王紅周

（新疆眾和股份有限責(zé)任公司 烏魯木齊830013）

新疆眾和有限責(zé)任公司#1、#2鍋爐型號(hào)：HX520/13.7Ⅱ1超高壓鍋爐，基本型式為：一次中間再熱超高壓自然循環(huán)汽包爐、П型布置、單爐膛、燃燒器四角布置，切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、采用管式空氣預(yù)熱器、鋼構(gòu)架（雙排柱）。我公司空氣預(yù)熱器是利用煙氣的熱量來(lái)加熱燃燒所需空氣的熱交換設(shè)備。由于它工作在煙氣溫度最低的區(qū)域，回收了煙氣的熱量，降低了排煙溫度，同時(shí)也由于空氣被預(yù)熱，提高進(jìn)入爐膛內(nèi)空氣溫度，強(qiáng)化了燃料的著火和燃燒過(guò)程，強(qiáng)化爐內(nèi)輻射換熱，減少了不完全燃燒熱損失，進(jìn)一步提高了鍋爐效率；因此空氣預(yù)熱器已成為現(xiàn)代鍋爐的一個(gè)重要組成部分。

由于空氣預(yù)熱器處于鍋爐內(nèi)煙溫最低區(qū)域，特別是末級(jí)空氣預(yù)熱器的冷端，空氣的溫度最低，煙氣的溫度也最低，受熱面的壁溫最低，因而最易產(chǎn)生積灰和腐蝕，造成煙氣通道的減小，降低鍋爐出力；長(zhǎng)期以來(lái)造成空氣預(yù)熱器堵灰，甚至被迫停爐處理，造成極大損失。

1 空氣預(yù)熱器堵灰的危害

空氣預(yù)熱器處于鍋爐內(nèi)煙溫最低區(qū)域，特別是末級(jí)空氣預(yù)熱器的冷端，空氣的溫度最低，煙氣的溫度也最低，受熱面的壁溫最低，因而最易產(chǎn)生積灰和腐蝕。低溫腐蝕和積灰的后果是易造成受熱面的損壞和泄漏。當(dāng)泄漏不嚴(yán)重時(shí)，可以維持運(yùn)行，但使引風(fēng)機(jī)負(fù)荷增加，限制了鍋爐出力，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。另外，積灰使受熱面?zhèn)鳠嵝Ч档?，增加了排煙熱損失；使煙氣流動(dòng)阻力增加，甚至煙道堵塞，造成堵灰，降低鍋爐出力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)停爐處理。

2 空氣預(yù)熱器堵灰的形成原因

空氣預(yù)熱器堵灰的原因是低溫受熱面的積灰和低溫腐蝕，下面就這兩方面分別進(jìn)行分析。

2.1 空氣預(yù)熱器受熱面的積灰

當(dāng)含灰煙氣流經(jīng)空氣預(yù)熱器受熱面時(shí)，部分灰粒會(huì)沉積在受熱面上形成積灰。積灰會(huì)影響傳熱和煙氣的流通，對(duì)通道截面較小的對(duì)流受熱面，積灰嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生堵塞煙氣通道，以致降低鍋爐出力，甚至被迫停爐。

在煙溫低于600℃～700℃的尾部受熱面上的積灰大多是松散的積灰。這是因?yàn)闊煔庵袎A金屬鹽蒸汽的凝結(jié)已結(jié)束，在受熱面管子外表面不再會(huì)有堅(jiān)實(shí)的沉積層。對(duì)空氣預(yù)熱器而言，積灰有兩種不同情況：一是由于氣流擾動(dòng)使煙氣中攜帶的一些灰粒沉積在受熱面上，形成松散性灰層；另一種是由于煙氣中酸蒸汽和水蒸汽在低溫金屬壁面上凝結(jié)，將灰粒粘聚而成的積灰，稱(chēng)為粘聚性積灰。

受熱面上松散性積灰的積聚情況與煙氣速度有關(guān)，隨著煙氣速度增大，隨著煙氣速度增大，管子背風(fēng)面積灰逐漸減少，而迎風(fēng)面甚至可能沒(méi)有積灰。當(dāng)煙氣流速降低到2.5～3m/s時(shí)，容易發(fā)生受熱面堵灰。考慮到鍋爐可能降低負(fù)荷運(yùn)行，在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，額定負(fù)荷下尾部受熱面內(nèi)的煙氣流速不應(yīng)低于6m/s。這樣就可以避免在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，因煙速過(guò)低而發(fā)生堵灰。但煙氣流速也不宜太高，否則受熱面將發(fā)生較嚴(yán)重的磨損。運(yùn)行中適時(shí)打開(kāi)吹灰器吹灰也是防止堵灰的有效措施之一。

粘聚性積灰主要發(fā)生在空氣預(yù)熱器下部金屬壁溫較低而空氣溫度也較低的冷端。造成粘聚性積灰的最重要原因是由于煙氣中硫酸蒸汽在冷端凝結(jié)并粘附飛灰而引起的。在燃用含硫燃料時(shí)，硫燃燒后形成的SO2會(huì)有一部分與煙氣中剩余的氧進(jìn)一步形成SO3，而SO3與煙氣中的水蒸汽結(jié)合成硫酸蒸汽，煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度稱(chēng)為酸露點(diǎn)。它比水露點(diǎn)要高許多，而且煙氣中硫酸蒸汽含量越高，酸露點(diǎn)也越高，可達(dá)140～160℃甚至更高。當(dāng)硫酸蒸汽在金屬壁溫低于酸露點(diǎn)的冷端受熱面上凝結(jié)下來(lái)時(shí)，會(huì)粘附大量飛灰，形成粘聚性積灰。凝結(jié)的酸液與積灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起灰硬化，并可能引起受熱面嚴(yán)重堵灰，使煙道通風(fēng)阻力增加，受熱面吸熱率下降，排煙溫度升高，鍋爐效率下降，更為嚴(yán)重的是造成堵灰后可能需要停爐清除堵灰。

2.2 空氣預(yù)熱器受熱面的低溫腐蝕

煙氣中的硫酸蒸汽在金屬壁溫低于酸露點(diǎn)的冷端受熱面上凝結(jié)下來(lái)，粘附大量飛灰形成粘聚性積灰，更為嚴(yán)重的是會(huì)腐蝕受熱面金屬，這種由于金屬受熱面壁溫低于酸露點(diǎn)引起的腐蝕稱(chēng)為低溫腐蝕。

強(qiáng)烈的低溫腐蝕主要發(fā)生在空氣預(yù)熱器中空氣和煙氣溫度最低的區(qū)域。對(duì)管箱式空氣預(yù)熱器，低溫腐蝕會(huì)造成部分空氣預(yù)熱器管子腐蝕穿孔。由于運(yùn)行中空氣為正壓，而煙氣側(cè)為負(fù)壓，在壓差作用下，大量空氣會(huì)漏入煙氣側(cè)，使煙溫降低，傳熱效果變差。漏風(fēng)量較大時(shí)會(huì)造成送入爐內(nèi)的空氣量不足，爐內(nèi)燃燒不完全，鍋爐效率下降，甚至?xí)绊懙藉仩t出力下降。同時(shí)，酸蒸汽的凝結(jié)加速了飛灰的粘附，在腐蝕金屬時(shí)又會(huì)使堵灰加重，煙氣側(cè)阻力增大，影響鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 減輕和防止空氣預(yù)熱器堵灰的防范措施

3.1 提高空氣預(yù)熱器受熱面的壁溫

要提高壁溫就需要提高排煙溫度和入口空氣溫度。但是，提高排煙溫度雖然可使壁溫升高，減輕低溫腐蝕，卻使排煙熱損失增加，鍋爐效率降低。因此，依靠提高排煙溫度使壁溫升高的方法是有一定限度的。

實(shí)踐中提高壁溫最常用的方法是提高入口空氣溫度。在燃用高硫分燃料時(shí)，鍋爐常采用熱風(fēng)再循環(huán)或暖風(fēng)器，把入口冷空氣溫度適當(dāng)提高后再送入空氣預(yù)熱器中。這種方法仍會(huì)使排煙溫度升高，鍋爐效率下降。

3.2 冷端采用耐腐蝕材料

近年來(lái)，為防止冷端受熱面的低溫腐蝕，在燃用高硫分燃料的鍋爐中，管式空氣預(yù)熱器的低溫級(jí)采用耐腐蝕的玻璃管式或其它耐腐蝕材料的管子。這種措施在防止受熱面低溫腐蝕方面有一定的成效，但不能防止低溫粘結(jié)灰，因而應(yīng)在運(yùn)行中加強(qiáng)吹灰。

3.3 采用降低露點(diǎn)或抑制腐蝕的添加劑

目前，使用添加劑只在燃油鍋爐和沸騰爐上取得一定效果。一般添加劑是用石灰石或白云石。粉末狀的白云石沉入燃料中或直接吹入爐膛，會(huì)使煙氣中SO3發(fā)生作用而生成CaSO4和MgSO4，從而降低煙氣中硫酸蒸汽的分壓力，減輕低溫腐蝕。反應(yīng)生成的硫酸鹽是一種松散的粉塵，必須加強(qiáng)吹灰予以清除。

3.4 低氧燃燒

低氧燃燒就是低過(guò)量空氣系數(shù)的燃燒，但必須保證燃燒完全，否則將會(huì)使鍋爐效率下降。由于煙氣中過(guò)剩氧會(huì)使SO3的生成量增加，因此無(wú)論是送入爐膛的助燃空氣還是煙道漏風(fēng)，都對(duì)SO3的生成量有影響。為防止低溫腐蝕，應(yīng)盡可能降低過(guò)量空氣系數(shù)和減少漏風(fēng)量，使煙氣中的剩余氧減少，使SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3的數(shù)量減少，達(dá)到減輕腐蝕的目的。

3.5 燃料脫硫

煤中的硫化物大部分以黃鐵礦的形態(tài)存在。在煤粉制備前可用重力分選加以分離，但只能除去其中一部分，而有機(jī)硫則難以去除。

我公司為防止空預(yù)器發(fā)生堵灰，影響機(jī)組的安全運(yùn)行，采取了以下技術(shù)措施：

（1）為了消除空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)，在鍋爐停運(yùn)后認(rèn)真進(jìn)行空預(yù)器一、二次漏風(fēng)試驗(yàn)，對(duì)空預(yù)器進(jìn)行查漏及時(shí)消除漏風(fēng)點(diǎn)。檢修人員對(duì)空氣預(yù)熱器膨脹點(diǎn)進(jìn)行檢查，做到空氣預(yù)熱器在運(yùn)行中不膨脹受阻，避免引起鋼管斷裂造成漏風(fēng)現(xiàn)象。

（2）鍋爐暖風(fēng)器投入前要充分暖管疏水，避免暖風(fēng)器管振動(dòng)。在大小修期間對(duì)暖風(fēng)器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有泄漏應(yīng)及時(shí)消除。

（3）在冬季，送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)空氣預(yù)熱器的入口風(fēng)溫嚴(yán)格控制在20℃以上。

（4）空氣預(yù)熱器二次風(fēng)側(cè)出口煙溫不低于250℃。

（5）保證省煤器灰斗正常下灰，減少大顆粒飛灰對(duì)空預(yù)器磨損及避免空預(yù)器堵灰。

（6）主、旁煙氣擋板不得＜20%以免影響煙氣的正常流動(dòng)。

（7）空預(yù)器一、二次風(fēng)空預(yù)器兩側(cè)出口煙壓不得大于-30kPa。

（8）加強(qiáng)尾部煙道部位的吹灰工作，每班進(jìn)行一次，以避免積灰情況的發(fā)生。

（9）冷態(tài)點(diǎn)火開(kāi)爐在投粉前必須保證保證空氣預(yù)熱器要烘干暢通。

(10）在鍋爐正常運(yùn)行中，應(yīng)保證適當(dāng)?shù)臓t膛負(fù)壓-50Pa以上，改善尾部積灰。

(11）減少三氧化硫的生成量，合理降低過(guò)量空氣系數(shù)。一般煙氣結(jié)露點(diǎn)溫度100℃左右。所以在保證完全燃燒的前提下，盡可能采用較低的過(guò)量空氣系數(shù)，維持低氧燃燒。

通過(guò)以上措施，我公司#1、#2鍋爐空預(yù)器堵灰現(xiàn)象比沒(méi)有執(zhí)行前有了很大改善，提高了一、二次風(fēng)溫度，降低排煙溫度，綜合廠用電率和綜合煤耗下降，鍋爐效率有了很大提高。

[1]鍋爐技術(shù)問(wèn)答.中國(guó)電力出版社.1997.

[2]鍋爐設(shè)備及運(yùn)行.華北電力大學(xué).2000,9.