回轉式空預器存在問題及改進措施

吳國金

摘 要：本文分析了回轉式空預器存在的問題及改進措施，包括空預器堵灰、空預器漏風等問題及改進措施。

關鍵詞：空預器；堵灰；漏風

空氣預熱器是鍋爐輔助設備中一個非常重要的設備。它能夠利用鍋爐煙氣的余熱，進而提高鍋爐效率，所以空氣預熱器的效能對鍋爐效率起著決定性的影響。

在火電廠中，在鍋爐后煙道下邊后都裝有空預器。裝設空預器用來降低排煙溫度，加熱二次風和一次風，從而提高進入爐膛的氧氣溫度，使鍋爐效率提高。空預器是火電廠中非常重要的輔助設備。然而，要想提高空氣預熱器的效能必須從其主要存在的問題著手，找到這些主要問題的解決方案。本文將重點解決這一問題。

目前北方某發電公司空預器主要有以下問題：

1 空預器堵灰

1.1 空預器堵灰的原因

回轉式空預器的換熱元件是波紋板。由于波紋板很薄，板間縫隙很小，在煙氣流通過程中很容易造成積灰，進而造成通道堵塞。由于大中型電站鍋爐設計排煙溫度一般在120℃左右，使得空氣預熱器冷端受熱面壁溫容易低于凝結點，使換熱面發生結垢現象，影響受熱面傳熱，如果金屬壁溫進一步降低，這樣會產生低溫腐蝕，影響空氣預熱器的安全運行。

將鍋爐進行脫硝改造完成后，將會有氨氣漏出，將會與煙氣形成硫酸鹽，它具有很強的吸附力和板結性，很容易粘附在換熱元件上，導致積灰的形成，造成空預器堵塞，這樣會造成頻繁的空預器吹灰，使能源過度浪費，也會對換熱元件產生磨損，這是需要注意和控制的。

空氣預熱器堵灰的影響主要有：阻礙煙氣的流通，使風壓變大、煙氣出口負壓增加，使漏風量增加，想維持爐膛負壓，引風機就要增加出力，加大了損耗。

這樣使預熱空氣達不到預定的溫度，排出的煙氣溫度過高，從而降低了鍋爐的運行效率。另外，空氣預熱器堵灰會造成煙氣阻力增大，從而造成引風機過載。

1.2 針對堵灰的改進措施

由于低溫腐蝕會加重堵灰，兩者是相互作用的，所以可以將減輕低溫腐蝕的措施應用于減輕堵灰的產生。在回轉式空氣預熱器的冷端和熱端均會發生堵灰。在冷端，主要為灰垢，可通過改變冷端溫度或使用吹灰裝置進行清除；在熱端，堵灰主要是爐膛中煙氣所攜帶出來的大顆粒爐渣及水分在熱端受熱面，發生聚集，造成堵灰。

回轉式空氣預熱器解決堵灰問題通常用以下兩種方法：

1）蒸汽吹灰器。這個裝置可以利用過熱蒸汽清除比較細小的灰塵。電站鍋爐中，蒸汽吹灰器一般布置在空氣預熱器冷端。這樣可避免積灰進入電除塵器。所用吹灰時問隨著回轉式空氣預熱器的直徑增加而變長。由于蒸汽吹灰器是利用過熱蒸汽進行吹灰，操作簡單方便，所以大多電廠均較傾向于蒸汽吹灰。

2）水沖洗裝置。蒸汽吹灰雖然簡單方便，易于操作，但不能全面清理所有受用水沖洗加以清洗掉。水沖洗有時需在鍋爐降負荷時進行。在這個過程中需用擋板隔絕一臺空氣預熱器，進行水沖洗，然后再將另外一臺空氣預熱器用擋板隔絕，并進行清洗。沖洗時，空氣預熱器轉子的轉速應降低至正常轉速的1/2。沖洗時鍋爐負荷可帶一半多的負荷。水沖洗裝置可以附帶在吹灰器上，為伸縮式。

3）可調頻聲波吹灰器，是一種近年來為適應實際生產需要研發出的新型吹灰器，其完全可以實現自動化，實現自我調頻的功能，可調頻聲波吹灰器的投入，減少了蒸汽吹灰器的運行頻率，減少了蒸汽的浪費，最重要的可以大大緩解脫硝改造后空預器所產生的結垢，從而引起的風機出力增加，換熱效率降低，本文將重點對盧波吹灰器進行研究。

2 空預器漏風

2.1 空預器漏風的原因

在回轉式空氣預熱器中，空氣側的壓力高，煙氣側的壓力低，這樣空氣側的一二次風就會通過動靜部件之間的間隙漏到煙氣側，形成漏風，這也是不可避免的，只能盡量的減小?？諝庵苯舆M入煙道，為了維持空氣量，維持有效燃燒，就要使送風機、一次風機出力增加，為了維持爐膛負壓要使引風機出力增大，增加了損耗。當漏風量超過一定限制時，會使風量不夠難以達到所需氧量，導致燃料不能充分燃燒，造成燃燒損失。漏風率很高時，還會使煙氣量增加，流動速度加快，排煙溫度上升，排煙熱損失進一步加大，使鍋爐熱效率降低?；剞D式空氣預熱器的漏風率會隨著運行時間的延長而越來越大，所以要經常檢修維護。

直接漏風是由空氣側和煙氣側之間的差壓及漏風間隙引起的，漏風量相比來

說很大，占總漏風量的絕大部分。降低空氣預熱器漏風也就是降低直接漏風量。

直接漏風量的計算公式如下：

（2-1）

式中G為直接漏風量，kg/s；K為泄漏系數；F為間隙截面積，m2； 為空氣與煙氣的壓差，pa；ρ為空氣密度，kg/m3。

式（2-1）用于計算回轉式空預器的直接漏風量。式中氣體密度ρ的變化很小，所以舍去忽略不計。因此，從式中可以看出影響漏風的主要因素是泄漏系數K、間隙面積F、空氣與煙氣的壓差△P?；剞D式空氣預熱器漏風量與泄漏系數K、間隙面積F、空氣與煙氣的壓差△P的平方根成正比。

鍋爐脫硝改造后，空預器煙氣側T作壓力提高，漏風率加大，同時空預器入口煙溫降低，煙氣中產生的硫酸氫銨會引起空預器冷端換熱元件低溫腐蝕及堵塞，而且鍋爐空預器長時間運行后，部分密封元件已損壞嚴重，漏風率較大，而且空預器運行過程中，最：E要的經濟性參數就是漏風率，所以空預漏風率的控制非常重要。

漏風控制系統的頻繁故障也是空預器漏風率高的一個主要原因，北方某發電公司的經常出現空預器漏風控制系統提升機構持續提升扇形板，超過上限位，直至碰觸熱端梁，導致扇形板、提升機構和千斤頂損壞。

1、故障情況分析

當空氣預熱器停轉報警、系統轉為溫控模式及系統故障報警出現時，系統提升扇形板至上限位停止。如扇形板運行受阻（如扇形板卡澀、密封座摩擦、扇形板積灰等），提升機構傳動軸上力矩大于力矩保護器中剪切銷的剪切強度時，剪切銷斷裂，力矩保護開關觸發，系統停機。

2、故障原因

1）上行接觸器經長時問使用存在觸點老化，觸頭不靈活，導致接觸器上行接觸器在事故時持續吸合，無法脫開；

2）力矩保護開關無法正常觸發，導致系統無法停止提升；

3）系統長時間處于故障報警狀態，并未及時處理。

3、改進措施

1）將現有剪切銷式力矩保護器更換為牙型力矩保護器；

2）增加雙提升桿上限位保護機構；

3）引入空預器轉子電流反饋信號作為系統安全保護信號；

4）在分控柜中原有上F行接觸器的基礎上各增加一套接觸器；

5）漏風控制系統程序升級。

2.2 針對漏風率大的改進措施

漏風會嚴重影響回轉式空氣預熱器的安全經濟運行，所以防止或降低空預器漏風對整個機組都非常重要。目前，防止漏風問題的措施主要從設計安裝方面和空氣預熱器系統兩方面進行考慮：

1）要想最大限度減少漏風，必須對回轉式空氣預熱器裝置本身加以改造，這是解決漏風問題的最直接的方法。

2）有條件的情況下，也可改變燃煤的種類，嚴格控制煤質，少燒劣質煙煤和高硫煤。提高煤粉燃盡度，減緩尾部煙道磨損，定期分析確查煤粉細度，調整燃燒，低氧燃燒褐煤僅需控制腐蝕；鍋爐燃用煙煤所需要的氧量為3.10～3.15%：

鍋爐燃用無煙煤所需要的氧量為3.14～3.17%。鍋爐燃用劣質煤所需要氧量就相對較低。

3）接觸式密封技術：接觸式密封日前已得到廣泛應，對降低漏風率效果非常明顯。以某一設計為例，在扇形密封擋板、軸向密封擋板和外殼之間焊接板條，將徑向密封擋板和軸向密封擋板冷態調試時固定于某一合適位置，形成完整的焊接結構，并在熱變形的情況下，還能保證密封的嚴密性，從而消除二次漏風可能。

3 結束語

本文對北方某發電公司脫硝系統改造后空預器存在的問題進行研究，并提出整改的措施。目前主要存在三個問題，一、窄預器的漏風問題，針對此問題對窄預器的密封板改造為接觸式柔性密封，并對空預器的漏風監控系統進行改造。二、空預器的堵灰問題，針對此項問題，在現有的蒸汽吹灰基礎上加裝高頻聲波吹灰器。