浅谈管式空气预热器堵塞的原因及措施

浅谈管式空气预热器堵塞的原因及措施

张龙,朱婷

身份证612727198803162434  陕西省榆林市绥德县   718000

身份证612701199208121823  陕西省榆林市         719000

陕西金泰氯碱化工有限公司   陕西省榆林市         719000

摘 要：空气预热器作为吸收锅炉燃烧所产生烟气余热的主要设备，它的堵塞对锅炉经济运行有着非常严重影响，但又不可避免。结合陕西金泰氯碱化工有限公司自备电厂#2锅炉在2019年5月份和2020年1月份进行的两次停炉检修工作 ，分析了管式空气预热器堵塞的原因以及对锅炉燃烧效率和经济性的影响，并根据具体原因确定清理方案和运行调整的解决方案。

关键字：空气预热器 堵塞 排烟温度 清洗 高硫煤

一、引 言：空气预热器是利用煤粉燃烧后产生烟气的余热来加热燃烧所需空气的热交换设备,它安装在锅炉垂直对流烟道的尾部 ,是整个锅炉机组中金属温度最低的受热面 ,也是锅炉沿烟气流程的最后一个受热面，是锅炉的重要组成部分之一。

二、设备概况：陕西金泰氯碱化工有限公司（简称“金泰氯碱”），是哈尔滨锅炉厂按照燃用烟煤设计和生产的HG-130/9.8-YM22型高温高压煤粉锅炉，锅炉竖烟井处配套安装有管箱式空气预热器，空气预热器分为上、下两级与省煤器交叉布置，下级空预器将一二次风又分开布置，上下级空气预热器管子都是错列布置，每级空气预热器由并列的四组管箱组成，左侧三组为二次风，右侧一组为一次风，上级管箱采用φ50*1.5mm；材料Q235-A钢管制造，下级空气预热器管箱采用φ40*1.5mm材料Corten（考登钢管）钢管制造，空气与热气采用逆流交换方式，热烟气在管道内由上而下流动，风机空气在管外横向流动，被加热的空气由上级引出使用。

表1空气预热器参数

金泰氯碱自备电厂，配套装机是三炉两机双母线，#1发电机组于2005年9月首次并网发电，配合启动的是 #1锅炉，#2发电机组于2005年11月首次并网发电配合启动的是#3锅炉至今已运行17年之久，长时间运行过程中，对于安装管式空气预热器的锅炉，一般会存在两方面的问题 ：一是空气预热器管束被烟气灰尘堵塞问题；二是空气预热器漏风问题，无论是预热器堵塞还是漏风，都会给锅炉的正常运行及热效率造成很大的影响。

三、空气预热器堵塞原因分析

#2炉在近期运行中一直存在甲、乙两侧排烟温度偏差较大（25-30℃左右）并且远高于设计值的问题。运行时空气预热器压差偏大，锅炉蒸发量90t/h左右时,锅炉烟气侧全降压5143.3Pa，比设计满负荷运行全降压2155.7Pa高出2987.6Pa,堵塞较为严重的部位为左侧第一第二组管箱和尾部烟道支架处，空气预热器堵塞会造成锅炉效率下降,排烟温度升高，本次停炉前锅炉甲乙侧排烟温度高达177.6℃/172.2℃，烟气换热截面积减小，烟气阻力增大，为了维持炉膛燃烧负压，被迫增大引风机出力就会导致风机电耗增加，严重影响锅炉经济运行。

2020年1月14日停炉后对竖烟井空气预热器进行检查和通光试验，在对预热器进行清灰后发现，低温层预热器3、4风箱70%基本上大部分堵塞（如图片所示），据统计上级空气预热器2888根管道被堵塞管道为15根，下级空气预热器11640根管道被堵塞管道4291根左右，共计4306根管道堵塞，预热器管子的堵塞将会造成空气与烟气换热不充分，使得锅炉排烟温度升高的同时还降低了送往炉膛的热风温度和给粉温度，使燃烧后产生的烟气温度降低，影响锅炉的燃烧和换热效率。

图1预热器管堵塞原貌                      图2预热器管堵塞原貌

烟气中含有飞灰和未燃烧完全的煤粉颗粒对省煤器管进行横向冲刷 ，虽然省煤器管有防磨护瓦的保护 ，但带有飞灰和未燃烧完全的煤粉颗粒的烟气对省煤器管子进行的是横向冲刷，省煤器管被磨损的比较严重，运行一段时间后，就可能产生泄漏，部分给水泄漏在竖井烟道中，这部分给水在竖井烟道中与烟气及烟气中的灰粒混合，会成为泥浆状，堵塞竖直的预热器管，这是造成空气堵塞的主要原因。

烟气低温腐蚀造成的堵塞由于燃料中硫的存在在加上停炉后存在烟气倒反情况 ，在下级空气预热器低温段难免发生低温腐蚀 。预热器的堵塞与低温腐蚀往往是同时发生的。当低温腐蚀发生时不仅对预热器管造成腐蚀使管壁变薄或破损，腐蚀产物还使管壁变得粗糙 ，而且由于管壁粗糙 ，烟气中的灰分更容易黏附在管壁上 ，管壁上黏附灰分后变得更加粗糙 ，灰分更容易黏附其上，这是造成空预期堵塞的间接原因。

图3预热器管堵塞原貌                       图4预热器管堵塞原貌

由于运行中煤种参数的变化和昼夜负荷率的调整,煤粉锅炉的排烟温度在运行过程中会有一些波动。当排烟温度升高时, 排烟损失会增加,从而引起供电煤耗的提高，对于煤粉炉来讲，由于热风温度的进一步提高可改善燃料的着火条件，强化燃烧过程，减少了不完全燃烧热损失，这对于燃用无烟煤和劣质煤来说尤为重要。所以预热器出口热风温度的升高对锅炉燃烧效率和经济性的提高也有一定的影响。

四、预防空气预热器堵塞的措施

4.1空气预热器的正常维护是一个长期而又持久的课题，只有在锅炉运行和检修管理中制定一系列正确方法，并得到运行和检修人员的大力协作 ,持之以恒的去执行,方可能保证锅炉高效、经济、稳定的运行。 ；

4.2严密监视锅炉各段烟温在正常范围, 锅炉尾部烟道两侧烟温差不大于50℃；

4.3冷态点火锅炉在投粉前必须在尾部烟道烟温度上升到一定，炉膛温度(400℃)以上 ，再观察空气预热器的各部温度，保证空气预热器要烘干畅通；

4.4锅炉投粉后，煤、油混烧时间不得过长，以免飞灰颗粒粘结在空预器各部管中；

4.5停炉对空预器常规维护保养措施；

4.5.1用压缩空气对预热器管道进行了仔细的吹扫清灰；

4.5.2对于堵塞的预热器管道用专用管道疏通机进行了全部疏通；

4.5.3对空预器的耐火层和保温进行了重新浇筑和恢复，最大程度的减少漏风。

图5空气预热器的排烟温度对比甲、乙侧排烟温度767/787

五、解决空气预热器堵塞根本问题和注意事项

就是从燃料中找到一定的问题，更换高发热量低硫份低灰份的燃料，相比高硫劣质固体燃料 ,有水分和灰份含量高、热值低等技术特性，导致着火延迟时间长，燃烧不稳定，受热面积灰、结渣、腐蚀和磨损等现象都较严重。烧低硫煤是防止空气预热燃器堵塞的最根本办法。若常年燃烧高硫煤炭，后墙空预器四台吹灰器保证能够正常定期吹灰，加强尾部烟道部位的吹灰工作，避免积灰长期停留在烟道内就显得很有必要。

六、结束语：本文从工作现场实际出发，通过对管式空气预热器堵塞原因的分析，并对处理方法进行了实践，对管式预热器的堵塞对锅炉运行的影响和经济性有了更深的认识。由于#2炉的设计排烟温度为135℃，从目前的运行情况来看170℃以上远远高于设计值，至于降低和提高效率方面，仍然有很大的潜力可挖掘，下一步我们工段的工作重点就是在下次#2炉停炉检修时疏通预热器管束并对漏风进行整治。如果排烟温度还仍然居高不下，就可以考虑将给水温度做一个适当的降低，这样省煤器的温度场梯度增大，烟气余热得到充分利用，使得排烟温度降低。虽然降低给水温度高压加热器的利用率降低，对于汽轮机回热循环而言热效率降低了，但是大大提高了锅炉热效率。这将是我们以后的重点研究方向。

参考文献

[1]《电站锅炉空气预热器》国家电力公司电力机械局中电联标准化中心；

[2]荣銮恩等《电站锅炉原理》中国电力出版社年10月第一版 ；

[3]黄其励等《电力工程师手册》（M）中国电力出版社。