空預器堵灰、磨損及漏風原因分析及處理方案

1、空預器堵灰、磨損及漏風原因分析及處理方案江蘇大唐國際呂四港發(fā)電公司(江蘇啟東市 226246) 韋慧 摘 要：北方某電廠近兩年頻繁出現(xiàn)因空預器堵灰造成機組出力受限問題，尤其在冬季該問題更為明顯，在停爐檢修時發(fā)現(xiàn)空預器熱端傳熱元件嚴重松散損壞，熱端煙氣側(cè)旁路密封片靠近一次風道處嚴重磨損，冷端傳熱元件均勻性結(jié)垢附灰，結(jié)垢附灰厚度約為3-5mm，結(jié)垢附灰層極度堅硬，為此該公司成立空預器堵灰專門研究小組，對其進行了研究分析及試驗，并取得較好的效果。主題詞：空預器、磨損、堵灰、吹灰器：1、設備介紹與故障簡述某電廠鍋爐配套的空預器由豪頓華工程有限公司設計制造，空預器設計型號為32 vnt 1830型三分倉

2、空預器。空預器轉(zhuǎn)子直徑14800mm，換熱元件傳熱總表面積(雙側(cè)，每臺空預器)249058m2 ，換熱元件總高1830mm。換熱元件分三層，熱端換熱元件波形為2.78 du、厚0.5mm、高度530 mm、材料采用低碳鋼；中溫端換熱元件波形為2.78 du、厚0.5mm、高度1000 mm、材料采用低鋼碳；冷端換熱元件波形為2.78 du、厚0.8mm、高度300 mm、材料采用等同考登鋼。吹灰器采用上?？巳R德貝爾格曼機械有限公司的半伸縮式吹灰器，吹灰介質(zhì)為過熱蒸汽（330c）、蒸氣閥前壓力為1.5 mpa、安裝位置位于空預器入口煙道、出口煙道上、吹灰間隔推薦正常每8小時吹灰一次。鍋爐配套的空

3、預器自投運以來，經(jīng)常出現(xiàn)空預器堵灰造成機組出力受限情況，尤其冬季較為嚴重，檢修發(fā)現(xiàn)空預器熱端傳熱元件嚴重松散損壞，熱端煙氣側(cè)旁路密封片靠近一次風道處嚴重磨損，冷端傳熱元件均勻性結(jié)垢附灰。經(jīng)過了解和現(xiàn)場檢查分析判斷造成這個問題的原因是當空預器堵灰阻力增加后，該電廠片面增大吹灰蒸汽壓力造成熱端換熱元件嚴重松散損壞。2、空預器堵灰因素分析造成空預器堵灰阻力增加的原因有多種，其中比較典型比較普遍的原因有：空預器的冷端綜合溫度達不到設計使用要求（或由于煤種變化造成所需最低冷端綜合溫度發(fā)生變化）；煤質(zhì)含硫量變化造成煙氣中二氧化硫量增大，加快冷端結(jié)露腐蝕；吹灰蒸汽品質(zhì)達不到設計要求；空預器入口一二次風暖風器

4、泄漏等。下面從該電廠空預器bmcr工況下設計參數(shù)進行分析2.1空預器冷端綜合溫度對空預器腐蝕及堵灰的影響冷端低溫硫酸腐蝕和堵灰是三分倉回轉(zhuǎn)式空預器設計所必須考慮的因素之一，也是影響空預器正常運行的關鍵所在。低溫腐蝕和堵灰一般都發(fā)生在空預器的冷端，且腐蝕和堵灰的嚴重程度取決于燃燒煤質(zhì)、燃燒條件和空預器冷端綜合溫度(ccet)，即：冷端綜合溫度（ccet） = 空預器排煙溫度 空預器空氣入口溫度最低冷端綜合溫度 (mccet) 為防止冷端堵灰的最低溫度值。最低冷端綜合溫度 (mccet) 與燃煤的灰份、硫份、過量空氣系數(shù)以及有無scr脫硝裝置等有關。圖1為典型空預器在設計條件下防堵灰最低冷端綜合溫

5、度（mccet）指導曲線。 圖1為防止空預器堵灰，空預器不宜在低于最低冷端綜合溫度以下長期運行。不同的煤種，不同的運行工況，其最低冷端綜合溫度的要求各不相同。圖2為不同含硫量和運行負荷下的典型空預器的冷端綜合溫度指導曲線。圖2 從圖-2可知，硫份越高、機組運行負荷越低，空預器冷端最低綜合溫度就越高。當煤質(zhì)發(fā)生變化或鍋爐進行燃燒調(diào)整時，電廠應及時將所有燃用的煤質(zhì)元素分析資料及其相應的燃燒過量空氣系數(shù)、不同負荷下的氧量等提交給空預器供貨商，以獲得可靠而準確的空預器防堵灰指導曲線。為防止空預器的冷端腐蝕和堵灰，在任何負荷下空預器的冷端綜合溫度（ccet）應大于最低冷端綜合溫度（mccet）。為了提高

6、空預器冷端綜合溫度水平以防發(fā)生低溫腐蝕和堵灰，進入空預器的冷風采用通過暖風器（圖3），確?？疹A器在任何運行工況下，冷端綜合溫度（ccet）始終在最低值（mccet）以上。圖3 值得注意的是，暖風器有時會發(fā)生泄漏和堵塞，暖風器蒸汽的泄漏往往會使進入空預器的空氣濕度增加，加劇空預器的腐蝕和堵灰。而熱風再循環(huán)只宜用于入口風溫不需提高很多的情況，此外，熱風再循環(huán)要影響到風機的功耗，所以不能盲目將入口暖風器改造成熱風再循環(huán)。如果實際運行參數(shù)（空預器煙氣入口溫度等）偏離設計值較大時，在可能的條件下，可以考慮對空預器換熱元件重新進行設計和優(yōu)化，以確?？疹A器冷端綜合溫度始終高于所要求的最低值，防止空預器換熱元

7、件發(fā)生低溫腐蝕和堵灰。2.2吹灰與清洗對空預器腐蝕及堵灰的影響空預器的吹灰和清洗直接影響到空預器的傳熱效率、阻力變化、漏風率、轉(zhuǎn)子隔倉和換熱元件的磨損和使用壽命乃至機組的安全運行等。定期而有效地吹掃和清洗換熱元件，不但可以保持換熱面的潔凈和通道的暢通，減少煙風的流動阻力，還能有效地提高換熱元件的利用率，并提高換熱元件的使用壽命。（1）、對疏松積灰吹掃的效果取決于到達被吹掃換熱元件的氣流的動能，即與吹灰蒸汽汽流的速度平方和重度的乘積有關。到達被吹掃換熱元件的汽流的速度，除了與噴嘴出口的速度有關之外，還與射流的動量有關。（2）、吹灰介質(zhì)的含水率（干度）對吹灰有很大影響，其關鍵在于外來水分即使很少，

8、也會加速積灰。而且對于外來水分造成的積灰，即使采用改變冷端換熱元件壁溫的辦法也不能使它消除。采用蒸汽吹灰時，外來水分最主要的是吹灰蒸汽本身。（3）、為了確保有效的吹灰，一方面要嚴防可能的外來水分帶入空預器，另一方面要選用具有一定壓力和過熱度的過熱蒸汽，以保證提供干的吹掃介質(zhì)。（4）、除了保證為空預器提供足夠的干燥吹灰介質(zhì)外，還要有有效而可靠的疏水和監(jiān)控系統(tǒng)。（5）、空預器采用蒸汽吹灰，蒸汽品質(zhì)應滿足：u 入口法蘭處壓力：1.5mpau 吹灰噴嘴處壓力：0.93mpa 1.07mpau 吹灰噴嘴處溫度：300 350u 吹灰蒸汽過熱度：130（6）、當空預器阻力增加速率較大時，應適當增加吹灰頻次

9、，即調(diào)整為每4小時吹灰一次。（7）當定期吹灰無法去除換熱元件的積灰而保持換熱元件的潔凈，則應分析原因。當空預器的阻力超過設計值的 50%時（bmcr工況下設計阻力為1.2kpa），建議采用高壓水沖洗。通常高壓水洗在機組停用或檢修時進行。高壓水沖洗后必須檢查換熱元件表面看是否需要進一步水洗。必須注意的是，一旦使用水洗，就要一次將換熱元件徹底清洗干凈，否則留在元件表面的沉積物在空預器帶負荷熱運行時將變成硬塊，一般來說再次水洗將難清除這些硬塊。因此，在機組帶負荷之前一定要確保換熱元件表面干凈。水洗通常是在低轉(zhuǎn)速條件下進行，因而在煙氣側(cè)和空氣側(cè)都應裝設疏排水斗。建議在空預器停運前應作好水洗準備，以便在

10、換熱元件溫熱狀態(tài)時（比環(huán)境溫度高出約 30 40）進行水洗，此時水洗效果較好，待停運后溫度降至環(huán)境溫度，再進行高壓水沖洗，高壓水沖洗因自下而上進行沖洗。（8）嚴格按照 “空預器運行維護手冊”和有關程控要求（包括邏輯框圖）進行吹灰和水沖洗。2.3其它原因?qū)疹A器腐蝕及堵灰的影響2.3.1吹灰器噴嘴結(jié)構尺寸與布置不合理；2.3.2蒸汽疏水不徹底，疏水控制程序和疏水管道走向布置不合理；2.3.3吹灰能量不夠，必要時冷端可考慮采用全伸縮吹灰高壓水清洗裝置；2.3.4由于蒸汽吹灰壓力控制不當，而使換熱元件發(fā)生疲勞破損，碎片堵塞換熱元件；2.3.5頻繁水洗，且水洗后未能徹底干燥空預器換熱元件；2.3.6暖

11、風器和水沖洗隔離閥等設備的泄露。3、空預器堵灰具體問題分析及處理方案以上通過對空預器腐蝕及堵灰的原因進行剖析，結(jié)合該電廠空預器實際運行情況，對可能影響因素逐項進行分析并采取解決方案：3.1空預器堵灰3.1.1經(jīng)查該電廠機組運行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)正常白天機組高負荷運行時空預器的冷端綜合溫度能滿足空預器廠家推薦的最低冷端綜合溫度要求，但是當夜間機組負荷低谷及環(huán)境溫度降低時，往往空預器的冷端綜合溫度不能滿足空預器廠家推薦的最低冷端綜合溫度要求，存在由于空預器冷端綜合溫度低而造成的低溫腐蝕和堵灰問題，從實際檢修看，空預器冷端換熱元件亦存在嚴重腐蝕剝落情況。3.1.2空預器的實際吹灰蒸汽溫度很低，達不到設計要求

12、，平時實際吹灰的蒸汽溫度在250280之間且剛開始吹灰時溫度更低，該溫度遠遠低于空預器廠家對吹灰蒸汽溫度的要求。帶來的后果就是吹灰蒸汽過熱度不夠，蒸汽帶水，尤其當片面提高吹灰蒸汽壓力時蒸汽帶水的現(xiàn)象更加嚴重，該廠采取提供蒸汽壓力連續(xù)吹掃方式進行空預器吹灰。3.1.3分析發(fā)現(xiàn)空預器吹灰疏水管道為dn20，管道較小，疏水不暢，疏水時間較長且不易疏盡，為此對疏水管路進行加粗改造，由dn20改成dn50。3.1.4空預器入口一、二次風暖風器內(nèi)漏嚴重。檢修時對暖風器進行打壓發(fā)現(xiàn)有多組暖風器內(nèi)漏，進行隔絕處理，同時對暖風器疏水管道、各組暖風器供汽方式及運行方式進行改進，防止暖風器運行水擊泄漏，提高暖風器運

13、行的可靠性。以上因素說明了吹灰蒸汽及入口二次風帶水，當有水加入其中后，水與煙氣中的大量的 cao 生成硬而粘的“水泥狀”物粘附在換熱元件表面上，并隨著運行時間和溫度的增加而變得愈來愈硬，隨之各種沉積物又極易在上面集聚變得愈來愈厚且不易清除，由此發(fā)生嚴重的堵灰和較高的阻力，同時又導致傳熱效率降低。此外經(jīng)查，該電廠吹灰蒸汽取自屏式過熱器出口聯(lián)箱，該處蒸汽設計溫度約460，經(jīng)吹灰調(diào)門后，由于壓降較大，蒸汽溫度降低亦較大，加上本體吹灰與空預器吹灰共用一汽源，所以考慮對吹灰蒸汽汽源進行改造調(diào)整。3.1.5空預器吹灰程序上存在的差錯。經(jīng)查圖紙及咨詢空預器廠家，發(fā)現(xiàn)該電廠空預器吹灰器吹灰程序與設計不相符合。

14、目前吹灰是先吹上層吹灰器后吹下層吹灰器，而設計應是先吹下層吹灰器后吹上層吹灰器，為此對程序進行了改進。3.1.6空預器吹灰疏水溫度及時間的確定。因疏水管道小疏水不暢，吹灰蒸汽疏水不易疏盡，使得吹灰蒸汽帶水嚴重，為此提出嚴格控制吹灰疏水溫度，用疏水溫度及延長疏水時間來保證吹灰蒸汽的過熱度。3.1.7檢查吹灰器槍管，檢查噴嘴尺寸，未發(fā)現(xiàn)變形及較大磨損。吹灰器設計相關參數(shù)表：蒸汽：p=1.5mpa，t=330；清洗水：p=0.5mpa，t=常溫蒸汽管噴嘴口徑（mm）噴嘴數(shù)量首步移動距離（mm）步進距離（mm）總步數(shù)汽流量（km3/min）165904227110水管噴嘴口徑（mm）噴嘴數(shù)量首步移動距

15、離（mm）步進距離（mm）總步數(shù)水流量（km3/min）11.5590422711003.2空預器冷端換熱元件腐蝕空預器冷端傳熱元件存在腐蝕掉落現(xiàn)象。根據(jù)上面的分析空預器不存在由于冷端綜合溫度過低而產(chǎn)生的冷端低溫腐蝕的問題，目前的腐蝕問題主要是由于蒸汽帶進去的水分跟煙氣中的so3反應生成硫酸（so3 + h2o h2so4），造成冷端換熱元件腐蝕。3.3空預器熱端換熱元件吹損檢查發(fā)現(xiàn)空預器的熱端換熱元件吹損的相當嚴重，主要是內(nèi)數(shù)第2環(huán)和第3環(huán)元件損壞倒伏，已失去傳熱和流通的作用。產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因主要是由于吹灰蒸汽壓力過高而導致，之前在空預器嚴重堵灰的時候曾經(jīng)將閥前的吹灰蒸汽壓力提高到2.5m

16、pa，并且蒸汽溫度很低，蒸汽嚴重帶水，相應的增加了吹灰蒸汽的重度，破壞力更大，此時吹灰蒸汽的動能足以對換熱元件產(chǎn)生嚴重的損壞。損壞的換熱元件需要及時更換，否則由于內(nèi)數(shù)第2環(huán)和第3環(huán)元件損壞倒伏失去流通作用，其他換熱元件的煙氣流動速度有所增加磨損將加劇。并且倒伏的換熱元件已失去換熱作用會影響空預器整體的換熱效果進而影響鍋爐的熱效率。3.4空預器磨損問題 熱端換熱元件磨損檢查發(fā)現(xiàn)空預器熱端換熱元件存在磨損現(xiàn)象，必要時可以將換熱元件翻面或跟中溫端元件互換。 頂部外環(huán)密封板磨損檢查發(fā)現(xiàn)空預器頂部外環(huán)密封板存在局部磨損問題，且修復后無法保持長時間運行，磨損原因是由于空預器堵灰嚴重，造成空預器漏風率嚴重超

17、標，經(jīng)過換熱元件后含塵的一二次氣流沖刷該密封板所致?？疹A器廠家豪頓華有限工程公司最新的設計規(guī)范要求在空預器部分磨損嚴重的部位使用耐磨鋼材（hardox），其中包括部分頂部外環(huán)密封板，這種鋼材比普通碳鋼耐磨5倍左右。建議今后訂購少量耐磨的頂部外環(huán)密封板。 徑向密封片磨損空預器徑向密封片存在磨損問題，1.6mm的密封片已磨成刀刃狀磨損比較均勻，需要及時更換否則會影響到空預器的漏風、風機的出力及鍋爐的效率，并且失去密封片的阻隔后扇型板處會出現(xiàn)高速的煙氣走廊，會對扇型板、弧形板造成嚴重磨損，損失將更加慘重。3.5中心筒密封漏灰檢查發(fā)現(xiàn)空預器頂部中心筒密封漏灰相當嚴重，對現(xiàn)場環(huán)境造成極大的污染，需要及時處理。廠家原先設計的空預器中心筒密封有三個措施防止漏灰：第一個措施是由兩層1.6mm厚的密封片組成的迷宮密封，安裝時要求迷宮密封片緊貼傳動軸；第二個措施是通到煙氣側(cè)的負壓管，利用煙氣側(cè)的負壓將漏至迷宮密封的含塵空氣抽到煙氣側(cè)；第三個措施是盤根密封，對部分含塵空氣進行阻隔。在防止漏灰方面第一個