陳偉崇

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，廣西 南寧 530022）

鍋爐空氣預(yù)熱器是鍋爐尾部煙道中熱交換的節(jié)能設(shè)備，通過(guò)受熱面將進(jìn)入鍋爐前的空氣預(yù)熱到一定溫度，是一種用于提高鍋爐的熱交換性能，降低能量消耗的設(shè)備。空氣預(yù)熱器漏風(fēng)是常見(jiàn)的故障，不僅改變?cè)O(shè)計(jì)的熱力性能，還危及鍋爐部件的安全運(yùn)行，更會(huì)增大鍋爐的排煙熱損失，降低鍋爐能耗，增加經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)情況，及時(shí)采取相關(guān)措施修復(fù)，降低鍋爐運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，減少鍋爐熱耗損。本文通過(guò)對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口的O2含量和溫度進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控，在不停爐情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏風(fēng)故障的診斷，并計(jì)算漏風(fēng)率，制定科學(xué)的維修方案，及時(shí)修復(fù)，為鍋爐安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)測(cè)量，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

1 空氣預(yù)熱器進(jìn)出口氧氣含量監(jiān)控

在鍋爐的尾部煙道，可燃物已經(jīng)燃燒完全，在沒(méi)有漏風(fēng)的情況下，空氣預(yù)熱器進(jìn)出口出的O2含量不會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)口和出口O2含量變化，可以判斷漏風(fēng)情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控，本文實(shí)例為一個(gè)煙道截面為6000×2000mm的循環(huán)流化床。

在尾部煙道，空氣預(yù)熱器最上一排受熱面上500mm處，采用煙道截面網(wǎng)格法測(cè)量空氣預(yù)熱器進(jìn)口O2含量，進(jìn)行多組采樣，并對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)取平均值，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換繪制煙道O2分布圖（圖1）。整個(gè)煙道的O2分布比較符合燃燒后的煙氣流場(chǎng)分布規(guī)律，煙道中間為燃燒中心排放的煙氣，O2含量較低達(dá)到3%左右；煙道四周為燃燒中心區(qū)域外排放的煙氣，O2含量比較高達(dá)到6%。

圖1 空氣預(yù)熱器進(jìn)口處O2含量分布圖

經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器之后，在最后一排受熱面之后500mm處，同樣采用煙道截面網(wǎng)格法測(cè)量O2含量，進(jìn)行多組采樣，并對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)取平均值，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換繪制煙道O2分布圖（圖2）。煙道中間O2含量突然升高，達(dá)到12%，四周反而較低達(dá)到8%。

圖2 空氣預(yù)熱器出口處O2含量圖

空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口處O2含量分布梯度對(duì)比差別較低，空氣預(yù)熱器進(jìn)口處O2含量是從煙道中間向四周升高，呈對(duì)稱(chēng)分布，變化范圍在2.4%～6.7%，平均值為5.12%；經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器之后，煙道內(nèi)煙氣的O2含量是中間分別向四周降低，且變化范圍為7.87%～12.63%，平均值為8.79%；與進(jìn)口分布出現(xiàn)反常，不符合煙氣流場(chǎng)正常的分布規(guī)律，說(shuō)明該空氣預(yù)熱器出現(xiàn)漏風(fēng)情況，漏進(jìn)來(lái)的空氣提升煙道中間O2的含量，而且在測(cè)量處漏風(fēng)還未擾動(dòng)均勻。從測(cè)量的數(shù)據(jù)，可以診斷漏風(fēng)區(qū)域?yàn)闊煹乐行模ㄗ鴺?biāo)：1100mm，1000mm）附近，空預(yù)器漏風(fēng)率為20.45%。

2 空氣預(yù)熱器進(jìn)出口溫度監(jiān)控

在鍋爐的尾部煙道，空氣預(yù)熱器的作用是通過(guò)換熱裝置把煙氣的熱量轉(zhuǎn)移到空氣，本文的例子采用的是管式空氣預(yù)熱器，其主要傳熱部件是薄壁鋼管，煙氣順著鋼管上下通過(guò)預(yù)熱器，空氣則橫向通過(guò)預(yù)熱器，完成熱量傳導(dǎo)。

在尾部煙道，空氣預(yù)熱器最上一排受熱面上500mm處，采用煙道截面網(wǎng)格法測(cè)量空氣預(yù)熱器進(jìn)口溫度，進(jìn)行多組采樣，并對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)取平均值，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換繪制煙道溫度圖（圖3）。整個(gè)煙道的溫度分布比較符合燃燒后的煙氣溫度場(chǎng)分布規(guī)律，煙道中間為燃燒中心排放的煙氣，溫度較高，達(dá)到200℃，四周逐漸降低到190℃左右。

圖3 空預(yù)器進(jìn)口處煙氣溫度分布圖

經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器后，在最后一排受熱面后500mm處，同樣采用煙道截面網(wǎng)格法測(cè)量溫度，進(jìn)行多組采樣，并對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)取平均值，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換繪制煙道溫度圖（圖4）。煙道中間溫度突然減低，達(dá)到90℃，四周反而較高，右側(cè)達(dá)到110℃。

圖4 空預(yù)器出口處煙氣溫度分布圖

對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口處煙氣溫度梯度進(jìn)行對(duì)比，在空氣預(yù)熱器前，煙氣溫度是從中間分別向四周降低，呈對(duì)稱(chēng)分布，變化范圍是197～207℃；經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器后，煙道的溫度是由中間區(qū)域向四周降低，且右側(cè)比左側(cè)高的分布狀態(tài)，不符合煙氣溫度場(chǎng)正常的分布規(guī)律，說(shuō)明該空氣預(yù)熱器出現(xiàn)漏風(fēng)情況，漏進(jìn)來(lái)的空氣混合煙氣后，降低煙道中心的溫度。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)例在線(xiàn)監(jiān)控空氣預(yù)熱器前后的O2含量和溫度分布情況，可以實(shí)現(xiàn)在不停爐的情況下，診斷空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)情況，并且可以計(jì)算出漏風(fēng)率，不僅降低診斷成本，而且可以診斷出漏風(fēng)位置，制定出更加科學(xué)的維修方案，及時(shí)修復(fù)，節(jié)約鍋爐運(yùn)行成本，提高運(yùn)行效率。