火電廠空氣預(yù)熱器故障分析與治理

程永峰

（華電國際萊城發(fā)電廠，山東 濟(jì)南 271100）

0 引言

空氣預(yù)熱器（下稱空預(yù)器）為煤粉著火提供熱源風(fēng)。脫硝系統(tǒng)的增加或暖風(fēng)器工作的異常，需要空預(yù)器長周期運(yùn)行，如空預(yù)器密封異?；虿划?dāng)，會造成空預(yù)器漏風(fēng)率高。煤粉中的硫隨煙氣進(jìn)入尾部煙道，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成的硫酸氫銨附著在蓄熱片上，堵塞腐蝕空預(yù)器?？疹A(yù)器煙氣側(cè)差壓升高，出力降低，造成鍋爐排煙損失升高，鍋爐效率下降。本文介紹了空預(yù)器常見故障，分析了原因，提出了預(yù)防空預(yù)器低溫腐蝕和堵灰的措施，以及降低空預(yù)器漏風(fēng)率的方法。

1 故障現(xiàn)象

某火電廠300 MW鍋爐燃用高硫煤，在鍋爐進(jìn)行SCR脫硝改造后，空預(yù)器易發(fā)生硫酸氫銨堵灰。機(jī)組脫硝改造投運(yùn)后，一周內(nèi)空預(yù)器煙氣阻力由1.5 kPa上升至2.6 kPa。兩側(cè)引風(fēng)機(jī)動葉全開，并發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象。機(jī)組負(fù)荷只能帶到280 MW，鍋爐無法帶到最大負(fù)荷。

2 原因分析

空預(yù)器的冷端溫度是指進(jìn)入空預(yù)器的空氣溫度和空預(yù)器煙氣側(cè)排煙溫度的平均值[1]，冷端溫度的高低對空預(yù)器冷端酸結(jié)露和腐蝕起著決定性的作用?？疹A(yù)器的出口冷端溫度如果低于酸氣結(jié)露的溫度，空預(yù)器冷端很快就會積灰，一周內(nèi)就形成極難去除的板結(jié)垢。冷端溫度目標(biāo)值應(yīng)根據(jù)“綜合冷端溫度與燃料含硫量變化曲線”確定，并根據(jù)燃用煤種性質(zhì)進(jìn)行修正，除收到基全硫小于0.5%的煤粉外，燃用其他煤種冷端溫度應(yīng)大于130℃。

煙氣酸露點(diǎn)主要受燃煤中的硫分、灰分、水分和煤的發(fā)熱量影響[2]?；曳趾突抑蠧a含量越高，酸露點(diǎn)越低；酸露點(diǎn)的高低與煤中硫分及其水分成正比。由于根據(jù)不同酸露點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)公式計算出的數(shù)值偏差較大，對燃用煤種相對穩(wěn)定的鍋爐，應(yīng)通過調(diào)整冷端溫度和觀察空預(yù)器差壓變化趨勢，來確定該煤種對應(yīng)的綜合溫度控制目標(biāo)值，并根據(jù)空預(yù)器煙氣側(cè)差壓變化及時提高空預(yù)器冷端溫度控制值。為提高控制精度和減輕運(yùn)行人員調(diào)整工作量，空預(yù)器綜合冷端溫度控制目標(biāo)值建議通過原煙氣SO2濃度、燃煤量、煙氣量等參數(shù)實(shí)時計算并參與自動調(diào)節(jié)。

3 空預(yù)器故障治理

3.1 空預(yù)器堵灰和腐蝕治理

鍋爐啟停過程中，嚴(yán)格控制空預(yù)器冷端溫度[3]。盡早投入暖風(fēng)器加熱二次風(fēng)，利用煙氣再循環(huán)熱風(fēng)加熱空預(yù)器出口風(fēng)?？疹A(yù)器出口綜合冷端溫度低于目標(biāo)值時，優(yōu)先降低磨煤機(jī)出口溫度，適當(dāng)增加一次風(fēng)比例（注意鍋爐燃燒和飛灰含碳量的變化情況），以提高空預(yù)器出口排煙溫度?？疹A(yù)器蒸汽吹灰疏水溫度控制在比吹灰母管壓力對應(yīng)的飽和溫度高5～20℃?？疹A(yù)器實(shí)際排煙溫度高于綜合冷端溫度目標(biāo)值時，取下限，否則取上限。

安裝并運(yùn)行脫硝裝置的鍋爐，要防止局部或部分時段噴氨過量引起的氨逃逸量超標(biāo)。優(yōu)化鍋爐配風(fēng)，利用煙氣再循環(huán)，防止過氧燃燒和爐膛局部溫度過高，減少爐內(nèi)SO3的生成。

空預(yù)器煙氣側(cè)差壓超過設(shè)計值或空預(yù)器冷端溫度低于目標(biāo)值時[4]，應(yīng)增加吹灰頻次。煙氣側(cè)差壓超過1.5倍設(shè)計值時，提高空預(yù)器冷端吹灰器彈簧閥后壓力，最高至1.5 MPa，加強(qiáng)吹灰。當(dāng)差壓恢復(fù)至正常值范圍時，逐漸恢復(fù)正常吹灰壓力，防止吹損蓄熱元件。

加強(qiáng)鍋爐暖風(fēng)器、熱風(fēng)再循環(huán)、空預(yù)器扇形板自動調(diào)整裝置的運(yùn)行維護(hù)，保證設(shè)備運(yùn)行良好。暖風(fēng)器、鍋爐受熱面（特別是省煤器）泄漏后要及時隔離或停爐處理。停爐后，利用高壓水進(jìn)行沖洗，開機(jī)時要盡早投入暖風(fēng)器除濕。加強(qiáng)空預(yù)器進(jìn)出口差壓、溫度，空預(yù)器吹灰壓力、疏水溫度，脫硝催化劑出口氨逃逸等表計的檢測維護(hù)，保證指示準(zhǔn)確。

空預(yù)器檢修中要通過校直大軸、修復(fù)密封片、采用新型密封技術(shù)等降低空預(yù)器漏風(fēng)率，提高空預(yù)器出口排煙溫度。

C級及以上計劃檢修時，根據(jù)空預(yù)器腐蝕、積灰情況把蓄熱元件拆包徹底清洗，冷、熱端蓄熱元件復(fù)裝時調(diào)換位置使用。部分電廠聘請專業(yè)清洗公司用高壓射流清洗車對空預(yù)器蓄熱元件在不吊出的情況下進(jìn)行沖洗，效果十分顯著，一般機(jī)組停運(yùn)10天左右即可完成沖洗，且費(fèi)用不高。

空預(yù)器冷端蓄熱元件選型或換型可采用考頓鋼、ND鋼或搪瓷波形板、陶瓷等耐腐蝕材料。對堵塞嚴(yán)重的空預(yù)器，要分析蓄熱元件高度和直徑設(shè)計是否合理，必要時進(jìn)行大通道蓄熱元件換型改造，如改為L型直通道，或增加空預(yù)器蓄熱元件直徑。

投用暖風(fēng)器或熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)，使機(jī)組煤耗率升高，不利于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。因此，在冷端綜合溫度或冷端平均溫度滿足要求的情況下，應(yīng)及時停用暖風(fēng)器或熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)，防止過量投入造成能耗增加。

空預(yù)器在線高壓水沖洗。某火電廠空預(yù)器配備有冷端高壓水沖洗系統(tǒng)，系統(tǒng)由柱塞泵、伸縮式噴槍及相應(yīng)的供水、排水和管路系統(tǒng)組成。該廠燃用高硫煤，在鍋爐進(jìn)行SCR脫硝改造后，空預(yù)器易發(fā)生硫酸氫銨堵灰。在線高壓水沖洗能有效解決硫酸氫銨堵灰問題，也能部分解決陳舊性灰垢堵塞，配合運(yùn)行中空預(yù)器蒸汽吹灰和暖風(fēng)器的合理投用，根據(jù)差壓上升趨勢適時投用高壓水沖洗，能較好控制空預(yù)器阻力的上升[5]。

3.2 空預(yù)器漏風(fēng)率高治理

空預(yù)器漏風(fēng)率高會影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。部分空預(yù)器間隙自動調(diào)整裝置由于測量誤差或運(yùn)行中卡澀等因素，難以投運(yùn)，造成間隙偏大，漏風(fēng)率大；部分空預(yù)器冷、熱端間隙在冷態(tài)調(diào)整后，熱態(tài)時無法進(jìn)行再調(diào)整，或調(diào)整方法不當(dāng)，也造成漏風(fēng)率上升；部分采用彈性可調(diào)密封或柔性密封的機(jī)組，空預(yù)器運(yùn)行時間越長，密封元件的磨損越大或彈片失效，密封效果明顯下降。為降低空預(yù)器漏風(fēng)率，可進(jìn)行空預(yù)器密封改造和相關(guān)治理。

1）雙道密封改造。增加轉(zhuǎn)子隔倉數(shù)，由原來的24分倉增加為48分倉，扇形板得以加長，形成雙層密封面，漏風(fēng)率可降低30%左右，漏風(fēng)率最低至6%以下。缺點(diǎn)是風(fēng)煙阻力增大，轉(zhuǎn)子質(zhì)量增加，傳熱元件拆包切割易造成傳熱面積下降和元件損壞。

2）三道密封改造。在原雙道密封改造基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)子隔倉數(shù)，加長扇形板，形成三道密封面，漏風(fēng)率可在雙道密封基礎(chǔ)上下降約12%。但這會造成隔倉過密，傳熱元件偏小，風(fēng)煙阻力上升10%左右。目前主要在部分一次風(fēng)壓頭較高的新機(jī)組上采用。

3）拖拽式軟密封技術(shù)。在徑向隔板原徑向密封片的基礎(chǔ)上，再增加一道較薄的有一定彈性、折角較大的密封片，以增加密封道數(shù)，并允許密封片與扇形板有一定接觸，這能使漏風(fēng)率降至4%。缺點(diǎn)是只在間隙小于10 mm時有效，運(yùn)行時間加長接觸式密封片易磨損失效。

4）鋼絲刷軟密封。用金屬絲編織的刷式密封片來達(dá)到接觸式密封效果，投運(yùn)初期漏風(fēng)率可降至4%以下。缺點(diǎn)是運(yùn)行周期較短，鋼絲軟化快，倒扶變形后漏風(fēng)率增加，維護(hù)更換成本高。

5）彈簧密封技術(shù)。利用帶彈簧的密封片實(shí)現(xiàn)密封片與扇形板的接觸式密封，降低漏風(fēng)率效果顯著。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)行時間加長彈簧易失效而造成漏風(fēng)率顯著上升，需經(jīng)常檢查和更換部件。

6）自動漏風(fēng)控制系統(tǒng)。利用密封間隙自動調(diào)整裝置，采用間隙自動跟蹤技術(shù)，自動調(diào)整扇形板位置，實(shí)現(xiàn)間隙在最小狀態(tài)而不碰磨。如果使用得當(dāng)，能起到較好的漏風(fēng)控制效果，通常漏風(fēng)率低于6%。但如果調(diào)整不當(dāng)，會造成漏風(fēng)率升高，因此應(yīng)采取有效措施保證該裝置運(yùn)行在良好狀態(tài)。

7）焊接靜密封。針對密封間隙自動調(diào)整裝置維護(hù)工作量大、技術(shù)要求高可能產(chǎn)生的漏風(fēng)率高[6]，以及扇形板在線調(diào)節(jié)帶來的靜密封漏風(fēng)率高的問題，將靜密封片和密封板焊接，扇形板運(yùn)行中處于固定位置，以降低直接漏風(fēng)。優(yōu)點(diǎn)是維護(hù)工作量少，漏風(fēng)率穩(wěn)定，靜密封片使用時間長；缺點(diǎn)是熱態(tài)時難以在線調(diào)節(jié)密封板，若冷態(tài)時對熱態(tài)間隙計算和預(yù)留不當(dāng)，或熱態(tài)時煙氣溫度偏離設(shè)計值，則漏風(fēng)率會升高。

8）四分倉設(shè)計。因循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)壓較高，為降低漏風(fēng)率，將一次風(fēng)設(shè)置在二次風(fēng)的通道之間，形成四分倉，以降低空預(yù)器至煙氣側(cè)的漏風(fēng)量。

9）綜合性密封技術(shù)。綜合以上多種技術(shù)的特點(diǎn)，對空預(yù)器徑向、軸向、周向（旁路）密封和相關(guān)靜密封進(jìn)行針對性設(shè)計，實(shí)現(xiàn)漏風(fēng)率控制。

4 運(yùn)行調(diào)節(jié)及維護(hù)

空預(yù)器煙氣側(cè)溫度升高，立即調(diào)整空預(yù)器的密封間隙處于合理范圍之內(nèi)。如果煙氣側(cè)溫度大于設(shè)計溫度20℃及以上時，應(yīng)重新計算密封間隙并進(jìn)行調(diào)整。蓄熱片結(jié)垢堵塞導(dǎo)致?lián)Q熱能力差，空預(yù)器煙風(fēng)側(cè)阻力增大，差壓增加，漏風(fēng)率升高。實(shí)時測量空預(yù)器漏風(fēng)率，及時進(jìn)行調(diào)整，防止空預(yù)器發(fā)生嚴(yán)重堵塞。

防止空預(yù)器膨脹不均、變形、大梁剛度差、中心不正，以及轉(zhuǎn)子格倉密封板變形、上下端不對口等問題。注意空預(yù)器各部位的保溫效果，特別在雨雪、大風(fēng)天氣和冬季，防止因保溫不良造成空預(yù)器外殼變形，產(chǎn)生碰磨等。

空預(yù)器檢修后初次投運(yùn)要保證24～48 h的磨合時間，根據(jù)磨合情況，精心調(diào)整熱態(tài)密封間隙，使空預(yù)器保持良好運(yùn)行狀態(tài)。注意密封片焊接固定，利用檢修、調(diào)停的機(jī)會檢查各密封片和密封間隙，進(jìn)行針對性調(diào)整。保證導(dǎo)向軸承可靠運(yùn)行，防止中心偏斜。調(diào)整空預(yù)器的徑向及軸向密封間隙在正常范圍內(nèi)，同步調(diào)整密封板的端部和靜密封。

加強(qiáng)密封間隙自動調(diào)整裝置的調(diào)整和維護(hù)，不能長時間把間隙退到最大位置，否則會增加漏風(fēng)率。

5 結(jié)語

燃煤鍋爐運(yùn)行中，空預(yù)器低溫腐蝕、堵灰和漏風(fēng)是常見問題。為提高空預(yù)器冷端溫度采取了一定措施，并且對空預(yù)器進(jìn)行有效密封，降低了空預(yù)器漏風(fēng)率，有效防止了空預(yù)器低溫腐蝕和堵灰，保證了鍋爐出力，提高了鍋爐效率。