电厂回转式空气预热器堵灰的原因及预防.doc

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1、电厂回转式空气预热器堵灰的原因及预防 摘 要 对空气预热器低温腐蚀进行详细分析，找出空气预热器发生堵灰的根本原因在于烟气中存在S03以及受热面金属壁温低于烟气露点。对此，提出了提高受热面壁温在烟气露点以上等控制措施，以确保空气预热器的正常运行。关键词 空气预热器；低温腐蚀；堵灰 中图分类号TK223。34 文献标识码B 文章编号10023364(2002)050046一04 华能丹东电厂2台350MW燃煤机组于1998年11月、12月相继投产。锅炉系英国Babcock公司制造的一次中间再热、单炉膛、平衡通风自然循环汽包炉。空气预热器(空预器)为受热面回转三分仓再生式，每炉2台，型号为29。5

2、VNT 2020，受热面积32 752m2，转子转速O75 rmin，转子盘车转速038 rrain，材质为低碳钢及碳钢。旋转方向为烟气一一次风一二次风。空预器顶部和底部上下对应地被分隔成烟气流通区(165。)、一次空气流通区(3375。)、二次空气流通区(116.25。)和密封区(45。)4部分，各流通区与相应的烟、风道相接。空预器还配有固定式水洗装置和吹灰装置，在送风机的入口装有暖风器。2000年冬季由于空预器严重堵灰，导致机组被迫停机临检。 l 空气预热器堵灰的原因分析11 堵灰现象 在锅炉运行中，首先发现一次风压、二次风压开始有摆动现象。之后摆幅逐渐加大，且呈现周期性变化。摆动一个周期

3、为79 s，而空预器正常运行的转速为 O75 rmin即旋转一周的时问为80 s，恰好吻合，这说明空预器有部分堵塞现象。因为当堵塞部分转到一次风口时，一次风压(空预器后一次风母管压力)开始下降，为维持设定的一次风压，一次风机的入口档板便自动开大。当堵塞部分转到二次风口时，二次风压(空预器后二次风母管压力)又开始下降，同理为维持所需的二次风压设定值，送风机入口档板必须开大。在低负荷时由于燃烧所需的风量较小，产生的烟气量相对较少，一般还能维持机组的正常运行。但随着负荷的不断增加，所需的一次风、二次风量逐渐增多，一次风机、送风机的出力便不断增大，当接近满负荷时送风机人口导叶的开度达到90以上。因此，

4、当堵塞部分转到二次风口时，便造成二次风压下降，为保证二次风压送风机便自动开大人口导叶，而此时该送风机的风量却达到最小，送风机电流下降至最小值。堵塞部分转过之后，风量又开始增大，风量的忽大忽小导致送风机发生喘振，送风机失速保护动作，机组发生RB事故。 l。2堵灰原因 由于烟气中含有水蒸气，且水蒸汽的露点一般在30。C60。C，比较低，因此在燃料中水分不多的情况下，空预器的低温受热面上是不会结露的。但是在燃烧过程中，根据燃料中灰分的性质和采用的燃烧方式，燃料中的硫分形成S02及SO。进入烟气中，烟气中的一S0。与水蒸汽形成硫酸蒸汽，而硫酸蒸汽的露点则较高，使低温受热面在壁温低于烟气露点以下的部分有

5、大量硫酸蒸汽凝结，从而导致该处受热面金属严重腐蚀及堵灰。13烟气中水蒸汽及烟气露点 131烟气中水蒸汽的露点 华能丹东电厂设计燃用准格尔煤，其特性数据见表1。14环境温度的变化对空气预热器的影响141 暖风器出口空气温度的确定 根据有关资料及实验数据表明，空预器发生低温腐蚀一般在酸露点以下3040最为严重，因此应将空预器冷端壁面温度控制在47。C57范围内。根据空预器冷端壁面金属温度的计算公式： 从上面的计算可以看出，在机组正常运行的情况下，燃用设计煤种时在保证空预器冷端壁温的情况下，锅炉燃烧所需的空气如果经过暖风器被加热到20以上(机组设计值如表2)再送往空预器，受热面便不会发生低温腐蚀。L

6、 4。2 气温的急剧变化对空气预热器的影响 2000年底，由于多方面原因曾造成暖风器经常泄漏，甚至被迫停运。由于气温比往年低以及气温的急剧下降，送风机入口温度最低曾降至一21，负荷250 MW时排烟温度只有71。C(设计值为。121)，此时空预器冷端综合温度仅50，严重偏离设计值。按式(2)计算得出空预器冷端壁温只有2717，不但比硫酸蒸汽露点(187。17)低60C，而且也比烟气中水蒸汽露点(f。一43。7 IC)低16。53。据有关资料介绍，低温受热面发生严重腐蚀通常在受热面壁温低于酸露点30左右以及水露点以下两个区域。而该空预器冷端壁温低于硫酸蒸汽露点达35以上，也远低于烟气中水蒸汽露点

7、，因此，在凝结的酸液浓度上升的同时，凝结量也在不断增多，腐蚀速度进一步加快。除此以外，大量的水蒸汽及稀硫酸液凝结，烟气中大量的 S02直接溶解于水膜中，形成亚硫酸溶液(HzS03)，后者对金属的腐蚀更为严重。此时，烟气中HCI也可溶于水膜中起腐蚀作用。另由于烟气中有大量灰分，灰分沉积在壁面时，将被水及酸液粘湿起化学作用而发 j生硬结，持续的低温天气将使这种受热面积灰日趋严重，使大部分空预器被堵死，最后不得不降低出力运行，直至被迫停机。2 防止空气预热器堵灰的措施 低温受热面腐蚀和堵灰的根本原因是由于烟气中存在SOs，以及受热面金属壁温低于烟气露点的缘故。因此，要减轻和防止低温腐蚀与堵灰应从以下

8、几方面着手： (1)将受热面壁温提高到烟气露点以上从空预器的冷端壁面温度公式(2)可以看出，要提高壁温，就要提高排烟温度及冷空气温度。提高排烟温度可以提高壁温，从而减轻腐蚀，但因此增加了排烟损失，降低了锅炉工作的经济性。提高空预器入口冷空气温度可提高冷端受热面壁温，防止结露腐蚀，在运行中是可以实现的。在运行中根据送风机人口温度及时投入暖风器，并根据负荷的变化保持空预器入口冷风温度在20。C50的范围，同时根据排烟温度及时观察暖风器调温风档板的自动调节状况，使其保持合适的开度，以确保空预器冷端温度在规定范围内。 (2)加强对空预器出、入口差压的监视，发现异常及时采取措施避免堵灰加剧 运行中应加强

9、对空预器出、入口一次风、二次风及烟气差压监视，特别是在冬季温度急剧下降时尤其要注意。如果暖风器因故不能正常投运时，调整不当很容易发生空预器冷端低温腐蚀，造成空预器堵塞，如不及时采取措施，堵塞将会越来越严重。由于受热面安装在转子各中隔框内，分高温、中温、低温3层，每层受热面所采用的材料和厚度均不同。因此当发现空预器出、入口一次风、二次风及烟气差压有异常变化时，应加强调整，采取加强吹灰等措施。如采取措施后仍不见好转，确认冷端受热面薄板有可能被腐蚀并开始积灰时，应在停机时及时对冷端受热面进行更换，以确保受热面清洁，防止堵灰加剧，从而保证空预器能够正常运行。 (3)加强对暖风器系统的维护，保证暖风器正

10、常投入利用停机的机会对暖风器系统进行彻底改造，避免暖风器在运行中的泄漏现象。在冬季停用暖风器时，一定要对暖风器进行彻底隔绝并进行吹扫，将暖风器内的存水全部清除，以防暖风器被冻裂。在环境温度较低时(气温低于O)、锅炉启停炉因负荷较低而导致锅炉热负荷较低时、高压加热器因故停运以及其它各种因素造成排烟温度偏低时，应及时投入暖风器运行，以确保空预器冷端温度在规定范围内。 (4)加强空预器吹灰和水洗工作，确保受热面清洁由于空预器的传热元件布置较紧密，烟气中的飞灰易沉积在受热面上，使气体流动阻力增加，严重时甚至会将流通截面完全堵死，影响空预器的正常工作。此外，如果低温受热面积灰也将造成金属壁温更低，硫酸蒸

11、汽能透过灰层扩散到金属壁上，形成硫酸，使积灰变硬，更难清除。因此在运行中应确保空预器吹灰器能够正常投入。吹灰时尽量保持高一点的负荷，以保证受热面一定的壁温。同时吹灰前要将吹灰蒸汽疏水彻底排净，吹灰时吹灰蒸汽应保持足够的过热度，避免湿蒸汽经吹灰器进入空预器从而加剧堵灰。吹灰工作每班必须进行一次。 为了保证受热面清洁，空预器还配有固定式水洗装置，当发现空预器有堵塞现象时，可在运行中或停机时对空预器进行水洗。水洗后的空预器经脱水后必须进行彻底干燥，以防空预器再次投运后发生受热面腐蚀。 (5)加强燃烧调整，保持适当的过量空气系数，减少三氧化硫的产生 烟气中形成的三氧化硫的多少与燃料硫分、火焰温度、燃烧

12、热强度、燃烧空气量、飞灰性质与数量和锅炉受热面的催化作用等因素有关。运行中保证适当的过量空气系数可以降低烟气中S03的形成。这是因为燃烧空气量增加，火焰中氧原子浓度增加，使形成的S03量也相应增加。由于该厂采用了适合于低氧燃烧的低NO。轴向旋流燃烧器，且在燃烧器的上方布置有后风口以保证燃烧过程中的氧量不足从而确保燃料的完全燃烧，因此在运行中应加强燃烧调整，保持合适的过量空气系数，这样不但能降低烟气中NO。的含量，同时又能减少S03生成，控制硫酸蒸汽的形成，从而最大限度地降低空预器的腐蚀。3 结 语 空预器堵灰给锅炉安全运行带来了严重的威胁，因此在运行中应加强监视和调整，针对运行中出现的各种现象认真分析，制定出相应的技术措施，保证设备具备良好的状态。只有这样才能使空预器不发生低温腐蚀，减少堵灰，从而确保锅炉空预器的安全运行。作者简介：王晋一，男，本科，工程师，现在华能丹东电厂从事火力发电厂集控运行工作。