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锅炉空气预热器堵塞原因的分析及整改措施

2013年01月27 00:00:00 来源：中国制冷空调技术网

摘要：介绍SHL10-1.3锅炉空气预热器堵塞的原因分析，提出了整改措施，使锅炉恢复了正常运行。

1·空气预热器堵塞概况

沈重集团南10吨锅炉2006年夏季运行时，正压现象逐步严重，热效率大幅下降。经检查发现，空气预热器底部烟气出口50%以上管子被硫酸钙为主的硬化物堵塞。造成烟气通风截面积减小，阻力加大，导致锅炉正压燃烧。

工人在清理空气预热器的堵塞物时异常困难。整个修理班近10个人，用了一个月的时间，动用了电锤等工具才清理完毕，清理效果也不很理想。清理过程中发现管子腐蚀严重，虽然锅炉暂时投入运行，但造成空气预热器堵塞的情况必须从根本上加以解决，否则势必影响锅炉运行。

2·气预热器堵塞原因的分析

2.1空气预热器在锅炉中的作用

空气预热器一般安装在省煤器之后。它的作用是：利用烟气余热提高进入炉膛内的空气温度，从而提高炉膛温度，使辐射传热量增加，有利于燃烧灰分和水分较多的劣质煤；同时，降低锅炉排烟温度，但也相应增加了烟气阻力。这台锅炉使用的是立式管式空气预热器，安装型式如下图。

南10吨锅炉为天津锅炉厂生产，原设计为饱和蒸汽锅炉。2004年，根据生产需要，改为过热蒸汽锅炉。在其它部分不变的基础上加装了一套过热器。

所用燃煤为阜新产沫煤，热值≤17585千焦/千克，灰分≥30%，比较高，含硫量也比较高。

2.2空气预热器堵塞原因分析

1）锅炉在燃用高硫分、高灰分、高水分的燃料时，在空气预热器冷段形成的硬化结灰-也就是低温粘结灰的情况较为严重。原因是：燃料中的硫分在燃烧后，大部分形式SO2进入烟气中，而部分SO2又会再氧化生成SO3，SO3和烟气中的水蒸气结合形成硫酸蒸汽。由于空气预热器处于排烟温度及冷风入口温度都较低，以至管壁温度偏低。当管壁温度低于硫酸蒸汽的露点时，硫酸蒸汽就会凝结在壁面上，粘结烟气中的灰分后形成低温粘结灰。

烟气中的水蒸气的露点约在30℃~60℃之间，一般是不容易结露的。但是，烟气中的SO3与水蒸气结合形成是硫酸蒸汽会使烟气露点大大超高，可达90℃~150℃，比较容易结露。

2）通过对以上数据的分析，结合这台锅炉的运行状况可以看出，气预热器堵塞的原因有以下两条：

（1）燃料中含硫和灰分都比较高。提高了烟气的露点；

（2）这台锅炉的过热器是后增加的。而其它部分没有相应的改变。降低了空气预热器入口处的烟气温度。实际工作中，测得空气预热器出口排烟温度在140℃左右，小于含硫量高的烟气露点的上限150℃。

总结分析：这台锅炉烟气含硫量、灰分比较高，而排烟温度低于露点。所以造成了空气预热器底部被硫酸钙硬化物堵塞。同时造成金属管壁的严重腐蚀。

3·整改措施

为减轻和防止低温粘结灰的堵灰及腐蚀可从两方面着手：一是减少烟气中SO3的含量，以降低露点温度并减少硫酸蒸汽的凝结量。二是提高受热面的壁温，使之高于烟气露点。由于企业条件限制，使用的燃料—阜新沫煤无法更换。过热器还要继续使用，所以降低露点不现实。只有从提高排烟温度即提高空气预热器出口温度，使之高于露点温度，着手进行整改。

经过反复论证，决定重新设计空气预热器，适当降低空气预热器的换热面积，提高排烟温度。

3.1设计原始数据

实测原空气预热器进口烟气温度：230℃。

& nbsp; 出口烟气温度：140℃。

烟气流量Q=49 000m3/h。

原空气预热器由Φ38*1.65-2500钢管制作，总计550根换热表面积为：Ｓ=л*38÷1000*2.5*550=164.1m3新设计空气预热器进口烟气温度：230℃。

出口烟气温度设定在155℃（＞150℃露点上限）烟气流量不变，仍为49 000m3/h。

3.2设计计算

此计算采用近似方法。

考虑的依据是：气体对气体的换热是十分困难的。因为气体对壁面的放热系数很低，增加放热系数的方法就是扩大换热表面。

因新设计的换热器与原换热器结构形式完全相同，故主要考虑减小换热表面积，达到提高出口烟气温度的效果。

1）换热量计算