空預(yù)器及其運行

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空預(yù)器及其運行第一節(jié)空氣預(yù)熱器的型式空氣預(yù)熱器是利用煙氣余熱加熱燃燒所需要的空氣的熱交換設(shè)備。1、作用：1）↓θ排煙→η鍋↑→因隨蒸汽參數(shù)↑→回?zé)嵫h(huán)中用汽機抽汽加熱→t給水越來越↑→單用省煤器難將θ排煙↓到合適溫度→故用空預(yù)器進一步↓θ排2）改善燃料的著火條件和燃燒過→q3↓q4↑3)熱空氣進爐膛→↓空氣吸熱量→利于爐膛燃燒溫度↑→強化爐膛的輻射4)熱空氣作為煤粉爐制粉系統(tǒng)的干燥劑和輸送介質(zhì)

1分類：空氣預(yù)熱器按其換熱方式，可分為傳熱式和蓄熱式(再生式)兩大類，1、傳熱式是指空氣和煙氣各有自己的通路，熱量連續(xù)地通過傳熱面由煙氣傳給空氣，根據(jù)結(jié)構(gòu)稱為→管式2、蓄熱式是煙氣和空氣交替通過受熱面，當煙氣通過此受熱面時、受熱面金屬被加熱而將熱量蓄積起來，當空氣通過時，金屬將熱量釋放并加熱空氣．這樣反復(fù)交替，故又稱為再生式空氣預(yù)熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)稱為→回轉(zhuǎn)式

2二、管式Ⅰ、按材料來分：→鋼管式→鑄鐵式→玻璃管式Ⅱ、按布置方式分：立式：立式鋼管式應(yīng)用多→其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，漏風(fēng)↓→體積↑→耗鋼材→大型鍋爐及t空氣↑時→尾部受熱面布置困難→用于中小容量鍋爐臥式：臥式鋼管式→空氣在管內(nèi)流→煙氣在管外橫向沖刷→t壁＞t壁立+（10-30）℃→利于減輕煙氣側(cè)低溫腐蝕→易堵灰→一般在燃多重油爐用→并配鋼珠吹灰W煙=8-12m/sW空氣=6-10m/s

3一、管式空氣預(yù)熱器管式空氣預(yù)熱器常用于中型以下鍋爐、它是由直徑40—51mm、壁厚為1．25—1．5mm的有縫薄鋼直管與錯列開孔的上、下管板焊接而成，形成立體管箱。對燃煤鍋爐，煙氣在管內(nèi)縱向流動，空氣在管外空間橫向流道，形成交叉換熱，如圖10—l所示。

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5為使傳熱更接近于逆流傳熱，常采用如圖10-2所示的多次交叉型式，即在管箱中加中間管板，形成多次交叉通道。1、當管箱高度一定時，通道數(shù)增加，會使通道高度減小，使空氣流動速度增大，流動阻力也會有所增加。采用多通道雙面或多面進風(fēng)，可使進風(fēng)面增加、空氣阻力減小。采用合理的煙氣流速，不僅可以提高空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)的放熱系數(shù)，而且有較強的自吹灰能力。一般空氣預(yù)熱器中，煙氣流速取(10—14)m/s為宜。

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7●按進風(fēng)方式，管式空預(yù)器可分為：單面進風(fēng)、雙面進風(fēng)。多道單面進風(fēng)多道雙面進風(fēng)單道單面進風(fēng)多道單面雙股平行進風(fēng)多道多面進風(fēng)

8為經(jīng)濟使用受熱面，應(yīng)使煙氣側(cè)放熱系數(shù)等于空氣側(cè)放熱系數(shù)。當流速相同時，橫向沖刷管于的空氣比縱向沖劇管子的煙氣放熱系數(shù)大，因而空氣流速應(yīng)比煙氣流速低一些，才可使其放熱系數(shù)相等，故空氣流速應(yīng)是煙氣流速的0.4—0.55倍為宜。管式空氣預(yù)熱器的下管板承受整個管箱的重量,管箱由支架支承在鍋爐鋼架上。

9錯列布置的管子節(jié)距如圖10-4所示，管于對角方向的最小間隙△＝S"2—d應(yīng)不小于10mm。△過大，會使管箱體積增大；△過小，會增加流動阻力.

103.分類：管式空預(yù)器、回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。（1）管式空預(yù)器：●原理：煙氣的熱量通過管壁連續(xù)地傳給空氣?！窆ぷ鬟^程：煙氣自上而下在管內(nèi)縱向通過；空氣在管外橫向沖刷。

11●管式空預(yù)器的特點：優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、檢修方便，工作可靠，漏風(fēng)小。缺：結(jié)構(gòu)尺寸大，金屬用量大?！窆苁娇疹A(yù)器應(yīng)用：中、小容量鍋爐。

12二、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是大型火電廠鍋爐常采用的設(shè)備．它是蓄熱式(再生式)空氣預(yù)熱器。優(yōu)點:與管式空氣預(yù)熱器相比，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省鋼材、耐腐蝕性好和受熱面受到磨損和腐蝕時不增加空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量等優(yōu)點。這是因為，在相同體積內(nèi)，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器可布置的受熱面面積是管式空氣預(yù)熱器面積的6—8倍，而且采用的是比管式管壁更薄的波形鋼板.在相同煙溫條件下，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器受熱面的壁溫比管式的高，而且可以采用耐腐蝕材料，因此，腐蝕相對較輕。

13回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器最大的缺點是:漏風(fēng)量較大及對密封結(jié)構(gòu)要求較高。受熱面旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器如圖l0-5中所示。

14回轉(zhuǎn)式空預(yù)器：屬于再生式空預(yù)器?！窆ぷ髟恚菏篃煔夂涂諝饨惶娴赝ㄟ^金屬受熱面來加熱空氣。●分類：按轉(zhuǎn)動部件可分為受熱面回轉(zhuǎn)式空預(yù)器（容克式）、風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空預(yù)器（謬勒式）

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16●國內(nèi)600MW機組常用的三分倉受熱面回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。

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19受熱面波形板裝于圓形簡體內(nèi)．圓形筒體被鋼板分隔成若干個扇形倉格，每個扇形倉格內(nèi)裝滿由金屬薄板制成的波形板組件，波形板組件稱為預(yù)熱器蓄熱板．如圖10—6所示。蓄熱板一·般由厚度0．5—1．25mm薄鋼板軋制成波形板和定位板，并要求板上斜波紋與氣流方向成300夾角，以便增強氣流擾動而改善傳熱效果。定位板不僅可以蓄熱，更為重要的是固定波形板，使之保持一定間距，使氣流有一定的流通截面。由于煙氣一般自上而下流動、因而圓形筒體內(nèi)的蓄熱板也自上而下具有不同的溫度，一般蓄熱板分三層安裝.

20最上部一層稱為熱端；中間一般也稱為中間熱端；最下部一層稱為冷端。冷端由于煙氣溫度較低．容易發(fā)生低溫腐蝕和粘聚性積灰；現(xiàn)代大容量鍋爐的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器上、中兩部分采用厚度0．6mm普通鋼板制造的波形板；而下部則采用厚度為1．2mm的耐腐蝕鋼板或其他耐磨蝕材料制造的蓄熱板?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中煙氣通道一般占總受熱面積的50％；空氣通道占總面積的30％一40％；其余部分為密封區(qū)，用以防止漏風(fēng)。

21回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是一個轉(zhuǎn)動機械，在動、靜之間總要留一定間隙。在轉(zhuǎn)動過程中，不可避免的會將部分空氣帶入煙氣，這部分漏風(fēng)稱為攜帶漏風(fēng)，漏風(fēng)量一般不會超過1％.由于空氣為正壓．煙氣為負壓，在壓差作用下，空氣會通過密封裝置的間隙漏入煙氣中，這部分漏風(fēng)稱為密封漏風(fēng)，漏風(fēng)量一般在8％一l0％之內(nèi)。密封漏風(fēng)是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的主要漏風(fēng)，它的大小取決于密封裝置的嚴密程度，是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器運行中的主要問題之一。危害：漏風(fēng)不僅會使排煙熱損失增大、通風(fēng)電耗增加，嚴重時會造成爐膛內(nèi)助燃空氣量不足，從而影響鍋爐的出力

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23回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器根據(jù)轉(zhuǎn)動部件不同，分為受熱面旋轉(zhuǎn)式和風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式兩種。1．受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器如圖10—5所示。這種空氣預(yù)熱器的受熱面筒體是轉(zhuǎn)動的，稱為轉(zhuǎn)子，它由中心軸和上下部軸承、徑向和橫向隔板及內(nèi)部裝置的蓄熱板組成。由密封區(qū)將煙氣和空氣隔開。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，煙氣區(qū)蓄熱板被加熱，轉(zhuǎn)至空氣區(qū)放熱并加熱空氣。其轉(zhuǎn)速一般為2—4r／min。

24徑向隔板將轉(zhuǎn)子劃分為若干個扇形空間，橫向隔板將扇形空間劃分為若干個扇形倉格，蓄熱板預(yù)先組裝成扇形組件。鍋爐安裝時，逐個將組件放入扇形倉格，由轉(zhuǎn)子下端的支承桿支承。此種結(jié)構(gòu)，給在腐蝕或磨損嚴重需要更換受熱面時，帶來極大的方便。每臺空氣預(yù)熱器配置一套電驅(qū)動裝置．該裝置采用雙動力源。除此之外，還配有采用保安電源的輔助驅(qū)動裝置和手動盤車裝置，以供廠用電中斷或清洗預(yù)熱器及檢修時使用?？諝忸A(yù)熱器外殼呈八角形，轉(zhuǎn)子上端為熱端連接板，下部為冷端連接板，如圖I0—7所示。

25為減少漏風(fēng)量，受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器的密封系統(tǒng)由徑向密封、軸向密封、旁路密封和轉(zhuǎn)子中心筒密封等系統(tǒng)。另外，還設(shè)置了熱態(tài)扇形板徑向密封間隙控制系統(tǒng)，可自動跟蹤并調(diào)節(jié)熱端上部徑向密封間隙，有效地減少了由于熱態(tài)蘑菇變形引起的漏風(fēng)量的增加。每臺空氣預(yù)熱器在煙氣側(cè)裝有伸縮式吹灰器和固定清洗裝置，此裝置兼作消防用。

262．風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器由于受熱面回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子質(zhì)量大．使得文承軸承負載大。采用風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器可解決上述問題，其結(jié)構(gòu)如圖10-8所示。此種空氣預(yù)熱器的受熱面簡體是不旋轉(zhuǎn)的，稱為靜子。其結(jié)構(gòu)與受熱面旋轉(zhuǎn)的筒體相同。上下同步旋轉(zhuǎn)的風(fēng)罩內(nèi)為空氣。風(fēng)罩為“8”字形。它將靜子截面分為煙氣流動區(qū)、空氣流通區(qū)及密封區(qū)三部分。

27冷空氣通過冷風(fēng)道進入旋轉(zhuǎn)的下風(fēng)罩，自下而上流過受熱面靜子進入同步旋轉(zhuǎn)的上風(fēng)罩，此時，空氣已被加熱。由于煙氣流動區(qū)為兩個，靜子受熱面進行兩次吸熱和放熱，其轉(zhuǎn)速應(yīng)比受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器要慢一些。大容量機組常采用三分倉式空氣預(yù)熱器，而風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器多為雙流道風(fēng)罩轉(zhuǎn)動式空氣預(yù)熱器，其結(jié)構(gòu)如圖10-9所示。

28②風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空預(yù)器（謬勒式空預(yù)器）：●原理：受熱面和煙罩靜止不動，風(fēng)罩分上、下罩由電機帶動同步旋轉(zhuǎn)，風(fēng)、煙交遞通過受熱面，經(jīng)蓄熱元件傳傳熱。（受熱面不動，風(fēng)煙移動）

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32此時上、下風(fēng)罩分內(nèi)外兩層同軸同步旋轉(zhuǎn)。內(nèi)層為一次風(fēng)罩，外層為二次風(fēng)罩，均為“8”字形。風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密封裝置比受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器更復(fù)雜，其煙氣流通部分也裝有吹灰裝置，如圖10—10所示。吹灰器使用的工質(zhì)一般取自Ⅰ、Ⅱ級再熱器之間．噴水減溫器之前的蒸汽、蒸汽壓力為4．3MPa，蒸汽溫度為468．8℃，蒸汽需經(jīng)減壓至0．8MPa方可用于吹灰。

33吹灰器設(shè)計值為：汽耗量為2800kg/h，汽壓為0．7MPa，汽溫為400℃，吹灰時間一般為2x30min，除在運行中吹灰外，還應(yīng)在無負荷情況下用水進行清洗。

34第二節(jié)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)對策回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)主要包括攜帶漏風(fēng)和密封漏風(fēng)兩種。其中攜帶漏風(fēng)量較少、一般不會超過總風(fēng)量的1％；主要漏風(fēng)則是密封漏風(fēng)。這主要取決于密封裝置是否嚴密，以及煙氣側(cè)和空氣側(cè)的壓差。設(shè)計和安裝良好的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，其密封漏風(fēng)量一般為8％一10％；質(zhì)量較差時，最高可達20％一30％。

35這將引起送入爐膛的風(fēng)量不足，嚴重時，將使鍋爐出力下降。同時，由于風(fēng)量不足，機械未完全燃燒熱損失和化學(xué)不完全燃燒熱損失增加，使鍋爐效率下降。由于供氧不足，還會形成還原性氣氛，使灰渣熔點下降，嚴重時，會引起護膛結(jié)渣及高溫腐蝕。漏風(fēng)量增加，還會使送風(fēng)機和引風(fēng)機的電耗增大，同時造成排煙熱損失增加，使鍋爐熱效率降低。為減少漏風(fēng)，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器均裝有密封裝置：本章將以300Mw機組常采用的三分倉式受熱面轉(zhuǎn)動式空氣預(yù)熱器為例．介紹空氣預(yù)熱器的密封裝置。

36三分倉空預(yù)器如圖10—11所示。三分倉圓周角分配如圖10-12所示。三分倉式受熱面轉(zhuǎn)動空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)與二分倉式基本相同，只不過由三對扇形板形成的密封區(qū)將受熱面分為一次風(fēng)通道、二次風(fēng)通道、煙氣通道，每個密封區(qū)所占角度為15。’一次風(fēng)通道所占角度35。，二次風(fēng)通道為115。，煙氣通道為165。。三分倉受熱面轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密封系統(tǒng)由軸向密封、徑向密封、環(huán)向密封三部分組成。

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40措施：裝徑、環(huán)和軸向密封Ⅰ、軸向密封：作用：防空氣通過轉(zhuǎn)子外圓筒和外殼間的空隙漏入煙道Ⅱ、徑向密封：作用：防止和降低空氣穿過過渡區(qū)漏入煙氣通道Ⅲ、周向密封：→外周向作用：防空氣通過轉(zhuǎn)子外圓筒的上、下端面漏入外圓筒與外殼間的間隙再漏入煙道→內(nèi)周向作用：防空氣通過軸的上、下端面漏入煙氣通道

41⑴徑向密封系統(tǒng)是由熱端扇形板、熱端徑向密封片和冷端扇形板及徑向密封片組成，用于阻止熱、冷端面與扇形板之間因壓差而存在的漏風(fēng)。徑向密封片由螺栓固定在受熱面徑間隔板的冷熱端部，如圖10—13所示。它與扇形板共同組成徑向密封系統(tǒng)。安裝時，應(yīng)通過調(diào)整徑向密封片的高度，使之與扇形板保持合理的間隙即可。

42⑵軸向密封裝置由軸向密封片和軸向密封板組成，如圖10—14所示。軸向密封片沿轉(zhuǎn)子的軸向高度布置并由螺栓固定于扇形倉格徑向隔板的軸向外緣，與轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動。軸向密封板由三塊弧形板和調(diào)整裝置組成，弧形板裝置在主殼體的與扇形密封板對應(yīng)的軸向方向上，通過外部的螺栓來調(diào)整軸向密封板與軸向密封片的間隙，可防止空氣從密封區(qū)轉(zhuǎn)于外側(cè)漏入煙氣中，軸向密封板布置如圖l0—15所示。

43⑶環(huán)向密封裝置也稱為旁路密封，如圖10-14中所示。環(huán)向密封在轉(zhuǎn)子冷、熱端面的整個外側(cè)圓周上，由旁路密封片與“T”型鋼組成.“T”字鋼連接在轉(zhuǎn)子外圓周的角鋼上，旁路密封片由螺栓固定在轉(zhuǎn)子外圓的靜止部位。運行時，“T”字鋼與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，而旁路密封片是靜止的。環(huán)向密封是為阻止空氣沿轉(zhuǎn)子外表面和主殼體內(nèi)表面之間的動、靜部件間隙通過的密封裝置。

44⑷回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在熱態(tài)運行時，煙氣自上而下流動，煙氣溫度逐漸降低?？諝庾韵露狭鲃?，空氣溫度逐漸升高。此時轉(zhuǎn)子上端溫度較高而下端溫度較低，分別稱為冷端和熱端。由于轉(zhuǎn)子上下部溫差使上端膨脹量大于下端膨脹量，再加上轉(zhuǎn)子本身的重量，使轉(zhuǎn)子發(fā)生了所謂蘑菇狀變形，如圖l0—16所示。冷熱端的溫差越大，蘑菇狀變形越嚴重，轉(zhuǎn)子與扇形密封板之間的間隙增大，漏風(fēng)量將增加。

45目前，大型鍋爐采用的三分倉受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器均裝沒有密封自動控制系統(tǒng)，能在不同工況運行對，將密封間隙控制在最小值，使漏風(fēng)量達到最小。密封自動控制系統(tǒng)由可彎曲扇形板、傳感器機械傳動和電氣控制等部分組成。可彎曲扇形板由扇形板和支承粱兩部分組成，如圖10—17和圖10—18所示。

46可彎曲扇形板右側(cè)在外力作用下可產(chǎn)生的變形曲線與轉(zhuǎn)子受熱時蘑菇變形曲線非常接近，使徑向密封間隙控制在1mm之內(nèi)，最大間隙不超過3．5mm，如圖10—19所示?？蓮澢刃伟宓耐饬τ蓚鲃舆B接裝置中的千斤頂施加．如圖10-20所示。當千斤頂向下施加外力時，通過傳動連接裝置密封面就可以彎曲，形成與轉(zhuǎn)子下垂時的形狀近似一致的曲面。

47大量的運行實踐表明，造成回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的最主要因素，是由于受熱面蘑菇狀變形引起熱端扇形板與徑向密封片間隙過大，此處漏風(fēng)量占空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量的30％一50％。因此，應(yīng)嚴格控制扇形板與徑向密封片之間的間隙，使之在廠家允許的范圍之內(nèi)。間隙過大．漏風(fēng)量增加；間隙過小，摩擦阻力增加，嚴重時可能發(fā)生卡澀現(xiàn)象。運行中，主要采取控制可彎曲扇形板向下或向上的移動量，使間隙在3．2mm之內(nèi)為好。

48此外，在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器安裝或檢修時，應(yīng)保證熱端端面在回轉(zhuǎn)時上下擺動量≤2mm；轉(zhuǎn)子邊緣“T型鋼的徑向跳動量≤4mm；熱端徑向密封片高低不平度≤1mm，“T型鋼上凸塊高度應(yīng)達3mm；扇形板提升機構(gòu)桿件垂直度≤1mm。造成回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的另一個重要原因是冷端徑向密封系統(tǒng)。由于冷端扇形板為不可彎曲和不可調(diào)的，發(fā)生蘑菇狀變形時，會引起扇形板和密封片之間間隙改變，從而使漏風(fēng)量改變。而且，空氣預(yù)熱器冷端為空氣進口，空氣壓力比出口(熱端)高，在壓差作用下，漏風(fēng)量也容易變大。

49另外．空氣預(yù)熱器的吹灰器對冷端密封片造成的吹損使密封片成鋸齒狀，也導(dǎo)致漏風(fēng)量增大。因此，在安裝和檢修時，應(yīng)嚴格控制冷端扇形板與密封片的間隙。如某臺600Mw機組要求冷端間隙約54mm，當空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子在熱態(tài)發(fā)生蘑菇狀變形時，這個間隙變小，漏風(fēng)量就減少了，也就是采用預(yù)先留出膨脹量的方法。同時，應(yīng)對吹損或磨損的密封片進行更換，并定期檢查此間隙值。

50對軸向密封，旁路密封和中心筒密封系統(tǒng)也應(yīng)定定檢查問隙值，及時更換磨損部件，以減少漏風(fēng)。據(jù)測算，一臺300Mw機組，漏風(fēng)率每減小1％，全年即可節(jié)能折合人民幣百余萬元，可見其經(jīng)濟效益十分可觀。近年來，國外一些公司將空氣預(yù)熱器分為48個隔倉結(jié)構(gòu)，比我國24個隔倉結(jié)構(gòu)密封效果要好得多。因為冷熱端徑向、軸向密封片為24片時，運行中，某一時到起密封作用的基本上只是一片；而改為48片后，可保證每一時刻都有2片密封片起密封作用，漏風(fēng)阻力增加，密封效果明顯改善?？磥?，采用多隔倉可明顯改善密封效果。

51回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的特點：優(yōu)：結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間較??；金屬用量小，重量輕；受熱面溫度較管式高，不易低溫腐蝕。缺：漏風(fēng)嚴重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜?！襁m用：高參數(shù)大容量鍋爐。

52問題：1）漏風(fēng)→管式≯5%→回轉(zhuǎn)式→設(shè)計良好時約為8%-10%→密封不好可達30%或更↑漏風(fēng)原因：是轉(zhuǎn)子、風(fēng)罩和靜子制造不良或受熱變形→使漏風(fēng)間隙↑2）積灰→原因是蓄熱板與煙氣通道狹窄積灰危害：傳熱↓→流阻↑→嚴重時甚至將氣流通道堵死措施：在預(yù)熱器受熱元件上、下兩端裝有吹灰裝置→吹灰介質(zhì)通常采用過熱蒸汽或壓縮空氣→如積灰嚴重也可采用水沖洗

53圖9.32吹灰

54圖9.27預(yù)熱器的吹灰裝置1—靜子2—蒸汽管3—曲柄連桿裝置4—上部吹灰器5—密封裝置6—下部吹灰器

55第三節(jié)空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕及對策煙氣當中的水蒸汽和硫酸蒸汽進入低溫受熱面時、與溫度較低的受熱面金屬接觸、并可能發(fā)生凝結(jié)而對金屬壁面造成腐蝕。對管壁溫度較低的管式空氣預(yù)熱器的低溫段和金屬溫度較低的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器冷端，均是容易發(fā)生低溫腐蝕的部位。對管式空氣預(yù)熱器低溫腐蝕，將使管壁穿孔，使大量空氣漏入煙氣中，造成送風(fēng)量不足、爐內(nèi)不完全燃燒熱損失增加、鍋爐熱效率降低。

56低溫腐蝕：指硫酸蒸汽凝結(jié)在受熱面上發(fā)生的腐蝕→也稱硫酸腐蝕→一般出現(xiàn)在空預(yù)器冷端危害：1）導(dǎo)致受熱面破壞泄漏→使大量空氣漏入煙氣中→影響鍋爐燃燒→引風(fēng)機負荷↑→電耗↑2）腐蝕同時→出現(xiàn)低溫粘結(jié)積灰→使θ排煙↑→引風(fēng)阻力↑→鍋爐出力↓→甚至強迫停爐清灰3）腐蝕嚴重→導(dǎo)致受熱面更換→造成經(jīng)濟損失

57一、影響低溫腐蝕的主要因素l．SO3的形成燃料當中的硫在燃燒時形成SO2，在高溫下，被分解的自由氧原于[0］與SO2作用生成SO3。因此，火焰溫度越高、過量空氣系數(shù)較大，生成的SO3也會越多。而SO3與水蒸汽作用會形成硫酸蒸汽。酸露點：煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度稱為酸露點或煙氣露點。當金屬溫度低于或接近酸露點時，硫酸蒸汽就會凝結(jié)下來腐蝕金屬，并可能大量粘灰．形成堵灰。

58煙氣當中的硫酸蒸汽主要來自燃燒反應(yīng)形成的SO3，以及灰中硫酸鹽分解形成的SO3，但后者較少，是次要因素。煙氣中SO3的含量往往代表了對受熱面腐蝕的性能，并隨著燃料中硫含量的增加，煙氣中SO3含量也增加。2．煙氣露點由于煙氣中水蒸汽含量一般為10％一15％，其分壓力約為0．01一0．012MPa，水蒸汽的露點溫度僅為45—54℃。因此，現(xiàn)代鍋爐正常排煙溫度的范圍內(nèi)一般不會發(fā)生水蒸汽的凝結(jié)。

59酸露點(或煙氣露點)比水露點高得多，而且煙氣中硫酸蒸汽含量越高，其酸露點也越高，可達140—160℃，甚至更高。煙氣對受熱面的腐蝕常用酸露點的高低來表示，酸露點越高，說明在較高煙溫下硫酸蒸汽即可凝結(jié)，腐蝕也就越嚴重。而酸露點與燃料中含硫量及單位時間內(nèi)送入鍋爐內(nèi)總的硫量有關(guān)，兩者對酸露點的影響綜合起來，可以用收到基折算硫分Sar，zs來表示。顯然，Sar，zs值越高，燃燒生成的SO2越多，而SO3也將隨之增高，并使煙氣露點溫度升高。

60不同燃料、不同燃燒方式下，煙氣露點與折算硫分關(guān)系的工業(yè)試驗結(jié)果如圖10—23所示。由圖可知，燃用固體燃料時，煙氣中飛灰粒子所含的鈣和其它堿金屬化合物可吸收部分硫酸蒸汽，從而降低了煙氣中硫酸蒸汽的濃度，使酸露點也有所降低。綜合考慮燃料特性及燃燒方式影響的煙氣露點溫度的經(jīng)驗公式為

61當受熱面金屬溫度低于煙氣露點溫度時，硫酸蒸汽將在金屬表面凝結(jié)而引起腐蝕。運行中，應(yīng)使金屬溫度比煙氣露點高l0-20℃，可以減輕腐蝕；但這將引起排煙溫度升高，并使鍋爐熱效率下降。3．硫酸濃度和凝結(jié)較量煙氣中SO3所占的容積雖然很小，但只要少量的硫酸蒸汽存在，就會使煙氣露點明顯升高。這就使得硫酸蒸汽更容易凝結(jié)。

62剛開始凝結(jié)時，凝結(jié)液中硫酸濃度很大。隨著一部分硫酸蒸汽凝結(jié)下來，煙氣中硫酸蒸汽濃度會有所下降，煙氣露點也隨之降低。隨后，凝結(jié)的硫酸濃度也跟著下降。因此，受熱面上凝結(jié)的硫酸濃度是隨溫度降低而逐漸降低的。硫酸濃度對受熱面的腐蝕速度的影響如圖l0-24所示。即開始凝結(jié)時產(chǎn)生的濃硫酸對鋼材的腐蝕作用較輕，當濃度下降至56％時，腐蝕速度達最高。隨著硫酸濃度進一步降低，腐蝕速度也逐漸降低。

63實驗和實踐均表明，單位時間在管壁上凝結(jié)的硫酸量也是影響腐蝕速度的主要因素之一。一般當凝結(jié)酸量增加時，腐蝕速度也隨之加快。凝結(jié)酸量和腐蝕速度均與受熱面金屬溫度有關(guān)．如圖10—25所示。由圖10—25中可知，受熱面金屬溫度不僅會影響硫酸的凝結(jié)量，而且隨著金屬溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度將加快，腐蝕速度也會增加。

644．受熱面金屬溫度的影響實際上，受熱面金屬實際的腐蝕速度與硫酸蒸汽的凝結(jié)濃度和數(shù)量有關(guān)．而這又與金屬壁面溫度有關(guān)。圖10—26為某臺煤粉鍋爐的尾部受熱面腐蝕速度與管壁溫度的關(guān)系。由圖可知，腐蝕最嚴重的區(qū)域分為兩個：一個是壁溫在水露點附近腐蝕速度較快的區(qū)域；一個是金屬壁溫約低于酸露點15℃附近的區(qū)域。在水露點和酸露點之間金屬壁溫不太高的區(qū)域，有一個腐蝕較輕的安全區(qū)，此區(qū)域內(nèi)腐蝕速度較低。

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661、圖中A點為受熱面金屬壁溫達煙氣露點時，硫酸蒸汽開始凝結(jié)，但由于酸量較少，且硫酸濃度較高，雖然壁溫較高，而腐蝕速度較低；2、B點為壁溫降低而硫酸凝結(jié)量多且濃度也降低、腐蝕速度逐漸達最大的強烈腐蝕濃度區(qū)；3、隨著壁溫降至C點，凝結(jié)硫酸量減少，且濃度也降至弱腐蝕濃度區(qū)，此區(qū)腐蝕速度達到最低。4、當壁溫降至水露點對，除硫酸蒸汽外，水膜與煙氣中SO2作用，會生成亞硫酸溶液H2SO3，而且煙氣中鹽酸HCl也會溶于水中，它們均會對金屬造成腐蝕作用。因此，雖然金屬壁溫較低，但腐蝕速度又加快。

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68二、減輕和防止低溫腐蝕的措施1．提高空氣預(yù)熱器金屬壁面溫度由式(10—2)可知，提高空氣預(yù)熱器壁溫可減少硫酸蒸汽凝結(jié)量并減緩低溫腐蝕。而壁溫提高，則需要提高排姻溫度和入口空氣溫度，這將使排煙熱損失提高，并使鍋爐熱效率降低。實際上，提高空氣預(yù)熱器壁溫最常用的方法是提高入口空氣溫度．常采用如下2種方法。

69(1)熱風(fēng)再循環(huán)。將空氣預(yù)熱器出口的部分熱風(fēng)通過管道再送回空氣預(yù)熱器入口，使空氣預(yù)熱器入口空氣溫度升高，并提高金屬壁面溫度，如圖l0-27(a)、(b)所示。圖l0—27所示為管式空氣預(yù)熱器的系統(tǒng)、但對回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器也同樣適用。此方法可使冷空氣溫度達到50一65℃，使鍋爐效率下降的不太多。對燃用高硫煤的鍋爐，當煙氣露點溫度較高時，此方法可能不會滿足空氣溫度需要提高的程度，否則鍋爐效率將會下降較多。

70(2)加暖風(fēng)器。在空氣預(yù)熱器和送風(fēng)機之間加裝暖風(fēng)器作為前置式空氣預(yù)熱器，如圖10—27中(c)所示。暖風(fēng)器是利用汽輪機抽汽加熱空氣的管式加熱器，通過調(diào)節(jié)蒸汽流量來改變空氣出口溫度，而暖風(fēng)器出口處蒸汽應(yīng)全部凝結(jié)成水。這種方法也會使排煙溫度提高，鍋爐熱效率下降。但由于它利用了汽輪機的抽汽，減少了汽輪機的冷源損失，提高了熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性，也即提高了循環(huán)熱效率，使全廠經(jīng)濟性下降不多。無論是采用熱風(fēng)再循環(huán)，還是采用暖風(fēng)器，均會使風(fēng)機電耗增加。

712．采用熱管式空氣預(yù)熱器熱管式空氣預(yù)熱器是近年來在一些火電廠采用的新設(shè)備，目前主要采用重力式鋼水熱管。熱管外殼是能承受一定壓力的細長圓鋼管，管內(nèi)保持約l0-14Ps的真空度，管內(nèi)充有一定量的水作為傳熱介質(zhì)。當煙氣對熱管加熱對，管中水受熱蒸發(fā)并在放熱段放熱．蒸汽凝結(jié)成水又流回加熱段再次吸熱蒸發(fā)，反復(fù)循環(huán)。如圖10—28和圖l0—29所示，熱管可以垂直布置或傾斜布置。

72圖l0—28是熱管作為管式空氣預(yù)熱器的前置式預(yù)熱器，也可以用熱管將管式空氣預(yù)熱器最下面一個置換段受熱面全部用熱管式空氣預(yù)熱器代替，這樣，煙氣側(cè)和空氣側(cè)漏風(fēng)量幾乎為零。這是因為，熱管是緊密固定在煙氣通道和空氣通道之間的隔板上．空氣側(cè)不易發(fā)生腐蝕，煙氣側(cè)有個別熱管腐蝕損壞也不會造成漏風(fēng)。熱管空氣預(yù)熱器一般故障較少，運行時間長。但造價較貴。圖10—29的方式即可用于管式空氣預(yù)熱器作為置換段，也可以代替回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

733，采用耐腐蝕材料為減輕空氣預(yù)熱器冷端受熱面的低溫腐蝕，在燃用高硫分燃料的鍋爐中，A、管式空氣預(yù)熱器的低溫級置換段可用耐腐蝕的玻璃管或其它耐腐蝕材料制作的管子。B、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的冷端受熱面可采用耐腐蝕的搪瓷、陶瓷或玻璃等材料制造。采用引進技術(shù)制造的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的冷端受熱面．大多采用耐腐蝕的低合金鋼材CORTEN鋼制造，并將底部框架制成可以拆除式，以便于更換和檢修冷端受熱面。

744，采用低氧燃燒在保證完全燃燒或不降低鍋爐燃燒效率的條件下，適當降低燃燒所用的空氣量，即低過量空氣系數(shù)的燃燒。這可使煙氣中過剩氧減少，從而生成的SO3容積減少，使煙氣露點降低，減輕低溫腐蝕。國外在燃油鍋爐中已經(jīng)將過量空氣系數(shù)降至1．05或更低。燃煤鍋爐采用此方法則需采用配風(fēng)更加合理的燃燒器和較先進的自動控制裝置，否則，可能引起不完全燃燒熱損失增加。減少鍋爐各處的漏風(fēng)也是減少煙氣中剩余氧的重要措施，也會不同程度地減輕腐蝕。

755．采用降低露點或抑制腐蝕的添加劑目前，使用添加劑的方法在燃油鍋爐和沸騰爐中已經(jīng)取得了一定的效果?？捎梅蹱钍沂烊肴剂现?，直接收入爐膛內(nèi)燃燒，使煙氣中SO3與石灰石發(fā)生反應(yīng)，生成CaSO4和MgSO4，使煙氣中硫酸蒸汽分壓力下降并減輕腐蝕。但反應(yīng)生成的硫酸鹽為松散粉塵，會使受熱面污染加重，影響傳熱效率。而煙氣中粉塵增加使受熱面磨損加重，應(yīng)采取相應(yīng)的吹灰和防磨措施。

766．燃料脫硫煤中硫化物有相當部分以黃鐵礦的形態(tài)存在，可在煤粉制備前利用重力分離方法將其分離出來，以減少煤中的含硫量。因為有機硫難以去除，所以這種方法只能除去煤中一部分硫。燃料的其它脫琉技術(shù)尚在研究中。應(yīng)指出的是，采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器也是一個減輕腐蝕的措施。因為它是煙氣和空氣交替沖刷受熱面，當煙氣通過時，有硫酸蒸汽在受熱而上凝結(jié)；而空氣通過時，不但沒有硫酸蒸汽的凝結(jié)，反而因空氣中水蒸汽分壓力低使凝結(jié)在受熱面上的硫酸蒸發(fā)，使凝結(jié)酸量減少，而且因為空氣是在吸熱而使壁溫下降，酸液對腐蝕速度也在降低，使腐蝕有所減輕。

77第四節(jié)空氣預(yù)熱器的堵灰及對策一、堵灰機理硫酸蒸汽在受熱面上的凝結(jié)，不僅會造成低溫腐蝕，而且還會造成受熱而積灰．嚴重時造成堵灰，使通風(fēng)電耗增加、漏風(fēng)量增加，導(dǎo)致鍋爐效率降低。運行實踐表明，腐蝕和積灰是互相影響的，而且是相且促進的。因為當煙氣或受熱面壁溫達露點時，受熱面上開始結(jié)露，煙氣中灰粒子便更容易粘在受熱面上形成積灰。這種積灰過程稱為粘聚性積灰。

78而凝結(jié)的酸液與積灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起灰硬化，嚴重時就會堵塞通道，形成堵灰。用吹灰器已難以清除。此時，通風(fēng)阻力增加、受熱面吸熱串降低、排煙溫度升高，鍋爐效率下降，嚴重時，會造成堵灰面積過大而需要停爐清除堵灰。

79在粘結(jié)反應(yīng)中，少量的堿金屬硫酸鹽也起一定的作用，但不是主要作用。研究表明，當灰沉積物中硫酸鹽平均含量為25％，受熱面上硫酸沉積率為1mg／s時，運行1000h后，受熱面上灰沉積物厚度可達5—6mm。如果灰沉積物中含有過量酸，則沉積灰層相對潮濕松軟，可用水沖洗除掉。當空氣預(yù)熱器由于積灰或其他原因使煙溫增高，則沉積層中過量酸會蒸發(fā)，使灰干燥，形成難以用吹灰方法清除的灰層，造成堵灰。

80此外，在鍋爐啟動和停爐過程中，空氣預(yù)熱器冷端壁面溫度較低．有時達到水露點，甚至更低，使金屬表面結(jié)露，積灰量增加。此時，由于煙氣量較少、煙氣流速較低，進一步使積灰加重。若啟、停過程中投油穩(wěn)燃時，處于煤油混燒階段，燃燒不充分時產(chǎn)生的油垢將在受熱面上粘結(jié)，也會促進積灰過程的加劇。

81二、防止和減輕堵灰的措施1．提高受熱面的溫度設(shè)法提高空氣預(yù)熱器受熱面的溫度是防止煙氣在受熱面上結(jié)露、避開低溫腐蝕和減緩空氣預(yù)熱器沾污的最有效手段之一。如上節(jié)所述的熱風(fēng)再循環(huán)、加暖風(fēng)器、燃料脫硫和采用前置式熱管空氣預(yù)熱器等方法，均可減輕積灰。國內(nèi)外的鍋爐制造廠根據(jù)實踐經(jīng)驗總結(jié)出了不同燃燒方式時，受熱面允許酌最低溫度和燃料含硫量的關(guān)系曲線，如圖10—30和10—3l所示。

82只要受熱面在任何工況和季節(jié)條件下，均保持受熱面壁溫不低于圖中允許值，受熱面的低溫腐蝕和積灰將相對較輕。在鍋爐啟動或停爐時，采用熱風(fēng)再循環(huán)或者投入暖風(fēng)器，也可以將兩種方式結(jié)合使用，根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，可以有效地減輕腐蝕和積灰。圖10-32為采用10％熱風(fēng)再循環(huán)時，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器沾污明顯減輕的情況。因此，只要將空氣預(yù)熱器進口空氣溫度提高到80—l00℃，受熱面的沾污和腐蝕問題則可基本解決。

832．空氣預(yù)熱器的吹灰空氣預(yù)熱器可以用蒸汽或壓縮空氣吹灰，吹灰器分為橫向往復(fù)式和伸縮式，圖l0—10為吹灰器的一種布置方式。正常運行時，一般8h吹灰一次。吹灰介質(zhì)中的水分在吹灰時將會引起空氣器積灰加重，實際運行中發(fā)現(xiàn)比不吹灰時積灰更嚴重。運行實踐證明．用濕蒸汽吹灰的受熱面，每隔數(shù)月就需要用水沖洗一次。當改用過熱蒸汽吹灰后，可長達3年不需用水沖洗空氣預(yù)熱器。

84在鍋爐冷態(tài)啟動期間，為減少空氣預(yù)熱器受熱面的沾污，只有當吹灰蒸汽高于300℃時才允許投入吹灰器。對采用玻璃管的管式空氣預(yù)熱器，其吹灰蒸汽溫度要低于425℃，蒸汽壓力為lMPa。當本鍋爐自產(chǎn)蒸汽溫度不能滿足上述條件時，可采用啟動鍋爐的蒸汽作為吹灰介質(zhì)，否則不能投入吹灰器。投入吹灰器前，汽源和蒸汽管道應(yīng)先疏水，保證介質(zhì)完全干燥。

85對采用壓縮空氣吹灰的鍋爐，壓縮空氣應(yīng)經(jīng)脫水，否則可能引起受熱面沾污。在鍋爐啟動期間，只有當空氣預(yù)熱器的受熱面被加熱至某一規(guī)定的溫度水平之后，才能投入空氣吹灰器，否則，1、可能發(fā)生由于吹灰引起的受熱面過度冷卻，2、嚴重時．會造成回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱轉(zhuǎn)子變形而使漏風(fēng)量增加，3、可能造成水蒸汽凝結(jié)而使受熱面沾污加重。一般要求空氣出口溫度達150℃時，才允許投入空氣吹灰器。

863．空氣預(yù)熱器的水沖洗回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的冷端和熱端均裝有固定式多噴嘴水沖洗裝置，該裝置即可裝在空氣側(cè)，也可以裝在煙氣側(cè)。其水量、水壓和水溫可見本章第一節(jié)所述。水沖洗一般在鍋爐停爐檢修期間進行，在轉(zhuǎn)速降至0．25r／min條件下沖洗60h后，可將灰沉積物沖洗干凈。對運行狀態(tài)下的玻璃管空氣預(yù)熱器，可以用90℃左右的軟化水進行沖洗，并保持受熱面與水之間的溫度差小于100℃。

87對回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，也可以在鍋爐降負荷條件下，解列其中一臺回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，進行沖洗。此時，可利用尾部煙道中的擋板，將一臺空預(yù)器隔開，降低轉(zhuǎn)速后，進行沖洗。沖洗完畢后，用同樣方法對另一臺空氣預(yù)熱器進行沖洗。對管式空氣預(yù)熱器也可以用此法進行清洗。

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891）鍋爐配備兩臺回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。空氣預(yù)熱器應(yīng)為采用引進技術(shù)制造的三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，主軸垂直布置，煙氣和空氣以逆流方式換熱。2）空預(yù)器廠應(yīng)說明轉(zhuǎn)子采用的倉格結(jié)構(gòu)型式，蓄熱元件宜制成較小的組件，以便檢修和更換。倉格中宜預(yù)留增加蓄熱元件的空間，以便空氣預(yù)熱器長期使用后，達不到設(shè)計換熱效果時增加換熱面積。

903）空氣預(yù)熱器的冷段蓄熱元件應(yīng)采用低合金耐腐蝕的鋼板制作(需考慮后期脫硝的空間)，確保不腐蝕、不堵灰；冷段蓄熱元件鋼板厚度不小于1.2mm，熱段蓄熱元件鋼板厚度不小于0.6mm。并應(yīng)配置相應(yīng)的檢修平臺。6）空氣預(yù)熱器要求采用先進、可靠的密封系統(tǒng)，空氣預(yù)熱器要求采用徑向、軸向和環(huán)向密封系統(tǒng)，密封系統(tǒng)采用固定式密封技術(shù)。密封系統(tǒng)采用雙密封技術(shù)，空氣預(yù)熱器的的密封片采用不銹鋼材質(zhì)空預(yù)器廠應(yīng)重點說明制造密封系統(tǒng)的特點并提出保證的空氣預(yù)熱器一次風(fēng)和二次風(fēng)漏泄數(shù)值及減少漏風(fēng)所采取的措施。

9110）空氣預(yù)熱器應(yīng)裝設(shè)適用的吹灰器，并能滿足將來裝設(shè)脫硝裝置后的吹灰需要?？疹A(yù)器廠預(yù)留空氣預(yù)熱器所需的全部吹灰孔，空氣預(yù)熱器范圍內(nèi)的全部吹灰器由買方自行采購，但鍋爐廠應(yīng)無償負責(zé)與吹灰器廠家配合，合理布置空氣預(yù)熱器吹灰器，鍋爐廠須配供空預(yù)器范圍內(nèi)全部吹灰器所需的平臺和扶梯?？疹A(yù)器所有吹灰器用蒸汽由鍋爐廠提供，啟動時空預(yù)器吹灰所用的蒸汽買方提供，雙介質(zhì)吹灰器所用高壓水泵及管路系統(tǒng)由空預(yù)器廠設(shè)計供貨，高壓水源由買方提供。本工程擬采用暖風(fēng)器用于冷風(fēng)（冷一次風(fēng)及二次風(fēng)）加熱。

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