循环流化床锅炉管式空气预热器漏风原因浅析及其解决

质情况做好记录；严格控制炉膛出口负压维持在 ２０号锅炉钢更换为耐腐蚀性好的考登管：正常投
１００Ｐａ稳定运行；床压维持在１０～ｌｌ ｋＰａ运行，排 用暖风器；发现省煤器轻微泄漏，及时停炉；调节
渣采取少量勤排．维持低床压运行。保证１次风量 好石灰石的比例、采用低氧燃烧技术、控制炉膛燃
２０１１年９月 第３４卷增刊２
正怠舷
Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
ｓｅｐ．２０ｌｌ
Ｖ０１．３４专ｕｐ’ｔ．２
循环流化床锅炉管式空气预热器漏风 原因浅析及解决
赵向东
（陕西渭河煤化工集团有限责任公司，陕西渭南７１４０００）
摘要：论述管式空气预热器的发展和现状，以及管式空气预热器的分类和作用。介绍陕西渭河煤化工集团有 限责任公司循环流化床锅炉管式空气预热器设备，对其结构，设计进行了计算，对其漏风原因、危害、机理进行了 分析与总结，提出了预防和处理措施，提高热能的利用率，保证锅炉长周期安全稳定运行。
１）在防磨损方面。采取控制原煤的质量、选择
值１５７ Ａ）．不能再开风机挡板调节风量．为保证锅 合理的气流速度、消除烟气走廊、加金属防磨盖板
炉安全稳定运行，提出以下特护措施：严密监视１ 和防磨瓦、采用防磨超音速电弧热喷涂技术等。
次风量变化，维护正常锅炉负荷运行；及时确认煤
２）在防低温腐蚀方面。将空气预热器管子由
根据表３得出以下判断： １）２００９年１ １月２日排烟温度Ａ、Ｂ温差约３０ ℃。１次风机电流、风量变化不大，判断空气预热器 轻微漏风； ２）２００９年１２月２５日１次风量已降至８０×１０３
Ｚ冱镅．
２０１１年第３４卷增刊２
ｍ３／ｈ，锅炉负荷减至２００ｔ／ｈ，排烟温度Ａ已降至 ｍ３／ｈ，锅炉负荷减至１６８ｔ／ｈ。排烟温度Ａ已降至
关键词：循环流化床管式空预器漏风原因 处理措施
循环流化床锅炉具有：可适用于任何煤种，燃 烧效率高，炉渣综合利用率高，ＮＯ；排放低，能在燃 烧过程中方便和廉价地进行脱硫，以及体积小等 优点。但通过对已投产循环流化床锅炉试运行情 况的多次调研。循环流化床锅炉在试运行中反映 出一系列问题。如生产经验少，高温烧蚀，冲刷磨 损。４管泄漏，床层大面积结焦，空气预热器漏风， 耐火耐磨材料脱落等。循环流化床锅炉大多采用 的是管式空气预热器。管式空气预热器漏风影响 循环流化床锅炉的长周期安全稳定运行。
卜烟气平均温度，℃。
２）决定节距Ｓ。，５：，求出△值。按下式及相应
图形求解。并根据尾部烟道的宽度及深度排列管
子。使能在此面积上以合理的管距排列好。
Ｓ１＝２Ｓ２ｘＳ２／ｄ—ｄ／２
（２）
３）假定空气流程的高度，决定受热面面积。面
积按平均管径计算，然后用热平衡方程和传热方
程式进行热力计算，判断是否能传过应传的热量，
１）低温腐蚀的机理。烟气中的水蒸气与ＳＯ，在 低于１１０℃后全部生成硫酸蒸汽，但烟气在流过低 于露点温度的受热面时．硫酸蒸汽就在其上凝结 成硫酸液。使金属氧化膜被金属与电解液相互作 用而发生化学腐蚀与电化学腐蚀。
２）影响低温腐蚀的原因。露点的影响、烟气含 氧量、燃料中含硫量、燃料中含钙量、低温受热面 处烟气流速、烟气温度变化、锅炉负荷变动、纵向 和横向冲刷、受热面布置方式等的影响。
３）高温空气进入炉内可以提高炉膛烟气温度， 增强炉内辐射换热，减少锅炉受热面的金属消耗。
４）热空气还可作为制粉设备系统中煤的干燥 介质．尤其燃用多水分的煤时更需要用高温空气 进行干燥。
３循环流化床锅炉设备概况 ３．１设备状况
陕西渭河煤化集团有限责任公司（简称渭化） 现在使用的循环流化床锅炉是由无锡华光锅炉厂 有限责任公司制造的ＵＧ＿２２０／１０．８一Ｍ型。锅炉为 高温高压，单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬 吊结构。全钢架１Ｔ型布置。锅炉设计煤种为黄陵烟 煤。具体设计参数见表１。
空气预热器的设计是根据给定的锅炉容量、 参数和燃料特性，确定空气预热器的结构型式、布 置方式、传热面积、吸热量、介质温度和速度等。 ４．２．１设计要求
１）受热面传热温差小，致使空气预热器消耗
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
增刊２
赵向东．循环流化床锅炉管式空气预热器漏风原因浅析及解决
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的钢材量很大，因此，要合理布置好受热面。
２）结构上不宜太高，过高不好布置。 ３）设计时要考虑积灰、磨损和低温腐蚀等。
表２煤质元素分析
％
注：煤的入炉粒度要求：粒度范围０－１０ｍｉｌｌ，５０％切割粒径如
＝２ｒａｍ。石灰石的人炉粒度要求：粒度范围０—１姗，５０％切 割粒径幽＝ｏ。２５帆。 ２）空气预热器管子迎风面前３排管子采用，／，４２ ｍｍｘ３．Ｓｍｍ的厚壁管。 ３）每级空气预热器及相应的连通箱均采用全 焊接的密风框架，以确保空气预热器的严密性。 ４）在冬季运行时为防止低温腐蚀，锅炉空气 预热器末级采用了考登管。
４管式空气预热器的结构、设计及计算 ４．１管式空气预热器的结构
管式空气预热器在布置上有立管式和横管式 两种方式。管式空气预热器是由许多互相平行的 有缝簿壁的钢管组成。管子两端分别焊接在上、下 管板上，形成立方形管箱。管箱外面装有空气连 通罩、导流板和密封用的墙板。为了增强传热，采 用在管子外表面加焊肋片和管内加工螺旋槽形表 面。立管式空气预热器烟气由上向下从管子流过， 空气在管外横向流动：而横管式则空气在管内流 动，烟气通过管壁加热空气。锅炉运行中。空气预 热器的管子、外壳及锅炉构架，由于受热情况和材 料的不同，其膨胀量也不同。因此，在上管板和外 壳之间。外壳和锅炉构架之间装有簿钢板制成的 波形膨胀节，用以补偿各部分的相对膨胀量。保证 各部分的相对位移和连接处的密封。渭化锅炉采 用组合安装方式，为了便于运输和安装，管式空气 预热器一般都做成若干个管箱。燃后组装成空气 预热器整体。为防止空气经过相邻管箱之间的间 隙漏到烟气中去。 ４．２管式空气预热器的设计及计算
循环倍率
锅炉飞灰份额．％ 脱硫效率（钙硫摩尔比为２．３），％
瑚ｍ彩撕燃姗跏粥蠊研凇一～∞亏ｌ｜
３．２燃烧特性 煤质元素分析见表２。
３．３空气预热器的结构 １）在省煤器后布置４组空气预热器，分别加
热１次风和２次风。中间两组为２次风空气预热 器，上、下两组为１次风空气预热器，采用卧式顺 列布置。两组之间均留有８００ｍｍ以上的空间，便 于检修和更换。
２０ｌｏ＿田１－１５。
６．２漏风时监护措施
由于早期暖风器投用不正常、省煤器轻微泄漏、锅
１）针对２００９年１２月２５日因空气预热器１次 炉监护运行等造成低温腐蚀严重。
风泄漏，造成１次风量降低至８５ｘ１０，ｍ３／ｈ，远低于
因此从以下两方面采取措施：
正常风量１１０ｘｌ ０３ｍ３／ｈ。１次风机电流１５４Ａ（额定
收稿１３期：２０儿－０５—２５。． 作者简介：赵向东。男，１９７３年９月出生。技师，西安交通大学 本科学历。现在陕西渭河煤化工集团有限责任公司调度室１二作。联 系电话：０９１３—２１０６５ｌＯ。
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热损失。 ２）预热助燃空气温度，能强化煤粉的着火和
燃烧过程，增强燃烧的稳定性，降低了不完全燃烧 热的损失，进一步提高了锅炉效率。
１空气预热器的发展及我国的现状 管式空气预热器开始应用于船用蒸汽锅炉．
２０世纪２０年代初期ＣＥ开始发展和生产板式空 气预热器应用于锅炉，以提高锅炉热效率，同时， 容克式空气预热器随着涡轮机车一起研制成功。 １９２３年，瑞典人Ｆｒｅｄｉｃｋ Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍ对容克式空气 预热器申请专利。此后，容克式空气预热器开始正 式成为锅炉的辅助设备。我国是１９５２年制造火力 发电设备，空气预热器由最初的管式空气预热器。 发展至回转式和热管式等多种空气预热器．一般 在２００ＭＷ及以下容量机组的锅炉。采用管式空气 预热器；在３００ＭＷ及以上容量机组的锅炉。一般 采用回转式空气预热器，主要是受热面转动回转 式空气预热器。目前，我国制造的最大回转式空气 预热器是配置６００ＭＷ机组的锅炉，其转子的直径
２）影响磨损的因素。灰粒的形状、直径、密度 等有关的粒度特性；飞灰的浓度越高，磨损越大； 管子的磨损与烟气速度的３次方成正比，烟速越 快．磨损越大；运行中如超负荷、烟道漏风等其他 的因素；管束的排列与冲刷方式；空气预热器受热 面的材质及设计缺陷等。
３）预防措施。采用耐磨的材质；选择合理的气 流速度；消除烟气走廊；加金属防磨盖板和防磨 瓦：采用防磨超音速电弧热喷涂技术。 Ｓ．４低温腐蚀的机理、因素及预防措施
襄１渭化循环流化床锅炉设计参数
项目 过热蒸汽流量／ｔ．ｈ４ 过热蒸汽出口压力／ＭＰａ 过热蒸汽出口温度／℃ 给水温度／℃ 排烟温度／℃ 锅炉计算热效率。％ 锅炉保证热效率，％ 燃料消耗量／ｔ·ｈ－－ 石灰石消耗量／ｔ·ｈ－Ｉ
设计数值
１次热风温度／ｏＣ
２次热风温度／℃
１、２次风量比
最低流化１次风量／ｍ３·ｈ－Ｉ
８０℃：
７０℃，开始停炉检修，检查发现空气预热器入口段
３）２０１０年１月１５日１次风量已降至７５ ｘｌ＆ 腐蚀断裂，更换１次风管５００根。
表３管式空气预热器漏风时运行工况
注：正常运行的Ｔ况数据：２００９－１０－２６。漏风运行工况１数据：２００９一ｌｌ—０２。漏风运行工况２数据：２００９—１２—２５。漏风运行工况３数据：
３）低温腐蚀的预防措施。用提高排烟温度和 空气预热器入口风温等方法提高空气预热器受热 面的表面温度；采取空气预热器分段：在运行中通 过采用低氧燃烧技术、控制炉膛燃烧温度水平、加 添加剂等防止低温腐蚀；采用如热管式空气预热 器等新技术。
６管式空气预热器漏风时运行工况及监护措施 ６．１漏风时运行工况（见表３）
为１５ｍ。
２空气预热器的分类及作用 空气预热器按传热方式分为３大类：导热式、
再生式和热管式。管式空气预热器属于导热式，烟 气的热量通过管壁连续的传给空气。在再生式空 气预热器中烟气和空气是相互交替地流过受热面 （传热元件）进行交换。热管式空气预热器主要是 通过热管式的液体蒸发一凝结循环。将热量从热 管的热段传给冷段。
对不符合的．改变空气流程的高度重新计算，直到
二者相符或误差小于±２％。 ４）校核空气流速是否是烟气流速的４５％－５５％，
如有偏差．则通过改变流程数或改变节距来使空
气流速符合要求。
５管式空气预热器漏风原因、危害、机理及预防 措施 ５．１漏风的原因
材料强度不高或安装检修工艺不合格，产生 裂纹；空气预热器管束的长期磨损；由于烟气中 ＳＯ：与水蒸气形成硫酸蒸汽，当受热面的壁温低于 硫酸蒸汽的露点温度时。而产生低温腐蚀等。 ５．２漏风的危害
局部露点发生变化。造成极板腐蚀及引风机积灰 和磨损。 ５．３磨损的机理、因素及预防措施
１）磨损的机理。高速烟气携带固体灰粒时，固 体灰粒对受热面的每次撞击都会从受热面削去极 微小的金属屑。这是飞灰磨损过程。受热面受到撞 击磨损和摩擦磨损两种。研究表明，烟气中的飞灰 磨损容易发生在烟速较大和浓度较大的地方，对 空气预热器来说。飞灰磨损最容易发生在烟气的 人口段。
１）一次风量不足，风压低，负荷下降，若保持 同负荷，必须增加１、２次风机的送风量，增加电 耗。
２）排烟流量增加，引风机功率增加，电耗增 加。
３）排烟热损失增加，降低锅炉热效率。 ４）如果漏风量大，流化不好，造成局部床温升 高等，局部结焦。 ５）排烟温度低，引起低温腐蚀．电除尘烟气量 增加，使电除尘过载运行，影响除尘效率，还会使
空气预热器是利用烟气的热量来加热燃烧所 需空气的热交换设备，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底的受热面。 也是锅炉沿烟气流程的最后一个受热面。空气预 热器是现代锅炉的重要组成部分．有以下几个方 面作用。
１）进一步降低排烟温度。提高锅炉效率。现代 火力发电厂，给水在进入省煤器之前就已经具有 相当高的温度（１５０—２５０℃）。这样，通过省煤器已 无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度。而加装 空气预热器后，由于其进口的冷空气温度较低，故 可将排烟温度进一步降至１５０℃以下，减少了排烟．
４．２．２设计步骤与计算
在已知管式空气预热器的出入口烟温、风温
和吸热量．可按下列步骤设计管式空气预热器。
１）选定烟气流速形。，按下式计算管子根数为：
，ｌ＝（１＋０／２７３）ｘＢｊｘＶｙ／（３ ６００ｘ０．７８５ｄ．１Ｖｒ） （１）
式中：最一计算燃料消耗量，ｋｇ／ｈ；
ｙ广烟气容积，ｍ３／ｋｇ；
反一管子内径，ｍ；