容克式空气预热器单侧停运存在的问题及解决措施

董全文

(大唐信阳发电有限责任公司，河南信阳464100)

空气预热器是锅炉利用锅炉尾部烟气余热来加热燃烧所需空气的一种热交换装置，不但能吸收排烟中的热量，降低排烟温度，提高锅炉效率，而且改善了燃料的着火和燃烧过程［1］。所以空气预热器一旦出现故障和停运都会影响机组的安全稳定运行。对此，本文结合某电厂1号机组A容克式空气预热器实际运行状况，分析了1号炉A空气预热器单侧停运的原因，同时提出了防止空气预热器单侧停运采取的措施和制定了1号炉A空气预热器单侧停运及投运操作方法，保证了A空气预热器检修工作顺利进行及其安全稳定运行。

1 风烟系统及空气预热器设备运行参数

该电厂2台300 MW亚临界燃煤机组锅炉为上海锅炉厂生产的1025 t/h亚临界压力一次中间再热、自然循环锅炉，采用单炉膛、∏型布置、四角切向燃烧、平衡通风、尾部双烟道、挡板调温、仓储制钢球磨制粉系统、露天布置、全钢架悬吊结构、固态机械除渣。每台锅炉配有2台上海锅炉厂配套设计制造的三分仓容克式空气预热器。传动装置由电动机、液力耦合器、减速器、传动齿轮、传动装置支承等组成。中心传动装置设有主电机和辅电机各1台，主电机通过液力耦合器同减速机相连，辅电机通过超越离合器同减速机相连。当主电机出现故障时，辅电机使空气预热器维持运行。在辅电机轴的末端用管钳可进行手动盘车。

锅炉炉膛风烟系统为平衡通风方式。烟气和一、二次风分别由空气预热器上下端逆向进入，设有入口烟气挡板、出口一、二次风挡板。空气预热器入口一、二次风均设有联络门。烟气从空气预热器出来后，流经电袋复合式除尘器，在两台引风机进口挡板之前设有交叉烟道。风烟系统布置图如图1所示。

图1 锅炉风烟系统图Fig.1 Boiler air and gas system diagram

空气预热器设备参数如表1所示，空气预热器主驱动电机设备参数如表2所示，辅电机设备参数如表3所示。

表1 空气预热器设备参数Tab.1 Air preheater equipment parameters

表2 空气预热器主驱动电机设备参数Tab.2 Main drive motor equipment parameters of air preheater

表3 空气预热器辅电机设备参数Tab.3 Auxiliary motor equipment parameters of air preheater

2 空气预热器单侧停运存在的问题

2.1 空气预热器转子热变形及卡涩

在空气预热器正常运行时，烟气和空气分别由上下端逆向进入，转子轴带动换热元件从高温烟气侧吸热，转至风侧散热，完成热交换。转子以支承轴承为支点，向上和向圆周方向自由膨胀，由于热端和冷端的温差，形成蘑菇状变形［2］。这种变形基本上是均匀对称的，在设计上已考虑。

当空气预热器停转后，传热不能正常进行。若空气预热器入口烟气挡板不严或操作不当，空气预热器转子一半在高温的烟气区，另一半在低温的空气区，转子将发生不规则的扭曲变形。烟气和空气侧温差越大，扭曲变形越明显。随着抢修时间的延长，变形会加剧，再次启动时会出现卡涩、刮擦、转子盘不动的情况［3］。

2.2 发生尾部烟道再燃烧事故

单侧空气预热器停运后，两侧排烟温度均会不同程度上升。空气预热器停运侧烟气流量小，烟速低，烟气中的未完全燃烧颗粒也容易离析，沉积在尾部受热面上，散热条件差，热量易聚集，以至形成再燃烧［4］。

空气预热器厂家要求排烟温度不能高于250℃，否则应手动MFT。一般为了降低排烟温度，机组需要进一步降低机组负荷(至最低稳燃负荷以下)，此时需投油稳燃，煤油混烧时间长，易诱发尾部烟道再燃烧。

2.3 对炉膛燃烧的影响

单侧空气预热器停运后，若一、二次风挡板及联络挡板不严，冷一、二风进入炉膛，则降低炉膛温度，使锅炉燃烧不稳定。同时，单侧风机运行，停运侧的二次风箱与炉膛的压差因管路阻力损失将低于运行侧的压差，会造成炉膛火焰偏斜和切圆旋流的破坏，进一步消弱着火的稳定性，甚至灭火。

2.4 对布袋除尘器和脱硝系统的影响

在空气预热器出口布置有电袋复合式除尘器，布袋除尘区的滤布材质是PPS+PTFE，要求控制烟气温度在190℃以下，以防止布袋高温氧化和热胀老化变形。如果温度超限，就会缩短布袋的使用寿命。

当烟气温度高于450℃，脱硝催化剂的寿命就会在短时间内大幅降低，烧结使催化剂失活［5］。要求反应器入口烟温(省煤器出口)不高于420℃，最高不超过450℃。吸收塔入口烟温过高会造成吸收塔内部防腐材料脱落，堵塞循环泵及石膏排出泵入口。要求吸收塔入口烟温应小于150℃，出口烟温不高于75℃。

3 防止空气预热器单侧停运采取的措施

3.1 用加热法消除转子热变形

防止空气预热器转子扭曲状变形就是减少烟气和空气侧温度差，降低热端烟气侧温度，提高热端空气侧温度。在停运空气预热器转子前，先停运该侧一次风机、送风机，并对该侧一、二次风进行隔离，逐步提高停运侧排烟温度(180℃左右)后，关闭烟气入口挡板，再停运空气预热器主、辅电机。这样，可使空气预热器转子停转后空气侧保持一个较高的温度，减少转子扭曲变形。

在控制两侧汽温偏差前提下，调整尾部烟温调节挡板，控制故障侧空气预热器烟气量。空气预热器转子停运后，立即打开1号炉A空气预热器烟气侧人孔门，利用负压抽冷空气降低烟气侧温度，减少转子扭曲变形。

检修时主、辅电机均需拆除，无法手动盘车，可在打开的烟气侧人孔门处用导链剪断盘动空气预热器。若发现盘动较沉，则要提高二次风箱压力，用热空风倒灌加热空气侧空气预热器转子，减少热偏差，消缺转子扭曲变形［6］。

3.2 降低机组负荷来降低排烟温度

因停运侧空气预热器烟气的漏流，排烟温度会不断上升，应进一步减低机组负荷，控制空气预热器入口烟气温度(在250℃以下)，一般可控制排烟温度满足厂家要求。

加强空气预热器的吹灰和燃烧调整，监测风烟系统各参数，若排烟温度超过250℃或空气预热器着火的倾向，则果断停炉，采取密闭措施。

3.3 减少对布袋除尘器和脱硝系统的影响

当排烟温度超过160℃时，及时将该侧布袋除尘器关闭，关闭各布袋提升阀，避免布袋烧损。在空气预热器停运前，应停止该侧脱硝系统运行，加强催化剂蒸汽吹灰和声波吹灰，监测脱硫吸收塔入口及出口排烟温度，若入口温度较高，则应及时开启事故喷淋阀，一般控制运行侧空气预热器排烟温度在180℃以下，就可控制吸收塔入口排烟温度在正常范围内。

4 1号炉A空气预热器单侧停运及投运操作方案

4.1 停运操作方案

综合空气预热器单侧停运中存在的上述问题及采取的对策，并考虑负荷会降至50%MCR以下，需要对小汽轮机汽源进行切换，调整给水泵，制订处理方案。

1)停运前做好准备工作。考虑锅炉的稳燃，提前通知燃料运行人员上设计煤种，尽可能的提高入炉煤挥发分和热值。试投油枪，保证油枪能随时投入。考虑50%MCR负荷以下汽轮机四抽压力低无法满足小机供汽，稍开辅汽至小汽轮机用汽门暖管，根据小汽轮机用汽情况随时安排专人调整辅汽用汽量。

2)用热风加热空气预热器转子，避免空气预热器停运过程中对锅炉产生较大的扰动。通知热工人员解除RB及空气预热器跳闸联关其一、二次风出口挡板和烟气入口挡板，联关送风、一次风联络门，联跳同侧引风机、送风机和一次风机，使A空气预热器主电机禁启、禁停等联锁。

3)在空气预热器辅电机风扇处用管钳手动盘车，通知检修人员除去该处防护罩，以便紧急情况下及时手动盘车。

4)逐渐降负荷至150 MW，根据燃烧情况投入油枪，投入空气预热器连续吹灰。

5)停运A侧一次风机、送风机运行，关闭一、二次风联络门。手动调整A引风机出力至最小。就地逐渐关闭A空气预热器出口热一、二次风挡板、入口烟气挡板。操作过程应缓慢，防止炉膛负压大幅波动，逐渐将A侧排烟温度提高至180℃。一、二次热风挡板、空气预热器入口烟气挡板到位后，就地手动加关。

6)停运A空气预热器主、辅电机运行，立即通知检修人员打开A空气预热器烟气侧两个人孔门及烟气挡板下方烟气侧人孔门，利用负压抽冷空气降低烟气侧温度。

7)负荷降至150 MW以下，退出脱硝系统运行。防止可燃物聚集在催化剂上，加强脱硝系统声波吹灰和蒸汽吹灰。开启A侧布袋除尘器旁通阀，关闭提升阀，退出A侧布袋除尘器运行。

8)根据排烟温度逐渐降低机组负荷［7］。当降负荷至130 MW时，退出1台汽泵保持备用，关闭备用泵出口电动门。开启冷再至高辅调门，保持高辅压力0.40 MPa以上，控制小机调门开度70%以下，防止小机汽源压力过低造成遥调退出、汽泵失控。根据排烟温度上升趋势决定是否进一步降负荷。

9)对主、辅电机停电，通知检修人员开始检修空气预热器。在缺陷处理过程中，若辅电机已拆除不能手动盘车，则在烟气侧人孔门处用翘杠或导链盘动空气预热器。

10)严格执行规程规定，如空气预热器着火或排烟温度超过250℃，应立即停炉，避免设备损坏。

4.2 检修后的投运措施

经检查，1号炉A空气预热器减速机与主电机液力耦合器的连接轴磨损严重，修复时间较长，整个处理过程长达15 h。A侧空气预热器主、辅电机均停运后，因A侧入口烟气挡板不严，A侧排烟温度上升较快，故迅速降低机组负荷，最低降负荷至60 MW，空气预热器入口烟温降至250℃左右，排烟温度最高升至227℃稳定。按上述方法进行操作，各参数均控制在规程范围内，未对布袋除尘器、脱硝及脱硫系统造成较大影响。

A空气预热器检修结束后，手动盘车5 min左右，盘车感觉转子较轻。试启动空气预热器辅电机，电流比正常偏大7～9 A，且有波动，运行0.5 h后电流下降至正常值，排烟温度下降至140℃。全面检查无异常后，切换至主电机，运行正常。恢复一次风机、送风机运行，风烟系统各参数均正常，逐渐升负荷至正常值。

5 结论

1)容克式空气预热器单侧停运是一种事故状态下危险系数较高的运行状态，措施不当会出现空气预热器转子扭曲变形、尾部烟道再燃烧、燃烧不稳甚至锅炉灭火事故等问题。

2)通过加热法提高热端空气侧温度，开启空气预热器烟气侧人孔门，利用负压抽冷空气降低烟气侧温度，减少烟气和空气侧温度差，解决空气预热器转子扭曲状变形问题，确保了单侧空气预热器检修工作的顺利进行，检修期间没有出现设备损坏，机组各项参数均能控制在正常范围内。

3)通过进一步减低机组负荷，控制空气预热器入口烟气温度在250℃以下，一般可控制排烟温度满足厂家要求。

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