摘要：文章分析600MW火电机组空气预热器积灰问题的形成原理，阐述其积灰问题对机组造成的危害以及进行积灰预防和处理的必要性，从影响预热器产生积灰问题的因素出发，提出预防出现此问题的措施。
关键词：火电机组；空气预热器；积灰
1引言
进入本世纪以来，我国的经济得到了飞速发展，各项工业技术也取得了突飞猛进的进步。现代化生产和生活方式的改变对电能的需求量与日俱增，使得目前的电力企业正在向大装机容量、高参数、高电压等方向发展。对于装机容量为600MW及以上的火电机组来说，其通常采用的是回转式空气预热器，其具有结构紧凑、金属构件少等特点。但是随着相关技术的发展，预热器的结构越来越复杂，其较小的通流截面积容易导致积灰问题的出现，从而导致堵灰和低温腐蚀问题的发生。所以，需要对空气预热器积灰的形成原理以及对机组造成的危害进行分析，并探索空气预热器积灰的预防措施。
2空气预热器积灰的形成原理
对于固态排渣的煤粉炉来说，其在燃料燃烧产生的烟气中会含有大量的飞灰，这些飞灰的粒径通常在20～30μm的范围内，最大不会超过200μm，但是当烟气经过预热器的传热元件时容易在受热面上沉积而形成积灰，其原因主要有以下几点：一是烟气经过预热器的波纹板时，由于空气流动会在波纹板背面形成涡流区，此涡流区会对粒径非常小的飞灰产生吸附作用，将其卷入涡流区而在碰到金属壁之后在分子吸力和静电引力的作用下被吸附在波纹板上，此种原因形成的积灰较为疏松；二是由于波纹板的金属壁较为粗糙，尤其随着机组的运行当波纹板出现低温腐蚀时，会加剧其金属壁的粗糙程度，此时粒径较小的飞灰在金属壁摩擦力的作用下会被挂在上面，形成较为疏松的积灰；三是当波纹板的受热面温度较低时，烟气中含有的水蒸汽和硫酸蒸汽等在遇到温度较低的受热面时会发生凝结，使得受热面变得较为潮湿，此时飞灰经过波纹板时会潮湿的金属壁吸附，形成低温黏结灰。
空气预热器中低温黏结灰的形成原理较为复杂：一是火电厂锅炉燃烧所用燃料中还有硫元素，在燃烧过程中会生成SO2，且在一进步的氧化过程中转化为SO3，而且由于烟气中通常还有水蒸汽，其与SO3在高温作用下会生成硫酸蒸汽，当波纹板的金属壁经过低温腐蚀的产物与此硫酸蒸汽还有烟气中的飞灰发生反应，从而生成酸性黏结灰。二是当吹灰疏水温度没有达到规定要求时，会使得吹灰中含有的水蒸汽或吹灰用的蒸气在较低的温度下冷凝成水，这些水会逐渐渗入到积灰层，导致出现水泥状的低温黏结灰产生；三是对于采用了脱硝装置的机组，由于脱硝系统中需要采用氨气对烟气中的氮氧化物进行还原，而烟气中多余的氨气会与SO3发生反应，生成硫酸氨盐类物质而沉积在预热器波纹板上，从而对预热器受热面产生堵塞、磨损和腐蚀危害。
3空气预热器积灰对运行机组产生的危害
火电机组中空气预热器出现积灰问题容易引发以下问题：一是由于积灰的导热系数比金属板的小很多，当积灰较多时会明显降低波纹板的热阻，导致其无法发挥其应有的作用，从而引起排烟温度过高，所以导致热损失问题严重，降低了锅炉的出力和热效率；二是增加风烟道阻力，还会增加机组引风机和送风机的电流大小，造成厂用电率的升高，还会造成锅炉处于正压运行的状态，造成受热面结焦的问题，降低其传热效果，严重时可能会导致锅炉发生爆燃等恶性事故的发生；三是加剧了受热面的低温腐蚀问题。正如上文所述，当受热面上出现积灰时，容易吸收烟气中的水分、SO3以及其他具有腐蚀性的物质，从而加剧了受热面低温腐蚀的速度。而且容易出现前文所述的低温黏结积灰的问题，使得积灰问题不断加剧。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，受热面上的积灰与烟气中的硫酸液等物质发生反应而形成的硫酸铁盐等物质，会增加积灰的硬度，形成不易清除的硬灰垢，造成气流通道的严重堵塞。
4空气预热器积灰的影响因素及预防措施
4.1提高空预器冷段壁温
提高空预器的冷段壁温高于烟气露点温度，可以有效防止空预器积灰。通常在一、二次风机出口加装暖风器或加装热风再循环来提高预热器的入口温度，来提高空预器冷段壁温。但是空预器冷段壁温升高会导致锅炉排烟温度的升高，会增加锅炉的热损失而降低其热效率，所以在适当提高冷段壁温同时，必须提高空预器入口的冷风温度。
4.2调整吹灰器位置和工作方式
为了提高空预器传热元件的抗腐蚀和抗磨损性能，通常采用耐腐蚀和耐磨损性能较高的材料进行制作，并将传热元件的结构分为三层，并将冷端层设置在最上层，方便进行饭翻转和调换。此外，将吹灰器布置在烟气入口和烟气出口处，并对其阀后压力进行控制，确保其吹灰蒸汽的过热度符合要求。对于吹灰方式，应在吹灰操作之前进行充分暖管，保证疏水温度达到规定值以上时再进行吹灰作业。且保证吹灰次数应控制至少每班一次，并按照从冷端到热端再到冷端的顺序进行。
4.3控制空预器入口脱硝系统的喷氨量
对于采用烟气脱硝工艺系统，若喷氨过量，则未来得及反应的氨气将随烟气与二氧化硫、三氧化硫发生反应生成硫酸氨盐类，沉积在空预器换热片，造成空预器积灰堵塞，需严格控制脱硝工艺喷氨量，减少氨逃逸，严格控制入口烟气氮氧化物浓度。
4.4合理掺配控制煤质硫份，合理配风保持合适的过量空气系数，减少三氧化硫的产生。
煤质含硫量越高，烟气露点温度越高，生成三氧化硫含量越大，促进硫酸氨盐类生成，空预器低温腐蚀越严重，空预器越容易积灰。烟气中的过量空气系数越高，含氧量越大，越容易生成三氧化硫，促进硫酸氨盐类生成，越容易引起空预器低温腐蚀、积灰。
4.5严密监视空预器出入口差压，采取有效应对措施
运行人员严密监视空预器出入口差压，发现异常增大，应及时联系采取措施或在线冲洗处理，避免空预器堵塞加剧。利用机组大小修时，检查空预器换热面积灰情况，及时清理，低温段换热面采用耐腐蚀材料。
5结束语
600MW火电机组锅炉燃烧后的烟气中会含有飞灰，在经过预热器的波纹板以及金属壁时容易出现积灰问题甚至会造成低温黏结灰的形成，此问题会降低锅炉的出力和热效率、增加厂用电率、加剧低温腐蚀问题等，需要从冷段壁温控制、吹灰器位置和工作方式调整、入口烟气氮氧化物浓度控制、煤质掺配、燃烧调整、运行监视等方面进行预防和处理。此外，在预热器积灰严重造成堵塞时，机组可以利用电网负荷低谷时，按照相关标准和操作规范对预热器冷端进行在线水冲洗的操作。
参考文献：
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[2] 王承亮.锅炉回转式空气预热器防堵技术研究[J].华电技术，2015，37（3）：18-21.
论文作者:赵振威
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/1
标签：预热器论文; 烟气论文; 机组论文; 低温论文; 空气论文; 波纹论文; 火电论文; 《电力设备》2018年第2期论文;