回转式空气预热器堵灰分析及预防

　　摘要：锅炉在运行过程中，回转式空气预热器的堵灰现象十分普遍，这些现象的存在对锅炉的安全运行以及经济效益都有很大影响，为此必须对回转式空气预热器的堵灰危害以及影响因素进行分析和研究，并给出相应的解决对策，从而更好的提高锅炉运行的安全性和经济效益，切实保证锅炉的运转效率。

　　关键词：锅炉 回转式空气预热器 堵灰 现状分析

　　在电站的锅炉运行过程中，燃料燃烧后有超过60%以上的锅炉灰分会随着锅炉的烟气在整个系统中流动，固态排渣炉中的这一比例甚至高达95%以上，灰分在锅炉各个受热面上沉积，从而导致堵灰现象的发生。我国电力系统在进行火力发电过程中使用的燃煤质量普遍比较差，很少电站会对燃煤进行脱硫清洗处理，所以燃煤中灰分的含量比较高，受热严重。锅炉烟气中携带的大量的灰分在通过回转式空气预热器的狭窄的波形金属板薄片构成的传热通道时，吸附性较强的细小颗粒就会沉积下来，随着长时间的推移很可能会堵塞加热元件，造成积灰现象，从而对锅炉的运转造成严重的影响。因此，对回转式空气预热器中堵灰产生的原因以及危害进行分析和研究，找出有效的解决对策将对电厂锅炉的安全高效运行有着十分重要的作用和意义。

　　一、堵灰的危害分析

　　回转式空气预热器发生堵灰之后，其主要危害表现在以下几个方面：首先，气体流通的通道会变窄，传热的有效面积会减少，传导的热量会减小，导致锅炉热风温度下降，排烟温度逐渐上升，锅炉的热效率逐渐降低；其次，流通面积逐渐减少，系统中烟气流通的速度增加，导致了空气预热器的受热面磨损程度增加，再加上预热器堵灰之后，受热面冲洗的次数增加，导致更换的周期缩短，使得空气预热器的使用寿命逐渐降低；再次，通道的流通面积减少之后，灰分颗粒的大小以及粗糙等因素使得烟气和空气的流通受到阻碍，造成了空气预热器冷端烟和空气之间的压力差增大，漏风的现象逐渐增加，而漏风使得空气预热器一侧的温度降低，低温导致了腐蚀现象加剧，从而导致积灰现象更为严重；最后，元件的受热面积的传热厚度增加，导致了传热热阻增加，而灰层的热阻是金属热阻的上百倍，所以积灰之后，受热面的换热系数大大增加，传热系数减少，导致锅炉排烟温度不断的升高，同时，积灰和低温环境下的腐蚀现象又有着密切的关系，在积灰导致热传减弱之后，受热面的温度就会降低，而灰分中的三氧化硫在低温状态下的腐蚀性又十分的严重，从而导致了设备腐蚀现象的加剧。

　　二、堵灰的影响因素

　　1.燃煤的性质

　　1.1灰分对积灰的影响

　　首先，燃煤燃料中灰分含量的高低决定了锅炉受热面灰分的多少，燃料中灰分的含量越高，受热面积灰越大；其次，灰分的组成成分也在一定程度上影响着积灰的程度。灰分的成分主要包括了氧化硅、三氧化二铝、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠以及氧化钾等多种化学成分。不同酸碱程度的灰分呈现出不同的性质，碱性灰分松散，酸性灰分容易粘结不易掉落。而回转式空气预热器中的灰分多为酸性灰分；最后，灰分燃烧之后其在流动过程中发生的化学反应也影响到积灰的程度，灰分中那些熔点较低的化学元素例如钠钾硅钙等元素氧化物以及化合物很容易形成晶体，在高温环境下容易发生升华，最终导致这些氧化物呈现出金属离子的状态，当遇到冷空气时，就会与周围的物质发生化学反应，产生凝结现象，而这些物质具有很强的粘附性，在沉积到空气预热器热元件表面之后会进一步的吸收灰分，导致灰层增厚，最终影响到锅炉的安全运行。

　　1.2燃料中硫对灰分的影响

　　燃料中硫含量过高时，低温腐蚀现象严重，空气预热器积灰会更多，同时还会因为腐蚀现象的存在导致灰分变硬。燃用较高的含硫燃料时，烟气中的二氧化硫和三氧化硫会与水蒸气发生化学反应产生酸性较强的硫酸和亚硫酸，直接对金属元件造成腐蚀。同时灰分在吸收硫酸蒸汽之后，在其内部会发生复杂的化学变化，导致灰层变得坚硬密实，出现这种情况的原因除了燃料中硫的含量过多之外，水分的高低也会产生严重的影响。

　　2.回转式空气预热器结构影响

　　回转式空气预热器传热元件板型、材质、厚度、密封严密都对积灰和堵灰有很大的影响，回转式空气预热器的结构、尺寸应该根据锅炉的形状以及内部结构来确定。回转式空气预热器的漏风会导致积灰、堵灰现象的发生，漏风程度越大，烟气温度下降的就会越快。空气预热器传热温度也就会越低，在低温环境之下，腐蚀现象就会加剧，导致堵灰现象越来越严重。

　　3.锅炉的运行状态的影响

　　锅炉在启动以及低负荷运行过程中，产生的细小油粒以及油蒸汽和燃料燃烧过程中没有充分燃烧的燃料粒子，在达到低温区域的空气预热元件中时，会发生凝结现象，这些颗粒将导致设备中的积灰和堵灰现象加剧。锅炉负荷降低时，空气预热器的烟气温度就会降低，回转式空气预热器壁的温度也会随之降低，这种情况就加剧了灰分沉积和凝结的速度，同时使得原来不低于酸露点的受热面的温度低于了酸露点，从而扩大了沉积的范围，加剧了腐蚀的程度。同时，锅炉负荷降低时，烟气量减少，空气预热器的烟气速度降低，积灰现象也会相应的加剧，因此额定负荷时，空气预热器中的烟速不能太低，一般不应该小于6m/s。

　　三、堵灰的预防和清理

　　1.采用高效的高压吹灰装置以及水冲洗装置

　　吹灰和水冲洗是清洁空气预热器受热面的主要方式，使用最为普遍的方式是高压蒸汽吹灰和高压水冲洗。一般情况下在受热面冷端气侧布置吹灰器，当燃料灰分过高时，同时在热端气侧布置上吹灰器，上下同时吹灰。首先，高压蒸汽吹灰装置。在一般的锅炉中，吹灰器主要会布置在冷端的烟气一侧，这种布置方式可以使清除的积灰排入静电除尘器中，当燃料的灰渣含量较高或是受热面出现积灰现象十分严重时，应该在空气预热器的冷端和热端均装置上吹灰器，其压力维持在1.2MPa，温度维持在111度左右即可。吹灰器一般采用伸缩式吹灰器，在使用过程中吹灰的时间一般维持在一个小时左右，预热器的直径越大，吹灰需要的时间就会越长；其次，水冲洗装置。蒸汽吹灰是控制积灰形成速度的一种最有效的方式，但是为了对空气预热器的受热面进行全面的冲洗，减轻热端的大颗粒灰渣和杂物造成的堵灰现象，以保持烟侧压差在设计规定的范围值之内，必须采用水冲洗装置。在通常情况，水冲洗在锅炉计划停炉或者养护维修过程中进行。但是这个时间也不是明确确定的，有需要时在锅炉运行过程中也可以进行清洗，清洗时，应该降低预热器转子的转速，冲洗时锅炉负荷应该降低到2/3负荷左右，水冲洗装置是附带在吹灰器上的冲洗水管，同样为伸缩式的。在清洗过程中为了有效的清洗掉大颗粒的沉积物，可以采用大容量的冲洗装置，冲洗的介质可以采用清水、工业用水等。

　　2.减轻低温腐蚀和磨损

　　空气预热器的磨损会导致通道面积发生相应的改变，从而产生烟气流通不顺畅的现象，使局部堵灰加剧，因此，当出现这种现象时，应该及时的安装导流设备均匀分配烟气，同时，还应该选择合理的烟气流速，其速度的大小不应过高，应该尽量减小磨损和堵灰。

　　3.加强密封，减少漏风

　　因为堵灰和漏风是相互影响的，及时的吹灰能够切实的降低漏风现象，同时还应该采用高效的密封装置、优良的密封设备，采用合适的防范措施预防漏风的产生。锅炉启动之后，应该及时的投入空预器吹灰装置，来降低回转式空气预热器蘑菇形变带来的漏风影响。

　　结语

　　回转式空气预热器堵灰产生的原因是多种多样的，其因素复杂多变，在分析和预防过程中应该针对具体的情况合理的选择处理方式，选择好吹灰器和清洗装置的数量和位置，制定有效的预防措施，保证空气预热器受热面的清洁。

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　　作者简介：吴迪（1987-），男，助理工程师，内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司发电部机组长，从事机组运行管理工作。

　　吴迪