锅炉空气预热器堵灰原因分析及预防措施

锅炉空气预热器堵灰原因分析及预防措施

【摘要】本文介绍了托电公司空冷机组锅炉空预器的堵灰状况，并对空预器的堵灰状况进行了分析，通过分析得出了空预热器堵灰的主要原因。对此提出了预防空预器堵灰的防止措施，措施实施后空预器堵灰明显减轻，运行周期增长，保证了机组安全经济运行。

【关键词】空预器；堵灰；控制措施

1.空预器及其吹灰器运行情况

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司（以下简称托电公司）的#5、#6、#7、#8机组为600MW亚临界空冷机组，每台锅炉的风烟系统配备2台豪顿华公司设计生产的32VNT1830型垂直轴三分仓旋转、减速箱顶置式空预器。换热原件热端厚度为880mm,中温端厚度为1000mm，冷端厚度为300mm。空气预热器设计最高烟气入口温度为383℃，烟气出口温度为124.4℃，最低冷端综合温度为138℃。为了防止冬季进风温度低造成空预器冷端结露形成低温腐蚀，在空预器一次风和二次风入口布置有暖风器。每台空预器配置2台吹灰器，分别安装在空预器入口烟道处和出口烟道处，吹灰器工作时所需的介质取自锅炉屏式过热器出口集箱和机组高温辅汽联箱。空预器吹灰采用PLC程序控制，频率为每8小时投运2次，每次吹灰时间50分钟。

2.空预器堵灰机理及现象

2.1 堵灰的机理

燃煤中的硫在燃烧过程中生成二氧化硫，空气中的氧气在高温下被分解的自由氧原子与二氧化硫作用生成三氧化硫，烟气中的三氧化硫与水蒸气作用生成硫酸蒸汽，当空预器冷端温度低于或接近硫酸的露点温度时（110℃－160℃）,硫酸蒸汽就会在波形板受热面上凝结下来，并可能大量粘住烟气中所携带的灰份，此种情况一般发生在冷端烟气侧，当大量灰分粘在空预器的波形板受热面时就造成了空预器的堵灰。此外烟气中水的含量约为10％－15％，露点温度为45℃－54℃，因此当空预器冷端温度低于水的露点时也会凝结粘灰，此种情况一般发生在冷端一、二次风侧。

2.2 堵灰的机理

当空预器堵灰时，机组在额定负荷运行工况下空预器出入口差压增大至2.0以上KPa(正常时为1.0KPa以下)。引风机静叶开度增大，电机电流明显增大，空预器出口一、二次风温下降，锅炉排烟温度上升。一次风机送风机出口压力升高，引风机出入口风压差增大，当空预器堵灰不均匀时炉膛负压及锅炉总风量随空预器转动做周期性波动，空预器堵灰严重时还会引起风机喘振，甚至造成锅炉灭火。

托电公司的4台空冷机组每次检修时都要对锅炉空预器冷端进行检查，每次检查都发现存在不同程度的堵灰现象，从空预器蓄热片上采集灰样时发现灰垢层非常坚硬，厚度约为3-5mm,灰垢非常均匀的粘附在冷端受热面波形板上。由于空预器冷端灰垢层非常坚硬，用常规冲洗方法已经无法将其冲掉，每次停炉检修都采用了压力为100MPa，流量为50升/分钟的高压水连续冲洗了60小时/每台，才能将冷端积灰冲洗干净。

3.空预器堵灰主要原因分析

3.1 吹灰蒸汽带水

空预器吹灰程序设定的疏水时间过短，系统疏水管径过小疏水不彻底导致吹灰蒸汽带水，就地观察空预器吹灰器运行时确实发现吹灰枪处有白色汽水冒出。从而断定吹灰前系统疏水不彻底，导致吹灰蒸汽大量带水，大量的汽水混合物进入空预器内部容易造成空预器堵灰。

3.2锅炉煤质变化大偏离设计值

托电公司的空冷机组在额定负荷下燃用设计煤种时总煤量为291.2T/H 。由于燃煤供应紧张等因素影响，锅炉燃煤不能按实际设计煤种运行。特别是为了降低燃料成本，锅炉经常燃用一些高灰分高硫分低发热量的煤种，锅炉运行的大部分时间煤种偏差很大，特别是夏季气温升高，空冷机组真空降低，机组额定负荷平均燃煤量达335T/H，相同负荷情况下锅炉燃煤量大幅增加。

3.3吹灰程序设计不合理

正常运行时空预器每8小时吹灰2次。但在实际运行中空预器吹灰程序设定为先吹空预器再吹锅炉本体最后再吹一次空预器，由于锅炉本体吹灰时产生的大量灰尘随烟气通过空预器是造成空预器积灰较多，如果只是再投一次空预器吹灰效果显然不能达到要求。

3.4省煤器灰斗输灰不畅

空预器没有设计灰斗，只有在省煤器下方设有灰斗，锅炉在省煤器出口沿烟气流向的水平段设计有用于调整蒸汽温度的烟气调节挡板。由于锅炉正常运行时再热烟气挡板开度只有30%，当烟气流经只有部分开度的烟气挡板时烟气中灰尘颗粒碰击到挡板会落入省煤器灰斗上方的烟道过渡口处，长时间运行后当灰粒堆积到一定厚度时就会落入下游空预器处，大量的灰尘进入空预器将造成空预器堵灰。此外锅炉由于经常燃用较差煤质造成锅炉输灰管线磨损严重经常停运检修。而输灰管线停运期间或管线经常堵塞势必造成输灰困难，如此一来将变为恶性循环，加剧了空预器堵灰的风险。

3.5锅炉暖风器投入不及时或投运不当

锅炉暖风器的汽源取自本机的高温辅汽联箱，由于暖风器疏水系统设计不合理经常造成暖风器疏水不畅，暖风器出口的风温达不到空预器最低冷端综合温度要求，造成了空预器冷端受热面腐蚀积灰。此外由于暖风器疏水不畅经常导致暖风器振动引起管道泄漏而被迫停运，进一步导致空预器冷端受热面腐蚀积灰。

3.6空预器水冲洗不彻底

空预器严重堵灰时如果进行彻底冲洗至少需要2-3天的时间。但很多时候机组临时停机检修，为了减小空预器堵灰情况也要安排空预器进行受热面冲洗，在临时停机时内空预器有效冲洗时间短冲洗不彻底，换热元件上仍残留着部分积垢，锅炉启动后换热原件上残留的积垢再次粘住大量的灰粒，导致空预器再次积灰。同时由于检修时间短，空预器冲洗后受热面干燥不充分存留有部分水分，锅炉启动后灰分又会再次粘贴在空预器受热面上，同样造成了局部堵灰。

3.7锅炉启动时制粉系统过早投运

托电公司的锅炉启动时为了节约燃油都使用等离子点火进行无油点火，使用等离子的制粉系统在点火初期燃烧不好，飞灰可燃物大量增加。大量未燃煤粉进入锅炉尾部烟道势必导致空预器堵灰情况恶化。

4.空预器堵灰主要防止措施

4.1防止吹灰蒸汽带水

对空预器吹灰系统及控制程序改进，增加系统疏水时间，增设系统疏水管道，使吹灰蒸汽疏水彻底并达到吹灰要求温度。同时加强吹灰器进汽阀门内漏的治理