空气预热器堵灰的防范措施

王红周

（新疆众和股份有限责任公司 乌鲁木齐830013）

新疆众和有限责任公司#1、#2锅炉型号：HX520/13.7Ⅱ1超高压锅炉，基本型式为：一次中间再热超高压自然循环汽包炉、П型布置、单炉膛、燃烧器四角布置，切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、采用管式空气预热器、钢构架（双排柱）。我公司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。由于它工作在烟气温度最低的区域，回收了烟气的热量，降低了排烟温度，同时也由于空气被预热，提高进入炉膛内空气温度，强化了燃料的着火和燃烧过程，强化炉内辐射换热，减少了不完全燃烧热损失，进一步提高了锅炉效率；因此空气预热器已成为现代锅炉的一个重要组成部分。

由于空气预热器处于锅炉内烟温最低区域，特别是末级空气预热器的冷端，空气的温度最低，烟气的温度也最低，受热面的壁温最低，因而最易产生积灰和腐蚀，造成烟气通道的减小，降低锅炉出力；长期以来造成空气预热器堵灰，甚至被迫停炉处理，造成极大损失。

1 空气预热器堵灰的危害

空气预热器处于锅炉内烟温最低区域，特别是末级空气预热器的冷端，空气的温度最低，烟气的温度也最低，受热面的壁温最低，因而最易产生积灰和腐蚀。低温腐蚀和积灰的后果是易造成受热面的损坏和泄漏。当泄漏不严重时，可以维持运行，但使引风机负荷增加，限制了锅炉出力，严重影响锅炉运行的经济性。另外，积灰使受热面传热效果降低，增加了排烟热损失；使烟气流动阻力增加，甚至烟道堵塞，造成堵灰，降低锅炉出力，严重时会停炉处理。

2 空气预热器堵灰的形成原因

空气预热器堵灰的原因是低温受热面的积灰和低温腐蚀，下面就这两方面分别进行分析。

2.1 空气预热器受热面的积灰

当含灰烟气流经空气预热器受热面时，部分灰粒会沉积在受热面上形成积灰。积灰会影响传热和烟气的流通，对通道截面较小的对流受热面，积灰严重时还会发生堵塞烟气通道，以致降低锅炉出力，甚至被迫停炉。

在烟温低于600℃～700℃的尾部受热面上的积灰大多是松散的积灰。这是因为烟气中碱金属盐蒸汽的凝结已结束，在受热面管子外表面不再会有坚实的沉积层。对空气预热器而言，积灰有两种不同情况：一是由于气流扰动使烟气中携带的一些灰粒沉积在受热面上，形成松散性灰层；另一种是由于烟气中酸蒸汽和水蒸汽在低温金属壁面上凝结，将灰粒粘聚而成的积灰，称为粘聚性积灰。

受热面上松散性积灰的积聚情况与烟气速度有关，随着烟气速度增大，随着烟气速度增大，管子背风面积灰逐渐减少，而迎风面甚至可能没有积灰。当烟气流速降低到2.5～3m/s时，容易发生受热面堵灰。考虑到锅炉可能降低负荷运行，在设计锅炉时，额定负荷下尾部受热面内的烟气流速不应低于6m/s。这样就可以避免在低负荷运行时，因烟速过低而发生堵灰。但烟气流速也不宜太高，否则受热面将发生较严重的磨损。运行中适时打开吹灰器吹灰也是防止堵灰的有效措施之一。

粘聚性积灰主要发生在空气预热器下部金属壁温较低而空气温度也较低的冷端。造成粘聚性积灰的最重要原因是由于烟气中硫酸蒸汽在冷端凝结并粘附飞灰而引起的。在燃用含硫燃料时，硫燃烧后形成的SO2会有一部分与烟气中剩余的氧进一步形成SO3，而SO3与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽，烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点。它比水露点要高许多，而且烟气中硫酸蒸汽含量越高，酸露点也越高，可达140～160℃甚至更高。当硫酸蒸汽在金属壁温低于酸露点的冷端受热面上凝结下来时，会粘附大量飞灰，形成粘聚性积灰。凝结的酸液与积灰发生化学反应，引起灰硬化，并可能引起受热面严重堵灰，使烟道通风阻力增加，受热面吸热率下降，排烟温度升高，锅炉效率下降，更为严重的是造成堵灰后可能需要停炉清除堵灰。

2.2 空气预热器受热面的低温腐蚀

烟气中的硫酸蒸汽在金属壁温低于酸露点的冷端受热面上凝结下来，粘附大量飞灰形成粘聚性积灰，更为严重的是会腐蚀受热面金属，这种由于金属受热面壁温低于酸露点引起的腐蚀称为低温腐蚀。

强烈的低温腐蚀主要发生在空气预热器中空气和烟气温度最低的区域。对管箱式空气预热器，低温腐蚀会造成部分空气预热器管子腐蚀穿孔。由于运行中空气为正压，而烟气侧为负压，在压差作用下，大量空气会漏入烟气侧，使烟温降低，传热效果变差。漏风量较大时会造成送入炉内的空气量不足，炉内燃烧不完全，锅炉效率下降，甚至会影响到锅炉出力下降。同时，酸蒸汽的凝结加速了飞灰的粘附，在腐蚀金属时又会使堵灰加重，烟气侧阻力增大，影响锅炉的安全和经济运行。

3 减轻和防止空气预热器堵灰的防范措施

3.1 提高空气预热器受热面的壁温

要提高壁温就需要提高排烟温度和入口空气温度。但是，提高排烟温度虽然可使壁温升高，减轻低温腐蚀，却使排烟热损失增加，锅炉效率降低。因此，依靠提高排烟温度使壁温升高的方法是有一定限度的。

实践中提高壁温最常用的方法是提高入口空气温度。在燃用高硫分燃料时，锅炉常采用热风再循环或暖风器，把入口冷空气温度适当提高后再送入空气预热器中。这种方法仍会使排烟温度升高，锅炉效率下降。

3.2 冷端采用耐腐蚀材料

近年来，为防止冷端受热面的低温腐蚀，在燃用高硫分燃料的锅炉中，管式空气预热器的低温级采用耐腐蚀的玻璃管式或其它耐腐蚀材料的管子。这种措施在防止受热面低温腐蚀方面有一定的成效，但不能防止低温粘结灰，因而应在运行中加强吹灰。

3.3 采用降低露点或抑制腐蚀的添加剂

目前，使用添加剂只在燃油锅炉和沸腾炉上取得一定效果。一般添加剂是用石灰石或白云石。粉末状的白云石沉入燃料中或直接吹入炉膛，会使烟气中SO3发生作用而生成CaSO4和MgSO4，从而降低烟气中硫酸蒸汽的分压力，减轻低温腐蚀。反应生成的硫酸盐是一种松散的粉尘，必须加强吹灰予以清除。

3.4 低氧燃烧

低氧燃烧就是低过量空气系数的燃烧，但必须保证燃烧完全，否则将会使锅炉效率下降。由于烟气中过剩氧会使SO3的生成量增加，因此无论是送入炉膛的助燃空气还是烟道漏风，都对SO3的生成量有影响。为防止低温腐蚀，应尽可能降低过量空气系数和减少漏风量，使烟气中的剩余氧减少，使SO2转变为SO3的数量减少，达到减轻腐蚀的目的。

3.5 燃料脱硫

煤中的硫化物大部分以黄铁矿的形态存在。在煤粉制备前可用重力分选加以分离，但只能除去其中一部分，而有机硫则难以去除。

我公司为防止空预器发生堵灰，影响机组的安全运行，采取了以下技术措施：

（1）为了消除空气预热器的漏风，在锅炉停运后认真进行空预器一、二次漏风试验，对空预器进行查漏及时消除漏风点。检修人员对空气预热器膨胀点进行检查，做到空气预热器在运行中不膨胀受阻，避免引起钢管断裂造成漏风现象。

（2）锅炉暖风器投入前要充分暖管疏水，避免暖风器管振动。在大小修期间对暖风器进行检查，发现有泄漏应及时消除。

（3）在冬季，送风机、一次风机空气预热器的入口风温严格控制在20℃以上。

（4）空气预热器二次风侧出口烟温不低于250℃。

（5）保证省煤器灰斗正常下灰，减少大颗粒飞灰对空预器磨损及避免空预器堵灰。

（6）主、旁烟气挡板不得＜20%以免影响烟气的正常流动。

（7）空预器一、二次风空预器两侧出口烟压不得大于-30kPa。

（8）加强尾部烟道部位的吹灰工作，每班进行一次，以避免积灰情况的发生。

（9）冷态点火开炉在投粉前必须保证保证空气预热器要烘干畅通。

(10）在锅炉正常运行中，应保证适当的炉膛负压-50Pa以上，改善尾部积灰。

(11）减少三氧化硫的生成量，合理降低过量空气系数。一般烟气结露点温度100℃左右。所以在保证完全燃烧的前提下，尽可能采用较低的过量空气系数，维持低氧燃烧。

通过以上措施，我公司#1、#2锅炉空预器堵灰现象比没有执行前有了很大改善，提高了一、二次风温度，降低排烟温度，综合厂用电率和综合煤耗下降，锅炉效率有了很大提高。

[1]锅炉技术问答.中国电力出版社.1997.

[2]锅炉设备及运行.华北电力大学.2000,9.