回转式空气预热器烟气出入口压差高的原因分析及处理措施

回转式空气预热器烟气出入口压差高的原因分析及处理措施
发布时间：2021-05-07T07:54:22.515Z 来源：《福光技术》2021年2期作者：陈岩[导读] 本文了火力发电厂中回转式空气预热器的结构和工作原理，以及设备烟气出入口温差高导致的严重后果，还重点从不同角度分析了造成烟气出入口温差高的原因，并逐一列举的解决办法。

大唐长春第三热电厂吉林长春 130103
摘要：本文了火力发电厂中回转式空气预热器的结构和工作原理，以及设备烟气出入口温差高导致的严重后果，还重点从不同角度分析了造成烟气出入口温差高的原因，并逐一列举的解决办法。

本文还就成功改善回转式空气预热器烟气出入口温差后，从经济效益和社会效益两方面进行了剖析。

本文提到的解决问题的方法，无论是对于设备的选型选材，还是日常维护与检修，甚至是进一步的设备改造都有非常重要的指导意义和实际应用价值。

关键字：转子；烟气；空气；堵塞；密封 Cause analysis and treatment measures of rotary air preheater jamming Chen Yan
Datang changchun Third co-Generation power plant Changchun Jilin China 130103
Abstract：This paper mainly introduces the structure and working principle of rotary air preheater in thermal power plant, as well as the importance of sealing clearance between sealing plate and sealing plate.According to the different deformation characteristics of the rotor under different conditions, it provides a theoretical basis for judging the specific position of the rotor jamming.The reasons of rotor sticking are different, and the treatment methods are different. In order to deal with the problem of improved sub-card astringency, first of all, it is necessary to do a good job of prevention, try to avoid the occurrence of card astringency, followed by the occurrence of card astringency to respond quickly, take a series of measures such as operation adjustment, manual disc, gap adjustment.These experiences and measures can be used for reference to deal with the sticking problem of rotary air preheaters in the same type of units.
Key words：The rotor；The flue gas；air；jamming；seal；clearanc；Adjustment
引言
空气预热器是火力发电厂锅炉利用自己排放的高温烟气来加热自己燃烧需要的空气的换热设备，一般布置在锅炉尾部。

空气预热器按照传热方式可分为导热式和蓄热式两种，而蓄热式的空气预热器主要为回转式空气预热器 [1]。

回转式空气预热器有节省金属耗材、使用寿命长以及维护量小等优点，但是长时间运行也存在堵灰、换热原件损坏、磨损漏风等问题，这些问题直接或者间接的会造成空气预热器烟气出入口压差过高，降低机组负荷率，对整个机组的运行经济性和安全性都会产生不利影响。

所以，在采用回转式空气预热器的火力发电厂中控制好空气预热器烟气出入口压差是一项重要课题。

1 回转式空气预热器的结构及工作原理 1.1 回转式空气预热器结构
回转式空气预热器（如图 1 所示）主要由外壳、转子、换热原件、密封装置、吹灰器系统等部分组成。

转子被切割成 48 个等大小的扇形
分仓，每个分仓又依次可以放入 5 种不同型换热原件。

换热原件的传热盒内顺着气流方向插满带有波纹的换热板，换热板的厚度δ 一般在0.5~0.8mm 之间，换热板之间的间隙是烟气和空气流通的通道。

为了尽量大的吸收热量，发挥换热元件作用，一台回转式空气预热器转子上会布置上、中、下三层换热元件。

1- 外壳 2- 烟气风道 3- 扇形板调整螺栓 4- 烟气与一次风间轴
向弧形板 5- 一次风风道 6- 烟气与一次风间径向热端扇形板 7- 一次
风与二次风间轴向弧形板 8- 一次风与二次风间径向热端扇形板 9-
二次风风道 10- 烟气与二次风间径向热端扇形板 11- 烟气与二次风
间轴向弧形板 12- 吹灰器 13- 烟气入口挡板 14- 转子 15- 烟气出口
挡板 16- 一（二）次风出口挡板 17- 冷端径向扇形板 18- 一（二）次风入口挡板
图 1 回转式空气预热器接结构图
1.2 回转式空气预热器工作原理
回转式空气预热器工作时，转子在电机的带动下旋转，转子内的换热元件依次转过烟气风道、一次风道、二次风道后再转回烟气风道，转子的转速为0.96r/min。

将烟气、一次风和二次风的出口挡板全部打开，烟气从上至下穿过并加热转子内的换热元件，一次风和二次风从下至上穿过并冷转子内的换热元件。

转子中的换热原件周而复始的将烟气中的热量吸收后传递给一次风和二次风。

被加热的一次风被送入制粉系统用于干燥和携带颗粒度足够小的煤粉进入炉膛，被加热的二次风直接进入炉膛为锅炉助燃。

空气预热器一方面降低了锅炉出口烟气温度，另一方面为锅炉燃烧提供了高温空气，大大提高了锅炉的经济效益。

2 回转式空气预热器烟气出入口压差高的原因分析
虽然回转式空气预热器具有金属耗量小、运行稳定、维护量小等优点，但是火力发电厂运行周期较长，特别是我国北方供热机组，整个供热季基本都在运行，在经历了 5~6 个月运行后，回转式空气预热器都会发生烟气出入口压差高问题，也就是俗称的运行阻力加大。

引起此问题的主要有一下几方面原因：
（1）设备磨损漏风。

锅炉运行时，烟气的风速为 24.49m/s，风压在 -2~-3.6kpa 之间；一次风的风速为 26m/s，风压在 7~12kpa 之间；二次风的风速为 48m/s，风压在 0.7~2kpa 之间。

空气预热器在如此环境中运行，各部件都会被磨损，伴随着密封间隙变大，烟气与空气间的漏风也会变大，烟气出口负压也会变大，最后表现为烟气出入口压差升高。

（2）烟气带灰堵塞换热元件。

烟气中会携带大量煤炭在炉膛后形
成的飞灰，这些飞灰经过换热原件时会有一部分留在其中，会造成空气预热器堵灰，增大烟气阻力。

（3）吹灰器吹损热端换热元件。

吹灰器使用的蒸汽温度 350℃、压力为 1.2Mpa，机组投入每 4 小时吹一次，机组稳定运行后每 8小时吹一次，压差居高不下，吹灰器会长时间投入。

特别是吹灰器发生卡涩故障时，高温高压蒸汽长时间吹扫同一区域，会加快换热板的吹损，部分换热板的边缘甚至会被损坏脱落形成碎片，碎片最终留在换热元件表面阻碍烟气流动。

（4）锅炉燃烧使用非设计煤种。

当锅炉燃烧的煤炭比原设计煤种的灰分大时，灰加剧空气预热器堵灰。

（5）烟气中硫元素在换热元件上结露。

煤炭中的 S 元素经过燃烧形成三氧化硫，锅炉的脱硝系统会向烟气中输入氨气，氨气、三氧化硫和水在合适的温度条件下发生化学反应会形成硫酸氢氨，其化学反应是为：
1- 一次风热端人孔门 2- 小分仓热端与循环风机出口连接风道 3-循环风机入口 4- 循环风机 5- 小分仓冷端与循环风机入口连接风道 6-循环风机出口 7- 小分仓热端循环风出口 8- 磨料管 9- 小分仓冷端循环风入口
（1）硫酸氢氨的结露点是 124℃，液态的硫酸氢氨具有较强的吸附性和腐蚀性，换热元件被硫酸氢氨结露后会被腐蚀，并且加剧换热元件堵灰，这也就造成空气预热器烟气出入口压差高的主要原因。

3 回转式空气预热器烟气出入口压差高的控制措施
（1）降低设备漏风率。

在机组检修期间，对外壳、密封板、中心筒、烟风道等处的漏风点进行彻底治理。

同时在给转子预留好足够膨胀间隙保证运行安全性的前提下进行密封间隙的调整，确保漏风率不大于 6%。

（2）对换热元件进行高压水冲洗。

在空气预热器冷态停备状态下，使用 20Mpa 压力的高压水枪对换热元件进行冲洗，利用高压水冲洗掉换热板之间堵塞炉灰。

（3）加强吹灰系统的检修。

检修期间，对吹灰器进行全面检查，更换因为长期使用损坏的部件。

运行期间，及时处理吹灰器故障，确保吹灰器可靠运行，减少吹灰时间。

（4）锅炉燃烧使用低湿度、低灰分煤种。

（5）合理选用换热板。

换热板的板型有 DU 型、NF6 型、DU3 型、FNC 型、DFC 型等多种形式，还可以根据耐磨程度、防结露等要求选取不同的材质。

一般在空气预热器热端选择使用耐磨性高的 DU3 板型、Q215-A.F 材质的换热板；冷端选择使用防结露性强的 DFC 板型、脱碳钢板湿法镀搪瓷材质的换热板。

（6）增加防堵灰系统（如图 2）。

在原设备基础上，新增加一个相对密闭的小分仓、一个循环风机以及循环风道。

新分仓的位置在二次风道内靠近烟气侧，分仓的大小是 15°。

分仓的入口在空气预热器冷端，通过风道与循环风机的出口相连接；分仓的出口在空气预热器热端，通过风道与循环风机的入口相连接。

防堵灰系统运行时，在小分仓内热端的空气在风机的作用下被吸出并送入冷端的小分仓，被热端换热元件加热后的空气在此过程中又加热冷端的换热元件。

通过空气在热端加热、冷端放热的不断循环，提高冷端换热元件温度，确保空气预热器换热元件整体保持在高于硫酸氢氨的结露点温度下运行，有效的避免因硫酸氢氨结露造成的空气预热器堵塞。

防堵灰系统还引入了磨料系统，就是在循环风道内加入磨料，在循环风的携带下对换热元件进行冲刷，每次磨料冲刷可控制在 15 分钟以内。

磨料可以选取锅炉省煤器输灰管路内的细灰，磨料投入后最终会被烟气排走。

图 2 防堵灰改造示意图
4 解决回转式空气预热器发生烟气出入口压差高的效益
火力发电厂中一旦发生空气预热器长时间烟气出入口压差高，会造成机组一次风与二次风温过低，也就会导致机组负荷达不到设计值，势必会影响机组的经济性。

如果空气预热器长时间烟气出入口压差过高，再加上负荷波动过程中调整不当，甚至会造成因空气预热器卡涩停转导致的机组停机。

所以，如果空气预热器烟气出入口压差高的问题能够得到及时解决，同样也会带来巨大的经济效益和社会效益。

（1）经济效益：如果避免了因为空气预热器长时间烟气出入口压差高造成的机组达不到预期负荷问题，按照每日影响上网电量 50 万kwh，边际利润按 140 元/ 兆瓦时计算，可避免影响利润约 7 万元/ 日。

如果有效避免一次机组停机，按照每日影响上网电量 450 万 kwh，边际利润按 140 元/ 兆瓦时计算，可避免影响利润约 63 万元/ 日。

（2）社会效益：在我国北方，火力发电厂都是供热机组，不但为社会提供源源不断的电力，还在冬季为千家万户提供赖以度过寒冬的热源，能够及时解决空气预热器卡涩避免停机，就是避免了发生停供热事件，就是为冬季百姓的供暖工作提供了可靠保障。

5 总结
本文对详细介绍了回转式空气预热器的工作原理、各部件的构造以及作用，阐述了回转式空气预热器烟气出入口压差高的危害性，重点分析了引起空气预热器烟气出入口压差高的不同原因，并针对这些不同原因从换热元件选型选材、设备本身漏风率治理、设备检修工艺流程、吹灰系统的检修与维护要点、锅炉燃用燃料的选用以及增加防堵灰系统改造系统等方面提出了解决办法。

本文提出的常规检修与维护手段具有较高的使用性，可以在设备日常的检修与维护中得到普遍应用。

而采用增加防堵灰系统改造的手段，可以从根本上杜绝硫酸氢氨结露造成的空气预热器换热元件腐蚀和堵塞，而且施工量小，完全可以在一个机组检修期的过程中实施应用，具有较高的推广价值。

参考文献
[1] 叶江明．电厂锅炉原理及设备（第二版）．北京：中国电力出版社，2007:186 页.
作者简介
陈岩（1972.08—），男，研究生，高级工程师，吉林省电机工程学会供热工程专业委员会委员，大唐长春第三热电厂党委书记、副厂长，联系电话136****8951.。