浅析管式空气预热器堵塞的原因及处理

浅析管式空气预热器堵塞的原因及处理
张茂珍
（大唐八0三发电厂，甘肃嘉峪关，056021）
【摘要】空气预热器作为吸收锅炉燃烧所产生烟气余热的主要设备，它的堵塞对锅炉经济运行有着严重影响，但又不可避免。

本文结合大唐八0三发电厂5 号炉在2011年4月份和8月份进行的两次小修工作，分析了管式空气预热器堵塞的原因以及对锅炉燃烧效率和经济性的影响，并根据具体原因确定解决方案。

【关键词】空气预热器堵塞排烟温度
0 引言
空气预热器是利用煤粉燃烧后产生烟气的余热来加热燃烧所需空气的热交换设备 ,它安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低的受热面 ,也是锅炉沿烟气流程的最后一个受热面，是锅炉的重要组成部分。

对于安装管式空气预热器的锅炉在长时间运行过程中，一般会存在两方面的问题：一是空气预热器管束被烟气灰尘堵塞问题；二是空气预热器漏风问题。

无论是预热器堵塞还是漏风，都会对锅炉的正常运行及热效率造成很大的影响。

本文结合大唐八0三发电厂5号炉在2011年4月份和8月份进行的两次小修工作，特别是对5号炉管式空气预热器进行的疏通清洗工作取得的良好效果作为处理实例，来仔细分析管式空气预热器堵塞的原因以及处理措施。

1设备概况
大唐八0三发电厂5号炉由济南锅炉集团有限公司制造，其型号为YG260/9.8-M3型，空气预热器采用立式钢管结构 ,分为上、中、下三个管箱，从下至上分别为一级预热器、二级预热器、三级预热器。

整个预热器前后侧各由六个立方体，三个转折通道组成，其中二级预热器空气侧分上下两部分。

其工作原理是经过炉膛燃烧所产生的高温烟气在预热器管内纵向流动，需加热的空气从管间空间横向绕流过管子，在两者成交叉流动过程中，烟气和空气完成热交换后，再把加热过后的空气通过热风管道经过一次风、二次风及制粉系统送人炉膛内参与燃烧，在吸收排烟中热量的同时提高锅炉的效率。

设计冷风温度为20℃，热风温度310℃，为防止烟气侧管子磨损，在三级预热器入口装有防磨套管。

大唐八0三发电厂5号炉于2005年10月投运，至今已运行6年之久。

2 空气预热器堵塞原因分析
我厂5号炉在近期运行中一直存在甲、乙两侧排烟温度偏差较大（23℃左右）并且远远高于设计值的问题。

2011年8月份小修时，在对预热器进行清灰后发现，中层预热器乙侧70%基本上全堵塞，甲侧堵塞约30%（如图片1所示）。

预热器管子的堵塞将会造成空气与烟气换热不充分，使得锅炉排烟温度升高的同时还降低了送往炉膛的热风温度和给粉温度，使燃烧后产生的烟气温度降低，影响锅炉的燃烧和换热效率。

图片1 预热器管堵塞原貌
2.1 水、蒸汽管道泄漏造成堵塞
5号炉分为高温段、低温段两级省煤器和上、中、下三级空气预热器，从上至下排列方式为高中温段省煤器、上级空气预热器、低温段省煤器、中下级空气预热器。

含有飞灰和未燃烧完全的煤粉颗粒对省煤器管进行横向冲刷，虽然省煤器管有防磨护瓦的保护，但带有飞灰和未燃烧完全的煤粉颗粒的烟气对省煤器管子进行的是横
向冲刷，省煤器管被磨损的比较严重，运行一段时间后，可能产生泄漏，部分给水泄漏在竖井烟道中，这部分给水在竖井烟道中与烟气及烟气中的灰粒混合，会成为泥浆状，堵塞竖直的预热器管。

这是造成空气堵塞的主要原因之一。

查阅5号炉设备台账可得知，在2006年7月发生过一次低温段省煤器联箱接管座第一道焊缝泄露事件，在抢修工作结束后，未及时清理中层预热器中的泥浆，造成中层预热器乙侧大面积堵塞。

2.2 烟气低温腐蚀造成的堵塞
由于燃料中硫的存在，在下级空气预热器低温段难免发生低温腐蚀。

预热器的堵塞与低温腐蚀往往是同时发生的。

当低温腐蚀发生时不仅对预热器管造成腐蚀使管壁变薄或破损，腐蚀产物还使管壁变得粗糙，而且由于管壁粗糙，烟气中的灰分更容易黏附在管壁上，管壁上黏附灰分后变得更加粗糙，灰分更容易黏附其上，如发展下去，就会使预热器堵塞。

这是预热器堵塞的原因之二。

3 5号炉小修期间对空气预热
器的处理和效果
2011年4月和8月，大唐八0三发电厂对5号炉进行了两次小修工作，对预热器进行了如下处理：
（1）用压缩空气对预热器管道进行了仔细的吹扫清灰。

（2）对于堵塞的预热器管束用专用管道疏通机进行了全部疏通。

（3）用消防水对预热器管束进行了冲洗。

（4）对空预器的耐火层和保温进行了重新浇筑和恢复，最大程度地减少漏风。

如下所示，表1和表2是5号炉预热器小修前后锅炉负荷量，甲、乙侧排烟温度及预热器出口热风温度的情况对比：
表1 2011年1月19日到28日5号炉空气预热器未处理前锅炉各参数情况
表2 2011年10月19日到28日5号炉两次小修后空气预热器处理后的锅炉各参数情况
通过计算表1可以得出，预热器未进行处理前，锅炉排烟温度平均为163.1℃，且乙侧比甲侧高23℃左右。

经过两次小修在对预热器进行大面积疏通后，由表2可以计算出平均排烟温度为153.9℃，并且甲乙侧偏差减小到14℃左右。

所以处理前后排烟温度降低数ΔT=163.1℃-153.9℃=9.2℃。

排烟损失是锅炉的主要热损失之一，由于运行中煤种参数的变化和昼夜负荷率的调整,煤粉锅炉的排烟温度在运行过程中会有一些波动。

当排烟温度升高时, 排烟损失会增加,从而引起供电煤耗的提高。

计算结果表明:当排烟温度升高5℃时,凝汽式电厂的供电煤耗提高约0.567～0.934g/kWh,我们取0.8 g/kWh计算标煤单价取每吨为360元，我厂4号机年发电量按3.4亿kWh计算，可得出通过此次对5号炉空气预热器的处理每年可为我厂节约成本约为19.6万元，降低煤耗约1.6克，达到了节能降耗的目的。

通过以上两个表中热风温度的对比还可以发现此次对预热器处理后热风温度比以前提高了约28.5℃。

对于煤粉炉来讲，由
于热风温度的进一步提高可改善燃料的着火条件，强化燃烧过程，减少了不完全燃烧热损失，这对于燃用无烟煤和劣质煤来说尤为重要。

所以预热器出口热风温度的升高对锅炉燃烧效率和经济性的提高也有一定的帮助，在一定程度上也降低了锅炉煤耗。

4 预防空气预热器堵塞的措施4.1 预防预热器堵塞的几条措施
空气预热器的正常维护是一个长期而又持久的课题，只有在锅炉运行和检修管理中制定一系列正确方法，并得到运行和检修人员的大力配合 ,持之以恒的去执行,方可能保证锅炉高效、经济、稳定的运行。

结合我厂的实际情况，为防止空预器的大面积堵塞，特提出以下几点建议：
(1)严密监视锅炉各段烟温在正常范围, 锅
炉尾部烟道两侧烟温差不大于50℃。

(2)冷态点火锅炉在投粉前必须在尾部烟道
烟温度上升到一定的温度等级(400℃)
以上，再观察空气预热器的各部温度，保证空气预热器要烘干畅通。

(3)锅炉投粉后，煤、油混烧时间不得过长，
以免飞灰颗粒粘结在空预器各部管中。

(4)锅炉正常运行中，保证适当高的炉膛负
压,改善尾部积灰。

(5)每次进行大小修工作时，对炉子进行清
灰后仔细检查对堵塞的预热器管要及时
进行疏通。

4.2 解决空气预热器堵塞的根本措施
近年来由于市场上煤炭供应比较紧张，我厂也一直在掺烧小窑煤。

大部分小窑煤属于高硫劣质固体燃料 ,有水分和灰份含量高、热值低等技术特性，导致着火延迟时间长，燃烧不稳定，受热面积灰、结渣、腐蚀和磨损等现象都较严重。

若常年掺烧高硫煤炭，在空预器上加装两台蒸汽或者声波吹灰器，加强尾部烟道部位的吹灰工作，避免积灰长期停留在烟道内就显得尤为必要。

5 结束语
本文从现场实际出发，对管式空气预热器堵塞原因的进行了分析，并对处理方法进行了实践，对管式预热器的堵塞对锅炉运行的影响和经济性有了更深的认识。

由于5号炉的设计排烟温度为140℃，从目前的运行情况来看还远远高于设计值15℃，仍然有很大的潜力可挖掘。

下一步我们的工作重点就是在下次5号炉小修时要继续疏通预热器管束并对漏风进行彻底整治。

如果排烟温度届时仍然居高不下，就可以考虑将给水温度做一个适当的降低，这样省煤器的温度场梯度增大，烟气余热得到充分利用，使得排烟温度降低。

虽然降低给水温度高压加热器的利用率降低，对于汽轮机回热循环而言热效率降低了，但是大大提高了锅炉热效率。

这将是我们以后的重点研究方向。

参考文献：
[1]《电站锅炉空气预热器》国家电力公司电
力机械局中电联标准化中心.
[2] 荣銮恩等《电站锅炉原理》中国电力出
版社1997年10月第一版
[3] 黄其励等《电力工程师手册》中国电力出版社，２００４。