回转式空预器存在问题及改进措施

吴国金

摘 要：本文分析了回转式空预器存在的问题及改进措施，包括空预器堵灰、空预器漏风等问题及改进措施。

关键词：空预器；堵灰；漏风

空气预热器是锅炉辅助设备中一个非常重要的设备。它能够利用锅炉烟气的余热，进而提高锅炉效率，所以空气预热器的效能对锅炉效率起着决定性的影响。

在火电厂中，在锅炉后烟道下边后都装有空预器。装设空预器用来降低排烟温度，加热二次风和一次风，从而提高进入炉膛的氧气温度，使锅炉效率提高。空预器是火电厂中非常重要的辅助设备。然而，要想提高空气预热器的效能必须从其主要存在的问题着手，找到这些主要问题的解决方案。本文将重点解决这一问题。

目前北方某發电公司空预器主要有以下问题：

1 空预器堵灰

1.1 空预器堵灰的原因

回转式空预器的换热元件是波纹板。由于波纹板很薄，板间缝隙很小，在烟气流通过程中很容易造成积灰，进而造成通道堵塞。由于大中型电站锅炉设计排烟温度一般在120℃左右，使得空气预热器冷端受热面壁温容易低于凝结点，使换热面发生结垢现象，影响受热面传热，如果金属壁温进一步降低，这样会产生低温腐蚀，影响空气预热器的安全运行。

将锅炉进行脱硝改造完成后，将会有氨气漏出，将会与烟气形成硫酸盐，它具有很强的吸附力和板结性，很容易粘附在换热元件上，导致积灰的形成，造成空预器堵塞，这样会造成频繁的空预器吹灰，使能源过度浪费，也会对换热元件产生磨损，这是需要注意和控制的。

空气预热器堵灰的影响主要有：阻碍烟气的流通，使风压变大、烟气出口负压增加，使漏风量增加，想维持炉膛负压，引风机就要增加出力，加大了损耗。

这样使预热空气达不到预定的温度，排出的烟气温度过高，从而降低了锅炉的运行效率。另外，空气预热器堵灰会造成烟气阻力增大，从而造成引风机过载。

1.2 针对堵灰的改进措施

由于低温腐蚀会加重堵灰，两者是相互作用的，所以可以将减轻低温腐蚀的措施应用于减轻堵灰的产生。在回转式空气预热器的冷端和热端均会发生堵灰。在冷端，主要为灰垢，可通过改变冷端温度或使用吹灰装置进行清除；在热端，堵灰主要是炉膛中烟气所携带出来的大颗粒炉渣及水分在热端受热面，发生聚集，造成堵灰。

回转式空气预热器解决堵灰问题通常用以下两种方法：

1）蒸汽吹灰器。这个装置可以利用过热蒸汽清除比较细小的灰尘。电站锅炉中，蒸汽吹灰器一般布置在空气预热器冷端。这样可避免积灰进入电除尘器。所用吹灰时问随着回转式空气预热器的直径增加而变长。由于蒸汽吹灰器是利用过热蒸汽进行吹灰，操作简单方便，所以大多电厂均较倾向于蒸汽吹灰。

2）水冲洗装置。蒸汽吹灰虽然简单方便，易于操作，但不能全面清理所有受用水冲洗加以清洗掉。水冲洗有时需在锅炉降负荷时进行。在这个过程中需用挡板隔绝一台空气预热器，进行水冲洗，然后再将另外一台空气预热器用挡板隔绝，并进行清洗。冲洗时，空气预热器转子的转速应降低至正常转速的1/2。冲洗时锅炉负荷可带一半多的负荷。水冲洗装置可以附带在吹灰器上，为伸缩式。

3）可调频声波吹灰器，是一种近年来为适应实际生产需要研发出的新型吹灰器，其完全可以实现自动化，实现自我调频的功能，可调频声波吹灰器的投入，减少了蒸汽吹灰器的运行频率，减少了蒸汽的浪费，最重要的可以大大缓解脱硝改造后空预器所产生的结垢，从而引起的风机出力增加，换热效率降低，本文将重点对卢波吹灰器进行研究。

2 空预器漏风

2.1 空预器漏风的原因

在回转式空气预热器中，空气侧的压力高，烟气侧的压力低，这样空气侧的一二次风就会通过动静部件之间的间隙漏到烟气侧，形成漏风，这也是不可避免的，只能尽量的减小。空气直接进入烟道，为了维持空气量，维持有效燃烧，就要使送风机、一次风机出力增加，为了维持炉膛负压要使引风机出力增大，增加了损耗。当漏风量超过一定限制时，会使风量不够难以达到所需氧量，导致燃料不能充分燃烧，造成燃烧损失。漏风率很高时，还会使烟气量增加，流动速度加快，排烟温度上升，排烟热损失进一步加大，使锅炉热效率降低。回转式空气预热器的漏风率会随着运行时间的延长而越来越大，所以要经常检修维护。

直接漏风是由空气侧和烟气侧之间的差压及漏风间隙引起的，漏风量相比来

说很大，占总漏风量的绝大部分。降低空气预热器漏风也就是降低直接漏风量。

直接漏风量的计算公式如下：

（2-1）

式中G为直接漏风量，kg/s；K为泄漏系数；F为间隙截面积，m2； 为空气与烟气的压差，pa；ρ为空气密度，kg/m3。

式（2-1）用于计算回转式空预器的直接漏风量。式中气体密度ρ的变化很小，所以舍去忽略不计。因此，从式中可以看出影响漏风的主要因素是泄漏系数K、间隙面积F、空气与烟气的压差△P。回转式空气预热器漏风量与泄漏系数K、间隙面积F、空气与烟气的压差△P的平方根成正比。

锅炉脱硝改造后，空预器烟气侧T作压力提高，漏风率加大，同时空预器入口烟温降低，烟气中产生的硫酸氢铵会引起空预器冷端换热元件低温腐蚀及堵塞，而且锅炉空预器长时间运行后，部分密封元件已损坏严重，漏风率较大，而且空预器运行过程中，最：E要的经济性参数就是漏风率，所以空预漏风率的控制非常重要。

漏风控制系统的频繁故障也是空预器漏风率高的一个主要原因，北方某发电公司的经常出现空预器漏风控制系统提升机构持续提升扇形板，超过上限位，直至碰触热端梁，导致扇形板、提升机构和千斤顶损坏。

1、故障情况分析

当空气预热器停转报警、系统转为温控模式及系统故障报警出现时，系统提升扇形板至上限位停止。如扇形板运行受阻（如扇形板卡涩、密封座摩擦、扇形板积灰等），提升机构传动轴上力矩大于力矩保护器中剪切销的剪切强度时，剪切销断裂，力矩保护开关触发，系统停机。

2、故障原因

1）上行接触器经长时问使用存在触点老化，触头不灵活，导致接触器上行接触器在事故时持续吸合，无法脱开；

2）力矩保护开关无法正常触发，导致系统无法停止提升；

3）系统长时间处于故障报警状态，并未及时处理。

3、改进措施

1）将现有剪切销式力矩保护器更换为牙型力矩保护器；

2）增加双提升杆上限位保护机构；

3）引入空预器转子电流反馈信号作为系统安全保护信号；

4）在分控柜中原有上F行接触器的基础上各增加一套接触器；

5）漏风控制系统程序升级。

2.2 针对漏风率大的改进措施

漏风会严重影响回转式空气预热器的安全经济运行，所以防止或降低空预器漏风对整个机组都非常重要。目前，防止漏风问题的措施主要从设计安装方面和空气预热器系统两方面进行考虑：

1）要想最大限度减少漏风，必须对回转式空气预热器装置本身加以改造，这是解决漏风问题的最直接的方法。

2）有条件的情况下，也可改变燃煤的种类，严格控制煤质，少烧劣质烟煤和高硫煤。提高煤粉燃尽度，减缓尾部烟道磨损，定期分析确查煤粉细度，调整燃烧，低氧燃烧褐煤仅需控制腐蚀；锅炉燃用烟煤所需要的氧量为3.10～3.15%：

锅炉燃用无烟煤所需要的氧量为3.14～3.17%。锅炉燃用劣质煤所需要氧量就相对较低。

3）接触式密封技术：接触式密封日前已得到广泛应，对降低漏风率效果非常明显。以某一设计为例，在扇形密封挡板、轴向密封挡板和外壳之间焊接板条，将径向密封挡板和轴向密封挡板冷态调试时固定于某一合适位置，形成完整的焊接结构，并在热变形的情况下，还能保证密封的严密性，从而消除二次漏风可能。

3 结束语

本文对北方某发电公司脱硝系统改造后空预器存在的问题进行研究，并提出整改的措施。目前主要存在三个问题，一、窄预器的漏风问题，针对此问题对窄预器的密封板改造为接触式柔性密封，并对空预器的漏风监控系统进行改造。二、空预器的堵灰问题，针对此项问题，在现有的蒸汽吹灰基础上加装高频声波吹灰器。