1中核新能核工业工程有限责任公司 山西省太原市 030012
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摘要：空气预热器能起到降低排烟温度，提高锅炉效率的作用，是电站锅炉的重要尾部受热面。本文对回转式空气预热器的结构及特点做出介绍，并对其常见故障进行综述，给出了一些改进措施。
关键词：空气预热器，故障，改进措施
1引言
空气预热器是利用烟气余热加热燃料燃烧所需空气的设备，是电站锅炉不可缺少的尾部换热器，其作用是强化燃烧，强化传热，提高锅炉运行经济性。采用空气预热器可以降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率；另外采用高温空气燃烧，改善燃烧条件，使燃料的不完全燃烧损失降低；而且进入炉膛的空气温度高，可以提高炉膛温度，使得辐射传热加强。
2回转式空气预热器
回转式空气预热器是一种蓄热式预热器，它利用烟气和空气交替通过金属受热面来加热空气，受热面依次接受烟气和空气的冲刷，当接受烟气冲刷时受热面蓄热，当转到空气侧时传热元件放热给空气，实现对空气的加热，如图1所示。根据设计旋转部位不同，回热式空气预热器可分为受热面回转式空气预热器和风罩回转式空气预热器两个大类，受热面回转式空气预热器是受热面本身在烟气区和空气区间回转，而风罩回转式空气预热的旋转部件为风罩，受热面是固定不动的。
图1.回转式空气预热器工作原理图
与管式空气预热器相比，回转式预热器具有结构紧凑、体积小、钢耗少（比管式空预器轻）、耐磨损及腐蚀、寿命长、易布置等优点，被大、中型火电厂普遍采用。但该空预器结构复杂、漏风大、且随运行时间延长，漏风越来越严重，设计漏风率8%，实际漏风达20%，且引、送、一次风机能耗大，排烟温度高[1]。
3回转式空气预热器常见故障
3.1 漏风率大
主要存在两种漏风方式，携带漏风和间隙漏风。携带漏风指转子仓格空间容积残留空气，从空气侧转到烟气侧时被烟气带走；间隙漏风是指由于动静部件间存在间隙，空气在压差下漏入烟气侧[2]。空气预热器同时处于烟风系统的最上游和最下游，空气侧压力高，烟气侧压力低，空气就会通过动静部件之间的密封间隙泄漏到烟气侧，形成了漏风。间隙漏风占很大比例。漏风率很高时，就会影响锅炉燃烧和出力，增加送风机和引风机电耗，降低电厂经济效益。
我国大型空气预热器漏风率设计值一般在8%以下，但在实际中运行值一般在12%以上。随着运行时间的延长，漏风率有可能超过20%；中小型预热器漏风率设计值一般在10%以下，但在工程实际中，运行值一般在15%以上，如果长期运行，漏风率甚至有可能超过30%[3]。回转式空气预热器的致命缺点就是漏风率高，而且随着运行时间延长，漏风率越来越高。为使回转式空气预热器得到更好地应用，就必须改进密封系统，降低漏风率。
3.2 低温腐蚀及堵灰
回转式空气预热器的受热面是由厚度为0.5mm-1.2mm的薄板轧制成波纹板之后，叠在一起压紧组装而成，当量直径很小（8.6或9.8），流通渠道狭窄，而烟气中含有大量飞灰，很容易造成积灰和堵灰[6]。大中型电站锅炉设计排烟温度一般低于150-160℃，因而空气预热器冷端受热面壁温较低，烟气中的水蒸气和SO3容易结露和腐蚀，使受热面玷污和积灰，影响受热面传热，使金属壁温进一步降低，从而又加剧了低温腐蚀。这种恶性循环使排烟温度不断升高，一、二次风温度降低，降低了锅炉运行的经济性，而且还促使烟风道的阻力增加，使引风机负荷增加，堵灰严重时，会造成引风机电流升高，不能维持正常炉膛负压，影响锅炉出力和燃烧，影响锅炉和引风机的安全运行，有时不得不停炉冲洗或带负荷冲洗。
3.3 受热面磨损
受热面磨损主要发生在空气预热器的热段受热面即顶端。烟气中含有大量飞灰，烟气冲刷受热面时，造成受热面磨损，长期运行后使受热面减薄，甚至被穿洞。尤其是受热面顶部，飞灰动能最大，磨损最快，磨损到一定程度，受热面失去刚性，就发生折角现象，这样不仅降低了受热面蓄热能力，还增加了通风阻力，增加引风机负荷。
3.4 局部燃烧
空气预热器本体是钢制的结构件，因此，在正常的运行情况下是不易发生火灾的。空气预热器内部发生着火，是由粘附在空气预热器转子传热元件表面的可燃物质或由于空气预热器安装、检修后遗留的其他物质着火后引起的[7]。
空预器的传热元件由波纹板式蓄热元件组成，这些受热元件被紧密地放置在扇形隔仓内，单位体积受热面很高，由于流通空间狭小，很容易造成可燃物沉积。在锅炉最初调试阶段或点火（油点火）以及长期低负荷运行的情况下（投油），炉膛内一些没有完全燃烧或未燃尽的可燃物随烟气流在空气预热器蓄热元件内沉积，如果吹灰效果不好，一旦氧化升温达到着火条件，便会发生着火燃烧，造成受热元件烧损。大量未燃尽的可燃物沉积在传热元件上是空预器着火的必要条件，也是关键所在[8]。
4针对几种常见故障的一些改进措施
4.1降低漏风
对于回转式空气预热器，漏风中间隙漏风占大部分，要降低漏风主要在间隙漏风上下工夫，原因上面已经给出，下面给出间隙漏风的计算公式：
其中，为漏风量，为漏风系数，S为间隙面积，Pa为空气侧压力，Pg为烟侧压力，为空气的密度[6]。
由上式可以看出：漏风量和间隙面积成正比，和空气侧与烟气侧压力差的开方成正比。所以要降低漏风就要在设计和安装时减小间隙面积，封死漏风渠道，可以采用密封技术；另外要削弱漏风的动力，即减小风和烟两侧的压差。
4.2减小低温腐蚀和堵灰
对于减小低温腐蚀和堵灰，可以对燃料进行燃烧前和燃烧中的脱硫，从根本上抑制腐蚀物的产生；空预器采用耐腐蚀材料，增加抗腐蚀性；采用热风再循环，提高空预器冷端温度，或者加装暖风器。另外要规范吹灰工作包括间隔，持续时间，先后顺序等[9]。
4.3防止受热面磨损
一般情况下，管式预热器的烟气进口端磨损严重，回转式空气预热器的转子外侧磨损严重。这是由于烟气中携带大量灰尘造成磨损，而进入空预器时流动的不均匀加剧了磨损的速度[6]。所以可以在烟气入口处加导流板，使烟气平稳的顺流道进入空气预热器，另外要加长垂直烟道，在入口处采用耐热耐磨性好的钢材做防磨层，对管式空气预热器可在进口处加装防磨套管。
4.4防止局部燃烧
根据局部燃烧的产生机理，对局部燃烧的预防主要有以下几个措施：（1）在锅炉最初调试阶段或点火（油点火）以及长期低负荷运行的情况下（投油），要随时观察油枪雾化情况，根据油枪雾化效果调节油枪出力。（2）合理把握投粉时机，防止出现过早投粉，煤粉不完全燃烧大量流入烟道。（3）低负荷运行时注意三次风的给风量，三次风为制粉系统的乏汽含大量煤粉，若在低负荷时三次风量太大，煤粉不能燃尽就进入尾部烟道，容易在空预器积累，造成局部燃烧[7]。
5结束语
空气预热器在机组的运行中起到很重要的作用，其安全稳定运行直接关系到机组的经济性和安全性。本文针对空气预热器的类型和常见故障及处理措施作出了简要的综述，将关于空预器的问题集中到一起研究，通过分析空气预热器的各种故障发现空气预热器的故障是不可避免的，但我们可以通过改进设备，优化运行以达到优化空气预热器工作条件和延长使用寿命的目的。
参考文献
[1]刘建国，300MW锅炉容克式空气预热器的密封改造，电力建设，2005，26（3），17-18
[2]于宏良，任海东，王才刚，29-Ⅵ-68型回转式空预器维护及故障处理，东北电力技术，2006，9，25-27
[3]张爱群，空气预热器二次燃烧的成因及预防，电站辅机，2009，30（4），27-30
论文作者:范敏1,朱海新2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/27
标签：预热器论文; 空气论文; 烟气论文; 锅炉论文; 间隙论文; 回转式论文; 磨损论文; 《建筑学研究前沿》2019年15期论文;