锅炉回转式空气预热器防堵提效技术研究

摘要：我国科技水平和我国工业的快速发展，锅炉回转式空气预热器防堵提效技术提升是主要工作。回转式空气预热器作为燃煤锅炉中的重要热交换设备，在提高锅炉热效率、减少燃料消耗和降低污染排放方面扮演着至关重要的角色。本文通过研究回转式空气预热器的防堵提效技术，希望能够为解决工业燃煤锅炉回转式空气预热器堵塞问题提供新的技术方向和思路，同时也希望为环境保护和节能减排做出贡献。通过深入探讨和比较各种防堵提效技术，我们期望为燃煤锅炉运行过程中的热能回收和能源利用提供有效的解决方案，推动燃煤锅炉的可持续发展。

关键词：工业燃煤锅炉；回转式空气预热器；防堵提效技术

引言

为防止空气预热器出现堵塞现象，深入研究了空气预热器的堵塞机理，在此基础上对空气预热器运行方式、氨逃逸测点布置等方面进行优化。采用防堵塞控制技术对空气预热器的运行方式进行精准控制，同时将耐腐蚀材料作为受热面的制作原材料，通过该方式预防空气预热器出现硫酸氢铵堵塞与低温腐蚀等现象。将优化后的空气预热器应用于燃煤锅炉中，可有效解决空气预热器存在的问题，并有效提高燃煤锅炉的工作效率。

1空气预热器堵灰的原因

空气预热器自身结构易积灰。其处在脱硝系统之后，流经回转式空气预热器烟气中的硫化物、粉尘等物质质量分数较高。而空气预热器中蓄热元件通道较窄，大颗粒的灰尘很容易自然沉积造成堵塞。空气预热器低温腐蚀加剧积灰。SCR脱硝系统在目前大部分燃煤机组中已经普遍投运，通过V₂O₅和TiO₂等组成的金属催化剂能够有效控制烟气中的NOx排放。但烟气经过金属催化剂的过程中，部分SO₂转变为SO₃，导致空气预热器低温腐蚀加剧，一方面沾染灰分导致空气预热器堵塞；另一方面降低冷端蓄热元件及密封元件的使用寿命，降低换热效率。空气预热器冷端硫酸氢氨的生成。随着“双碳”目标的实施，火力发电厂的灵活性调峰越来越频繁。机组在灵活性调峰过程中进行脱硝时会有一部分氨气的逃逸，氨气与烟气中的SO₃和水蒸气反应生成NH₄HSO₄。由于空气预热器冷端温度低于硫酸氢氨的酸结露点，使硫酸氢氨的黏性物质黏结大量的灰粉，随着机组长时间的运行导致空气预热器堵塞越来越严重。

2锅炉回转式空气预热器防堵提效技术措施

2.1空预器热解硫酸氢氨

硫酸氢氨因其高黏性，易粘结飞灰，是堵塞空预器蓄热元件的最主要原因，对于燃煤机组，烟气中飞灰含量较高，硫酸氢氨在146℃°—207℃温度范围内为液态，根据此特性，可通过提高空预器冷端温度熔化或软化硫酸氢氨，减缓硫酸氢氨堵塞。现场空预器建设、运行或改造过程中，可通过以下方式来提高空预器冷端温度：①安装一二次风暖风器，利用汽轮机低压抽汽进入暖风器后加热冷一二次风，提高进入空预器的一二次风温；②进行空预器热解硫酸氢氨试验，通过调整两台送风机出力，提高单侧空预器冷端温度；③设置旁路热烟道，通过旁路热烟气加热空气后送至空预器冷端，提高空预器冷端温度；④进行3.5分仓改造，在空预器冷端设置防堵灰分仓，将热一次风或热二次风接入防堵灰分仓，形成空预器冷端局部高温。无论采用何种方式提高空预器冷端温度，都应将冷端温度保持在170℃以下，以保护下游的除尘及脱硫系统。

2.2风量分切防堵灰技术

风量分切防堵灰技术为近两年新兴起的防堵技术，有自带循环风机独立内循环和采用一次风外循环２种主要形式：第一种形式在贵州某电厂首次实施运行。其主要工作原理：利用热端循环风的热量对即将进入烟气侧的冷端蓄热元件进行加热，提高冷端蓄热元件温度，不再低温结露，解决酸腐蚀。高温将蓄热元件表面的硫酸氢铵物质蒸发并携带走。热的循环风连续吹扫蓄热元件表面，对空气预热器进行清扫处理，有效防止灰分过度积累。改造中根据空气预热器转向在一次风或二次风侧增设扇形板和弧形门，在原三分仓的基础上设置循环风仓，循环风仓冷热两端用风道闭合连通，风道中加装循环风机作为增压风机，风道中空气的流向为由热端到冷端，转子内空气的流向为由冷端到热端流动。防堵改造后暂时未达到预期效果。由此得出该方案与增加热风循环和升温气化原理基本一致可以减缓空气预热器堵塞的速度，但无法避免和消除。

2.3优化暖风器或热风再循环运行方式

暖风器供汽调门或热风再循环调门控制投入自动，并根据锅炉燃煤含硫量、排烟温度的变化及时调整空预器入口综合温度(空预器入口风温与排烟温度之和)。达到暖风器或热风再循环投运条件应及时投入暖风器或热风再循环运行，按空预器入口综合温度控制曲线自动控制暖风器或热风再循环负荷，始终控制空预器冷端壁温高于烟气酸露点，从而预防空预器冷端发生低温腐蚀、积灰。

2.4冷端壁温主动调控技术的应用

针对酸露点温度（119.6℃）与实际冷端壁温（87℃）的严重倒挂（温差达32.6℃）的问题，需构建三级壁温主动调控体系，具体如下。高温热源梯度供给。将传统单一蒸汽暖风器升级为“燃气+热一次风”双源互补系统。首先是设置燃气加热模块：在锅炉40%以下低负荷时段，启动2台单台功率达到4.2MW的燃气热风炉，将冷风入口温度从-10℃提升至45℃；之后设置热一次风引射模块：在超过40%负荷时，分流20%热一次风（温度＞280℃）与冷风混合，实现零能耗提温。实测冬季冷风温度稳定在38±2℃，较原系统提高48℃。风道流场重构设计。基于CFD仿真优化风道结构，其中的环形均流装置的运用原理是：在暖风器出口加装截面开孔率37%的导流环，可消除局部低温区，将温度标准差从15℃降至3℃；冷热风混流喷嘴的设置要素是：采用双喉道结构，喉径比1:1.8，能够使-20℃冷风与280℃热风在0.15s内完成掺混，出口温度梯度＜5℃/m。壁温动态反馈控制系统设置。首先是建立基于酸露点预测的闭环调节模型，重点针对两个方面进行控制：前馈控制。根据燃煤硫分和SCR氨逃逸率（≤2.3ppm），实时计算修正酸露点T_dew，预测精度±1.5℃；反馈执行。通过冷端温度传感器阵列（16点布置，精度0.5级）实时监测，动态调节暖风器功率和热风混流比例，维持壁温在安全阈值T_dew+5℃（即124.6℃）以上。技改后实测冷端壁温117~121℃，彻底消除NH₄HSO₄凝结条件。

2.5空气预热器冷端搪瓷元件加高改造

空气预热器的堵灰问题通常源于气流不均匀、灰尘沉积过多以及冷端设计不合理等因素。通过对冷端搪瓷元件进行加高改造，可以有效缓解这些问题。改造的核心在于通过提升冷端搪瓷元件的高度，扩大气流通道，从而降低灰尘沉积的可能性。加高冷端搪瓷元件可以有效地增加气流通道的面积，减小气流的速度，从而降低灰尘的沉积。由于搪瓷元件表面光滑，不容易附着灰尘，加高改造能够使气流在通过搪瓷元件时保持较低的速度，减少了灰尘的沉积。改造后的冷端结构通过改变气流的流向和分布，使得气流更加均匀。均匀的气流能够有效防止局部区域的灰尘积聚，提高整个空气预热器的工作效率。通过调整空气流量和气流路径，优化气流设计可以减少冷端区域的死区，使气流更好地通过搪瓷元件表面，降低灰尘的沉积。良好的气流设计能够提高热交换效率，增强空气预热器的整体性能。

结语

空预器堵塞防治可采取的方式多种多样，本文只对部分方式进行简单介绍，实际生产过程中，各燃煤电厂应根据现场实际，选择最符合本厂机组的解决方案，因地制宜，合理有效地解决空预器堵塞问题，并不断探索新技术、新方法，为行业节能减排贡献新的力量。

参考文献:

［1］阎维平，陈宝康，梁秀俊，等．电站锅炉回转式空气预热器积灰监测模型的研究［J］．动力工程，2020(2):1708－1710．

［2］张文忠．火电厂烟气脱硝技术工程应用研究［D］．保定:华北电力大学，2020．