壁温，就要提高排烟温度及冷空气温度，但提高排烟温度会降低锅炉的经济性，而提高空气预热器入口冷空气温度以提高冷端受热面壁温则是可行的。在运行过程中，可根据送风机入口温度及时投入热风再循环并保持空气预热器入口冷风温度在20～50℃的范围。根据排烟温度及时观察热风再循环调节挡板的情况，使其保持合适的开度，以确保空气预热器冷端综合温度在规定范围内。

2 加强对空气预热器出、入口差压的监视 　　

运行中应加强对空气预热器出、入口一次风、二次风及烟气差压的监视，特别是在冬季气温急剧下降时更应注意。此时，如果不投热风再循环或热风再循环运行不正常或调整不当，很容易发生空气预热器冷端低温腐蚀及预热器堵塞。当发现空气预热器出、入口一次风、二次风及烟气差压异常时，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，确认为冷端受热面薄板有可能被腐蚀并开始积灰时，应利用停机的机会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。

3 重视热风再循环的投入
湛江天气较为炎热，很容易被人忽视热风再循环的重要性，甚至认为热风再循环只是摆设，这值得引起值班人员注意。在冷天气时特别是又冷又潮的天气时，我们要及时投入热风再循环，而且要把送风机入口温度控制在20至50℃。

4 加强空气预热器的吹灰和水洗工作 　　

应确保空气预热器吹灰器能够正常投入。吹灰前要将吹灰蒸汽疏水彻底排净。吹灰时尽量保持高一点的负荷，以保证受热面一定的壁温。同时吹灰蒸汽应保持足够的过热度，避免湿蒸汽经吹灰器进入空气预热器从而加剧堵灰。吹灰工作每班必须进行一次，并做好记录，发现缺陷及时联系有关部门进行处理。
重新投入强声波吹灰装置，目前#4炉强声波吹灰装置已经故障，如果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。
空气预热器还配有碱液冲洗装置，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。

5 加强燃烧调整，减少烟气中SO3含量 　　

烟气中SO3的多少与燃料硫份、火焰温度、燃烧热强度、燃烧空气量、飞灰的性质与数量以及锅炉受热面的催化作用等因素有关。当燃烧空气量增加时，火焰中的氧原子浓度增加，形成的SO3量也增加，因此在运行中应加强燃烧调整，保持合适的过量空气系数，减少SO3生成，从而最大限度地降低空气预热器的腐蚀。