锅炉空气预热器积灰漏风原因处理

锅炉空气预热器积灰、漏风的原因及处理

(张召华)

（兖州聚源热电公司）

摘要：下级空气预热器处的烟气、空气温度均较低，使得冷风入口处管子的壁温低于烟气酸露点，造成低温酸腐蚀。引起空气预热器腐蚀、泄漏、积灰。提出通过合理的设计，正确的运行，辅以有效的堵漏、吹灰手段，能够有效控制空气预热器的泄漏、积灰从而延长空气预热器的使用寿命，保证锅炉的带负荷能力。

空气预热器是利用锅炉的排烟热量来预热燃烧用空气的换热器。其作用是:①吸收烟气余热，降低锅炉排烟温度,提高热效率;②提高燃烧用空气的温度，改善着火条件，使燃料易于着火、燃烧稳定和提高燃烧效率。

空气预热器按结构不同主要有管式、板式和回转式3类。管式空气预热器是间壁式空气预热器中最常用的一种，由许多平行的有缝薄壁钢管组成，钢管的两端分别与管板相焊，形成立方形的管箱。管式空气预热器的结构简单，制造成本低廉，易于维护等特点，在中小型锅炉上得到广泛的应用。在立式的管式空气预热器中,烟气一般自上而下通过管内，把热量连续地传递给横向流过管外的空气。由于烟气中含有粉尘、氧化硫及水分等，致使空气预热器的积灰堵塞和腐蚀漏风，严重影响锅炉带负荷能力。下面就这个问题谈自己的看法。

1. 预热器积灰、堵塞的形成原因

锅炉在正常运行时，包括空气预热器的低温受热面上通常同时出现松散性积灰和粘结性积灰的两类性质的积灰。松散性积灰，沉积层强度低。因为它仅是由热泳力、电泳力、范德华力和颗粒涡流扩散等作用所产生的灰沉积，而不包括粘结性强的毛细管力的作用。对于上级空气预热器或下级空气预热器的烟气进口端，由于烟温较高，管子壁温会高于烟气酸露点，因此飞灰对其壁面温度的沉积呈松散性质。粘结性积灰与松散积灰不同，对于空气预热器的下端，冷风进口处，烟气温度和空气温度都很低，在金属壁面温度低于烟气酸露点温度，飞灰除受到物理作用产生松散结灰的同时，还会有硫酸雾，甚至与水的凝结作用。当硫酸凝结在清洁的受热面上时，一方面要溶解管壁上的氧化膜(Fe304)和金属(Fe)，另一方面捕捉飞灰颗粒并与其中的某些成分发生化学反应，生成酸性粘结灰。当受热面已受到灰污染时(松散性结灰)，硫酸蒸汽则通过分子扩散凝结在受热面上，也会与沉积物中的成分及受热面金属发生化学反应，生成酸性粘结灰。由于硫酸这两方面的作用，使得积灰层的毛细管力增大，积灰层之间及积灰层与受热面表面之间粘附强度明显提高，大量飞灰在毛细管效应、惯性效应和拦截效应等作用下沉结下来，造成粘结性积灰，有无限蔓延趋势，且随着时效烧结和硬化，最后造成搭桥和堵灰。这种由积灰与冷凝在管子壁面上的硫酸共同作用而形成的水泥状物质，把管子或管间距堵死。当煤气中水份、硫份、渣类含量高时时，即使管子内部部分灰没有结成块状，由于灰中含有大量的液态硫酸，此部分灰不是呈粉

末状，而是成为很粘稠的泥浆状物质，具有很强的腐蚀性，两种状态的灰均不易清理，对锅炉的运行影响很大。

2．造成预热器腐蚀、泄漏的原因

造成锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因有两点：①烟气中存在着三氧化硫；②受热面的金属壁温低于烟气中的酸露点温度。

锅炉的燃料中含有硫化氢，燃料中硫化氢在燃烧后大部分变为二氧化硫，在一定条件下其中的少部分进一步氧化成三氧化硫。三氧化硫气体与水蒸汽结合成硫酸蒸汽，其凝结露点高达120℃以上，三氧化硫含量越多，露点温度越高，烟气含酸量也越大，腐蚀堵灰愈严重。当空气预热器管壁温度低于所生成的硫酸露点时，硫酸就在管壁上凝结而产生腐蚀。金属壁面被腐蚀的程度取决于硫酸凝结量的多少，浓度的大小和金属壁面温度的高低。硫酸象一层胶膜，一面粘在管壁上腐蚀，一面不断粘着烟灰，形成多种硫酸盐，并逐渐增厚，这就是低温式结渣。

3、预热器的堵灰、腐蚀同时发生

综上所述，空气预热器的积灰和腐蚀是同步进行的。从整个炉体烟气流程来讲，空气预热器烟气通道较小，阻力较大，因此形成了堵灰结渣的可能性。当松散积灰在关内粘附时间过长时，就可能有松散转为紧密型积灰。这些积灰吸附烟气中的二氧化硫、三氧化硫和水蒸汽，使积灰生成硫酸盐和亚硫酸盐，同时与空气预热器管壁作用生成硫酸铁和亚硫酸铁，在加快空气预热器腐蚀的同时，更增加积灰结渣的牢固性。上述积灰性质的变化，首先发生在空气预热器冷端（进风

口一侧）的管内壁上，原因是此处是低温空气与低温烟气的热交换处，其管壁温度较低，所以腐蚀和堵灰往往从管子冷端逐渐向热端延伸，且多聚集在烟气流速较低的四周死角。当锅炉开停炉频繁而积灰结渣有没得到及时清除时，腐蚀和积灰的速度必然加快。

从以上所述的空气预热器堵灰和腐蚀的形成原因可知，管子壁面上形成液态的硫酸是产生堵灰和腐蚀的关键条件，因此，在清楚三氧化硫、酸露点、管壁温度在空气预热器堵灰和腐蚀中的作用后，就可有针对性地采取防止积灰和腐蚀的措施。

4．预防积灰、腐蚀的对策

（1）严格控制燃煤含硫量，尽可能燃用低硫煤。当质检进行取样分析发现燃煤含硫较高时，应及时进行处理或合理的配混煤，以确保燃煤的硫含量在规定的范围以内，最大程度上减少烟气中SO3的含量。

（2）尽量降低过剩空气量。在锅炉运行中，尽量降低过剩空气量，减少空气中的过剩氧，能显著降低三氧化硫的生成量，相应的烟气露点温度也降低了，这样也就减少了低温受热面腐蚀的可能性。（3）想办法提高低温受热面壁温。适当提高锅炉排烟温度，可以相应提高空气预热器壁温，这样就可避免或减轻酸露点带来的腐蚀。可以通过提高省煤器入口水温或提高空气预热器进风温度实现。比如使用热风再循环。

（4）避免频繁启停炉或长期低负荷运行

设备启动时，烟温低，金属壁温只为环境温度，以细颗粒为主的

飞灰受到各种物理力作用，粘附在含有湿气的管表面，并和同时凝结在壁面上的水分和酸相互粘结，使整个管长形成初使沉积层。初使沉积层积灰量的多少取决于启动过程的长短和低负荷运行的时间。过长时间的启动和低负荷运行，将使沉积量很快增多。因为此时烟速低，原应该起破坏积灰层作用的粗颗粒亦会被捕捉。尤其是水和酸凝结较多的的烟气冷端处，沉积物增加会更快，沉积量会更多。可以这样认为，锅炉的频繁启停和长期低负荷运行而引起积灰，是破坏预热器正常工作的隐患。

锅炉低负荷运行，排烟温度低于正常运行时的数值，加剧管子上的积露。而且此时烟气量也不足，导致烟气流速降低，削弱烟气的冲刷能力。

（5）空气预热器积灰、腐蚀的处理

我公司锅炉在运行二十多年来，改变了以前，半年清理一次预热器的操作方式。在每次停炉后，首先利用空气预热器0.5KPa左右正压，检查出泄漏的管束，然后用契形圆木塞封堵或对其进行穿管处理。然后利用高压水枪，蒸汽及人工疏通的方法处理堵塞的管束，以最大程度的减缓空气预热器的积灰和腐蚀。

参考文献:

（1）范从振《锅炉原理》北京水利电力出版 ,1992

（2）动力工程师手册编辑委员会《动力工程师手册》北京机械工业出版社 1999 （3）岑可法等《锅炉和换热器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理》北