1、锅炉空气预热器概述

    某公司二期650MW机组，风烟系统配备32VNT2060型垂直轴三分仓旋转、减速箱顶置式空气预热器。一次风与二次风从下向上流动，烟气从上向下流动。空气预热器主要分为如下几个部分：支撑轴承及支架，导向轴承及支架，转子扇区部分，传热元件，转子驱动装置，上下端轴，转子外壳及铰链式侧柱，上下风道及支撑等。设计最高烟气入口温度为355.6℃，换热元件单侧总表面积:55228 m2 ，空预器总重562T，它的作用是回收烟气的热量加热空气，送到炉膛助燃，从而提高锅炉运行的热经济性。  

2、空气预热器热端外恻传热元件磨损分析  

  2.1、空气预热器热端吹灰器因素：   

  空气预热器每台冷热端各设计一台蒸汽吹灰器，吹灰器为湖北戴梦德公司提供，设定喷嘴尺寸枪头部位为φ15，中间部位为φ17，最外测部位为φ16，在保持预热器同等角速度下，预热器不同半径点线速度V线=wR ，预热器转速w是定值,而从内向外半径依次增大，因此最外侧线速度最大，越靠内侧线速度越小，因此吹灰器喷嘴尺寸从内到外依次增大是合理的。吹灰器设计时推荐压力为0.15MPa，温度为350℃，锅炉主要采用辅汽吹灰，据运行人员提供，吹灰压力仅为0.6MPa，260℃左右，吹灰压力小于设定值，吹灰蒸汽不至于对空气预热器热端传热元件造成损坏，但只要进行吹灰必定会加剧传热元件的磨损。因为吹灰时蒸汽势必加速吹扫区域的烟气流速，如果烟气流速每增大一倍，磨损量将增大为原来的3次方倍。根据设计及运行情况可以判断，空予器热端烟温远高于烟气酸露点，基本上不具备积灰条件，电厂空气预热器热端就未装吹灰器，只在冷端安装吹灰器，

   经过小修检查未发现热端存在积灰情况。为此公司运行人员可根据空气预热器烟气侧压差情况，热端吹灰器没有投连续程序吹灰的必要（冷端吹灰器必须投程控或烟气侧压差高时连续吹灰），如果热端与冷端同步吹灰肯定会增加预热器热端传热元件没有太大价值的磨损。
 
  2.2、空预器及上部烟道本身结构的影响 

  锅炉省煤器与空气预热器烟气侧不在一个竖直平面内 ，空气预热器烟气侧在省煤器的后部，从省煤器流出的烟气经过两个90度烟道弯头后流入空气预热器烟气侧，运动中的烟气灰尘颗粒有一定的惯性，从锅炉尾部烟道流出的烟气转弯后流向空气预热器烟道，烟气中的灰尘颗粒由于惯性因素，烟气中的大灰尘颗粒流向风道后侧，最终从空气预热器外端传热元件流过，此为一重要因素。

  2.3、烟气灰粒浓度、烟气流速的影响 

  根据空气预热器设计理论，在烟气中飞灰颗粒浓度一定的情况下，传热元件磨损量与烟气流速的三次方成正比，如果烟气流速每增大一倍，磨损量将增大为原来的3次方倍，由于我公司煤质不稳定，燃烧劣质煤时给煤量剧增，输送煤粉的一次风调门几乎全开，此时辅助燃烧的二次风也相应增大，造成锅炉尾部烟道烟速剧增，从而加剧了空气预热器传热元件的磨损；此外烟气从省煤器下部烟道进入空气预热器烟道时要经过一段弧形烟道，烟气中的粉尘粉颗由于惯性作用被甩向后侧，导致空气预热器烟道炉后侧飞灰颗粒浓度增大，也会增加其磨损，此因素也要考虑。

  2.4 飞灰颗粒大小的影响  

  锅炉制粉系统配备磨煤机，安装时加载弹簧处未加垫片，加载力不足，分离器折向挡板部分连接杆部分脱落，煤质不稳定时煤质硬度增加或给煤量剧增等因素都会影向煤粉细度，从而导致烟气中飞灰颗粒的增大和尾部受热面的磨损。 

3、空预器漏风原因分析  

  3.1 空预器的外漏： 

   随着空预器长期的运行，空预器内部有些部件经过不断的吹损，外壳部位已经吹漏，产生了烟风外 泄的走廊，在电厂2011年3月小修过程中就发现锅炉空气预热器热端扇形板处大量的上述漏点，在运行期间，有些漏点可以采取一定措施予以消除，另一些漏点则不能消除，该部位泄露的烟风在一定程度上影响了空预器的漏风率。 

  3.2 空预器的设计漏风：  

  空气预热器的携带漏风是由空预器的结构形式本身决定的，电厂空气预热器扇形板与弧形板采用固定方式，减速箱采用顶置方式，经过多年的研究已将三向密封间隙调为最小（保证转子不被卡涩的最小间隙数值）， 设计漏风率小于5％，此漏风率对回转式空气预热器来说是比较小的，如果不对空预器的自身结构形式进行改型，该部分漏风量无法减小；空预器的直接漏风与密封间隙成正比，与压差的平方根成正比，空预器中烟风压差的大小，主要取决于锅炉烟风道以及制粉系统的阻力。当空预器的直径大小确定后，如果不对空预器本身结构进行改型，就不可能减小空预器烟风之间的压差值。 

  3.3 欠维修造成的漏风 

  除了空预器的直接漏风和携带漏风外，空预器内部部件经过长时间后严重损坏，电厂2011年3月空预器小修时发现热端烟气侧中心筒，烟气侧扇形板外侧，烟气侧旁路密封片都出现了欠维修导致的严重磨损现象。当热端扇形板静密封板吹损后，形成了一次风漏向二次风及其一、二次风漏向烟气的通道，加速了中心筒壁及热端扇形板静密封板的吹损，增加了空预器的内部漏风量。

4、空预器堵灰原因分析  

  电厂2011年两次小修都对空气预热器冷端进行检查，都发现了堵灰现象，现场采集灰样时发现灰垢层非常坚硬，厚度越为3-5mm,非常均匀的粘附在冷端受热面波形板上。积灰得主要机理如下：燃料中的硫燃烧生成SO2,在高温下被分解的自由氧原子与SO2 作用生成SO3，烟气中的SO3与水蒸气作用生成硫酸蒸汽，当空气预热器冷端温度低于或接近酸露点时（越为120ºC－170ºC）,硫酸蒸汽就会在波形板受热面上凝结下来，并可能大量粘灰，此种情况一般发生在冷端烟气侧，严重时造成堵灰。此外烟气中水的含量约为10％－15％，露点温度仅为43ºC－52ºC，因此当空气预热器冷端温度低于或接近水露点时便会凝结粘灰，此种情况一般发生在冷端一、二次风侧。由于托克托电厂空气预热器冷端灰垢层非常坚硬，用常规冲洗方法无法将灰冲掉，采用了压力为100MPa，流量为50升/分钟的高压水连续冲洗了60小时/每台，才将冷端积灰冲洗干净，积灰情况见下图（图3）。

5、采取的措施 

   5.1 针对空气预热器的磨损采取以下措施 

1）、空气预热器上部烟气侧粉尘浓度大的的地方可考虑加装导流板，将部分粉尘颗粒导向空气预热器内侧，使粉尘颗粒均匀分布，此方法只能将磨损均匀化。 

2）、将空气预热器外侧旁路密封片喷涂防磨涂料，不影响传热，还能增加磨损性能。 

3）、传热元件不能喷涂防磨涂料，加装导流板后，将空气预热器外侧严重磨损的传热元件块倒置使用可延长其使用寿命；也可将其更换为耐磨搪瓷传热元件，但搪瓷传热元件传热效果差且价格昂贵，目前我公司的32VNT2060空气预热器热端传热元件磨损量还没有达到更换的必要。 

4）、空预器热端烟温远高于烟气酸露点，基本上不具备积灰条件，机组运行中可根据积灰情况，确定有没有必要将热端吹灰器投程控吹灰，如果投程控吹灰肯定会增加预热器热端的磨损。因此须改变空预器的吹灰程序，仅冷段定期程序吹灰，热端可根据情况投运。

  5.2 针对空气预热器的堵灰采取以下措施 

1）、在冬季环境温度较低时加强暖风器的维护，保证暖风器随时可用，运行人员及时调节暖风器供汽量及压力，保证风温高于设计值，从而提高受热面的温度，减轻低温时空气预热器冷端结露引起的积灰。

2）、加强空气预热器冷端吹灰器的维护，保证吹灰器随时可用，并且吹灰压力满足要求，运行人员根据烟气侧风压情况及时吹灰。 

3）、根据运行中空气预热器烟气侧的烟风压差情况，结合临修及大、小修的机会对空气预热器传热元件进行彻底冲灰。  

  5.3针对空气预热器的漏风采取以下措施

1）、加强现场运行设备巡视，尤其是检修前期，要掌握空预器各个部位的泄漏点，注意空预器的死点、隐蔽点，扇形板的夹角、减速箱的四周、导向轴承气封组件以及空预器的外壳板等部位，并从掌握的空预器保温外部漏点位置分析空预器外壳上的准确漏点。 

2）、检修初期，根据掌握的空预器外部漏点扒除空预器外壳保温，进一步在空预器外壳上确定准确漏点，并作好明显标记。 

3）、打开空预器检修人孔门，结合在空预器外壳上发现的漏点，在空预器烟风室内部及中心筒部位找出漏源，检查空预器内部构件损坏程度。要求找到的漏源部位要准确，构件损坏程度的估计应正确、完整，这样空预器的外漏才能消除得彻底，对损坏构件的恢复工作才能保证质量。 

4）、消除空预器外部漏点及恢复空预器内部损坏构件后，在试运阶段，启动风机，彻底检查空预器外部漏点消除工作质量，如果仍发现有外部漏点，则进一步检查、消除外漏。 6.4 空预器三向密封系统三向密封间隙的调整 

5）、解决三向密封系统的运行质量，控制三向密封间隙。利用临修、机组大小修的机会及时进行空气预热器冲灰防止空气预热器堵灰恶化。