浅析空预器磨损原因及处理方法

摘 要：锅炉是一种既传统又焕发新的发展生机的产业设备，它是一种能量转换设备，根据人们生产生活的需要，为锅炉提供一定形式的能源，包括化学能、电能等，以谋求锅炉输出更适合人们利用的蒸汽、高温水等。除了传统意义上的民用领域为居民提供生活所需热能的热水锅炉外，并不为大家所熟知的生产领域工业用蒸汽锅炉在工业生产中扮演着极其重要的角色，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业等大型工厂。因此，实现对锅炉的正常维护对经济发展确实起着至关重要的作用。文章将以锅炉空预器作为切入点，希望通过对其磨损原因的分析和处理办法的探讨，对锅炉的正常维护起到良性帮助作用。

关键词：空预器；磨损；腐蚀；原因；1 空气预热器简单介绍

空气预热器是大中型电站锅炉上广泛采用的尾部换热设备，它的主要作用是：（1）进一步降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率，从而达到节约燃料的目的；（2）提高了送入锅炉的用于燃烧的空气温度，有利于火焰的稳定性，并提高了燃料的燃尽程度，即提高了燃烧效率；（3）提高了整台设备内烟气的温度水平，增大了与工质间的温压，从而强化了传热过程。空预器根据其加热装置的结构形式可以进一步划分为管箱式、回转式两种，其中回转式又分为风罩回转式和受热面回转式两种。电站锅炉较常采用受热面回转式预热器。在锅炉中的应用一般为两分仓、三分仓、四分仓式，其中四分仓较常用于循环流化床锅炉中。

2 回转式空气预热器

由于大多数电站锅炉采用的是受热面回转式预热器，因此文章将以回转式空气预热器作为例子讲解空预器工作过程中出现磨损的原因和相应的解决办法，当然对于其中大部分的机理同样适用于管式空气预热器，由于篇幅原因，不再详细叙述。现在普遍应用的锅炉空预器一般会加装在锅炉尾部烟道，位于省煤器之后，这主要是考虑到可以充分利用锅炉排出的烟气中的热能，以达到空气预热、降低排烟温度和节约资源、提高资源利用率的双重目的。

回转式预热器的工作原理简单来讲就是在同一气口实现排烟和进气的逆向同时进行，而预热器转子中数量庞大的传热元件起到热能的传导体的作用，也就是将同一气口分成两半，蓄热元件从高温排烟处吸收没有利用的热能提高自身温度，并将热能传导给另一侧的低温进气，从而达到设计目的。在进行空气预热器的设计，主要要考虑到给定的锅炉容量、各级参数和燃料特性来确定的结构、布置方式、传热面积、吸热量、介质温度和速度等。

3 空气预热器的损耗

空气预热器漏风是空气预热器磨损的最直接表现，空预器的这种损耗往往是在低温腐蚀（管外壁发生的腐蚀以酸腐蚀为主、管内壁发生腐蚀主要是氧腐蚀）、外壁出现飞灰磨损、内壁受到程度较为严重的冷风直接冲刷等诸多原因共同长期作用下，导致空气预热器出现穿孔现象从而导致漏风现象，管道的两侧和结构上风阻较大的部位是空气预热器发生磨损、损耗最为明显的地方。我们可以根据预热器甚至锅炉系统的一些外在现象对空气预热器是否发生严重磨损从而出现漏风做出较为明确的判断：空气预热器后的氧量远远超出省煤器进口的空气含氧量，那么可以断定空预器磨损较为严重；改变风机所通过的电流大小（通常进行增大电流值的操作），如若空气预热器进、出口风压降低，压差变小，则可以断定磨损现象严重；如果出现空气预热器进出口烟压差值变大或无论如何调整风机入口挡板的开度都不能为锅炉提供足够的风量等现象，那么都要进行空气预热器的检查工作，因为这些都是空气预热器过度损耗导致漏风的表现。

但不管空预器的磨损是由于低温腐蚀还是飞灰磨损亦或是冷风冲刷，都可以找出一些共同的结构或是使用上的具体原因：

（1）空气预热器的排烟或是说整个锅炉系统的排烟中煤质粒度和煤质灰分是有严格标准和规定的，如果由于燃烧反应的原因导致排烟中煤质的粒度或灰分超出许可值，将发生飞回磨损现象，且这种磨损将随着粒度的增大和灰分的增多而严重，同时咋粒度和灰分不变的情况下，风速越高，磨损也会越严重。（2）正如之前所说，低温腐蚀是导致空气预热器磨损的重要原因之一，因此在制造材料的选用上，耐腐蚀性能的好坏将直接决定一定使用期限内空气预热器的磨损情况，在提高材料的抗性的同时，也应该从低温腐蝕的源头进行控制，也就是对锅炉的燃烧情况进行实时的监测和分析。（3）运行人员的操作也是一个非常重要的因素，如：锅炉床温过高，排烟温度多过低，空气过剩系数过高，炉膛负压和床压的不稳定，炉膛脱硫质量较低等都会造成空气预热器的损耗。

4 低温腐蚀的机理

作为空气预热器损耗的重要原因之一，有必要对低温腐蚀进行详细探究。根据大量工作经验表明，导致低温腐蚀的原因主要有：由于除硫效果的不显著或燃煤含硫量过高导致燃料燃烧后大部分产生SO2，在高温等适宜条件下SO2进一步与氧气发生化学反应生成大量SO3夹杂在排出的废气烟气中，SO3气体在排放出的混合气体中不可避免地会与水蒸汽结合生成硫酸蒸汽，一旦这一蒸汽在管壁上发生凝结，也就导致了所谓的低温腐蚀的发生。硫酸蒸汽的凝结露点温度高达120℃以上，露点温度越高，烟气含硫量就会越大，腐蚀性就会越严重。了解了低温腐蚀的成因后，不难从生产和使用方面进行预防或是一定程度的抑制。可以主要做到以下几点：第一，严格控制电厂购进的燃煤的品质，杜绝高含硫量燃煤的使用，同时在使用前对入炉煤进行脱硫处理，从根源上降低硫元素的含量，从而降低二氧化硫和三氧化硫的生成量。第二，严格控制最终从空气预热器排出的排烟的温度高于硫酸的露点温度，从而避免硫酸蒸汽的凝结对管道产生腐蚀作用。第三，在燃烧环节降低SO3的生成量，需知道SO2发生氧化是要在一定条件下才可以实现的，就是高温高压氧气含量充分，由于工业用锅炉势必要产生高温高压，因此可以尽量保持低氧燃烧状态从而遏制SO3的生成量。第四，使用质量过硬，正规厂家生产的钢管作为排气管道，主要是采用防腐蚀性和耐磨性好的钢材。第五，对空气预热器的磨损现象进行定期监测，一旦发生漏风等现象，应及时进行原因分析，对于燃煤中硫含量过高，则应该加强原料质量把关，如果是正常磨损，则应该及时更换相关零部件。

5 针对空预器过度磨损的解决办法

（1）严格控制电厂锅炉所使用的燃煤的粒度和灰分，最大限度降低飞灰磨损现象从而降低空气预热器磨损。（2）严格控制石灰石的粒度，严格保证二氧化硫的排放量在一个安全的标准值以下，防止低温时烟气中硫水蒸气形成硫酸等腐蚀性液体腐蚀管道。（3）加强钢管的耐磨性和耐腐蚀性处理，可以采用必要的后续处理手段诸如加金属防磨盖板、防磨瓦和防磨超音速电弧热喷涂技术。（4）尽管可以降低能源利用效率，但还是应该将空气预热器的排烟温度控制许用安全值之上，也就是硫酸的露点温度之上，避免硫酸蒸汽的凝结对空气预热器管道的直接侵蚀。（5）运行人员优化锅炉燃烧情况，同时规范处一整套完整的监测和检修、维护制度，落实责任到具体工作人员身上，从制度和体系上保证空预器的监测和维护。

6 结束语

空气预热器是锅炉不可缺少的一部分，也是提高锅炉经济性能重要的组成部分，所以改善空气预热器的运行状态至关主要，在采用耐磨、耐腐蚀材料的同时，应严格控制与监视锅炉各个参数的运行状态。希望文章对空气预热器磨损的介绍、分析和提出的处理方法能够对同类型机组提供借鉴和帮助。

参考文献

[1]杨建华.循环流化床锅炉设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]任永红.循环流化床锅炉实用培训教材[M].北京：中国电力出版社，2007.

[3]冯晓影，刘波，李扬.浅析空预器磨损原因及处理方法[J].科协论坛（下半月），2012（7）.

作者简介：徐志朋（1986-），男，汉，黑龙江省齐齐哈尔市人，工程师，2010年毕业于哈尔滨理工大学机械设计制造及其自动化专业，现从事电站锅炉空气预热器项目管理工作。处理方法