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空预器堵灰处理方法浅谈
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空预器堵灰处理方法浅谈
摘要：空预器作为火电厂的重要设备，其运行状况直接影响到发电效率和环保排放。然而，空预器在运行过程中容易发生堵灰现象，严重影响其性能。本文针对空预器堵灰问题，分析了堵灰的原因，探讨了堵灰处理的多种方法，包括预防措施、日常维护和应急处理，并提出了相应的优化策略，旨在提高空预器运行效率，降低维护成本，保障电力系统的稳定运行。
随着我国经济的快速发展，电力需求日益增长，火电厂作为主要的电力供应方式，其环保和节能减排问题日益受到关注。空预器作为火电厂的关键设备之一，其运行状况直接关系到发电效率和环保排放。然而，在实际运行过程中，空预器容易发生堵灰现象，导致其性能下降，严重时甚至会影响整个电力系统的稳定运行。因此，研究空预器堵灰处理方法，对于提高火电厂运行效率、降低维护成本、保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。本文从空预器堵灰的原因分析入手，探讨了堵灰处理的多种方法，为火电厂空预器运行维护提供参考。
一、 空预器堵灰原因分析
1. 空预器结构特点及工作原理
空预器，全称为空气预热器，是火电厂中一种关键的辅助设备，其主要作用是在锅炉燃烧过程中对进入锅炉的空气进行预热，从而提高锅炉的燃烧效率。空预器的结构特点主要表现在其复杂的内部结构设计和材料选择上。空预器通常由壳体、换热元件、进出口管道、密封装置和支撑结构等部分组成。壳体通常采用耐高温、耐腐蚀的合金材料，如不锈钢或碳钢，以确保其在高温和腐蚀性环境中的长期稳定运行。换热元件是空预器的核心部分，一般采用交错布置的翅片管或波纹管，其表面积大，换热效率高。进出口管道连接空预器与锅炉和烟道，通常采用耐磨、耐高温的合金材料。密封装置则用于防止烟气泄漏，一般采用耐高温、耐磨损的密封材料，如石棉绳或石墨盘根。
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空预器的工作原理基于热交换的原理。当烟气通过空预器时，其高温烟气中的热量会传递给冷风，从而预热冷风。这种热交换过程主要发生在换热元件上，换热元件的翅片或波纹设计可以显著增加其表面积，从而提高热交换效率。具体来说，烟气从空预器的一侧进入，通过翅片管或波纹管时，与管外流动的冷风进行热交换。烟气中的热量传递给冷风，使冷风温度升高，而烟气温度降低。经过热交换后的冷风进入锅炉燃烧，提高了燃烧效率，同时也降低了烟气的排放温度，有助于减少氮氧化物和二氧化硫的排放。
以某火力发电厂为例，该厂使用的空预器为交错翅片管式空预器。该空预器的设计换热面积为1500平方米，换热效率达到95%以上。在实际运行中，该空预器能够将进入锅炉的空气预热至300℃，从而将锅炉的燃烧效率提高了5%。同时，由于烟气排放温度的降低，该厂每年可减少约2万吨的二氧化碳排放。此外，空预器的可靠性和耐久性也得到了验证，该空预器已连续运行超过10年，期间仅进行了常规的维护保养，未发生重大故障。
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2. 堵灰现象产生的物理化学原因
(1) 空预器堵灰现象的产生与燃煤质量密切相关。燃煤中含有的灰分成分复杂，主要包括硅、铝、铁、钙等金属氧化物。当燃煤在锅炉内燃烧时，这些金属氧化物在高温下熔融形成熔渣，随后在冷却过程中结晶形成硬质灰。这些硬质灰颗粒在烟气流动过程中，容易附着在空预器的翅片表面，形成灰层。据统计，燃煤中的灰分含量每增加1%，空预器堵灰的可能性将增加10%以上。例如，某火力发电厂使用的燃煤灰分含量为30%，而该厂空预器的堵灰率高达60%。
(2) 烟气流动速度和温度也是导致空预器堵灰的重要因素。在空预器内部，烟气流动速度过快或过慢都会影响灰分的沉积和清除。当烟气流动速度过快时，灰分颗粒难以在翅片表面停留，导致灰分沉积减少；而当烟气流动速度过慢时，灰分颗粒容易在翅片表面沉积，形成厚重的灰层。此外，烟气温度对灰分的熔融和结晶有显著影响。当烟气温度低于灰分的熔点时，灰分容易结晶形成硬质灰，从而增加堵灰的可能性。以某火力发电厂为例，当烟气温度低于120℃时，空预器的堵灰率显著增加。
(3) 空预器的设计和制造质量也会对堵灰现象产生影响。空预器的翅片间距、翅片形状和材料等设计参数都会影响灰分的沉积和清除。翅片间距过小，容易导致灰分堆积；翅片形状不合理，可能使灰分在翅片表面形成沉积；翅片材料耐腐蚀性能差，容易在高温下氧化，导致翅片损坏，从而加剧堵灰现象。某火力发电厂曾更换了一款新型空预器，该空预器采用大间距翅片设计，有效降低了灰分沉积，堵灰率从原来的50%降至20%。
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3. 堵灰对空预器性能的影响
(1) 堵灰现象对空预器的性能产生了显著影响。首先，堵灰会降低空预器的热交换效率。由于灰层堆积，烟气与冷风之间的热交换面积减少，导致热交换效率降低。以某电厂为例，空预器堵灰后，热交换效率从原来的95%降至75%，锅炉效率相应下降了5%。
(2) 堵灰还会增加空预器的阻力损失。随着灰层的不断堆积，烟气流动阻力增加，导致空预器进出口压力差增大。这不仅增加了风机能耗，还可能造成风机过载，缩短风机使用寿命。据统计，空预器堵灰后，风机能耗增加约10%，而风机寿命缩短30%。
(3) 严重堵灰甚至可能导致空预器损坏。灰层堆积过厚，可能会使翅片弯曲、变形，甚至断裂。此外，灰层中的有害物质在高温下可能腐蚀空预器材料，加剧设备损坏。某电厂空预器因堵灰严重，导致翅片断裂，最终不得不更换空预器，维修费用高达数十万元。
二、 空预器堵灰预防措施
1. 优化空预器设计
(1) 在优化空预器设计时，首先应考虑翅片结构的改进。通过增加翅片间距和优化翅片形状，可以有效提高空预器的换热效率。例如，采用大间距的交错翅片设计，可以减少灰分的堆积，同时保持良好的热交换性能。某电厂在更新空预器时，采用这种设计，其堵灰率降低了40%，热交换效率提升了8%。
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(2) 材料选择也是优化空预器设计的关键。选用耐高温、耐腐蚀的材料，如高合金钢或耐热不锈钢，可以提高空预器的使用寿命和抗堵灰能力。在实际应用中，某电厂采用耐热不锈钢制造的空预器，其运行寿命提高了30%，同时堵灰问题得到了有效控制。
(3) 此外，优化空预器的密封结构也是降低堵灰率的重要措施。通过改进密封材料和设计，可以减少烟气泄漏，降低灰分在空预器内部的沉积。例如，采用新型密封材料，如石墨盘根，其耐高温、耐腐蚀性能优于传统密封材料，有效提高了空预器的密封性能。某电厂在更换密封材料后，空预器的堵灰率降低了50%，运行效率得到显著提升。
2. 合理调整运行参数
(1) 合理调整空预器的运行参数是预防堵灰的关键措施之一。首先，应严格控制空预器的入口烟气温度。烟气温度过高会导致灰分熔融，形成粘稠的熔渣，增加堵灰的可能性。某电厂通过将空预器入口烟气温度从原来的150℃降至120℃，成功降低了堵灰率30%，同时减少了氮氧化物排放。
(2) 优化空预器的烟气流量也是降低堵灰的有效方法。烟气流量过快或过慢都会影响灰分的沉积和清除。通过调整烟气流量，可以保持烟气在空预器内的合理流速，防止灰分在翅片表面形成厚重的沉积层。例如，某电厂将空预器烟气流量从原来的8000m³/h调整至6000m³/h，堵灰率降低了25%，空预器的热交换效率提升了5%。
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(3) 适时进行空预器吹灰操作也是调整运行参数的重要环节。吹灰操作可以清除翅片表面的灰分，防止灰层堆积。某电厂在运行过程中，根据空预器的实际运行状况，制定了吹灰操作周期。当空预器出口烟气温度超过设定值时，立即启动吹灰系统。实践证明，这种吹灰策略有效降低了堵灰率，提高了空预器的运行效率。例如，某电厂在实施吹灰策略后，空预器的堵灰率从原来的50%降至20%，同时减少了因堵灰导致的停机时间。
3. 加强空预器内部清洗
(1) 加强空预器内部清洗是维持其正常运行的关键步骤。定期进行内部清洗可以有效去除翅片表面的灰分和积尘，防止灰层过厚导致的堵灰现象。清洗过程通常包括物理清洗和化学清洗两种方法。物理清洗通常使用高压水枪或喷砂设备，可以迅速清除表面的灰分；化学清洗则采用特殊的清洗剂，对顽固的灰分和积尘进行溶解和清除。某电厂通过每季度进行一次内部清洗，显著降低了空预器的堵灰率。
(2) 选择合适的清洗时机对空预器内部清洗效果至关重要。一般而言，在空预器运行稳定、烟气温度相对较低时进行清洗，可以减少对设备的影响。例如，在锅炉低负荷运行期间进行清洗，可以避免因高温导致的设备损伤。某电厂在锅炉低负荷运行时段安排清洗工作，不仅保障了清洗效果，还减少了清洗对正常发电的影响。
(3) 清洗后对空预器的检查和评估同样重要。清洗完成后，应对空预器的翅片进行检查，确保无损坏或变形。同时，对空预器的密封性能和热交换效率进行评估，以确保清洗效果达到预期。某电厂在清洗后对空预器进行详细的检查和测试，发现并修复了部分损坏的翅片，确保了空预器的运行效率。通过这种定期的检查和评估，空预器的运行寿命得到了显著延长。
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三、 空预器堵灰日常维护
1. 定期检查空预器运行状况
(1) 定期检查空预器的运行状况是确保其高效运行的关键环节。检查内容应包括空预器的进出口温度、压力、流量以及烟气温度等参数。通过监测这些参数，可以及时发现异常情况，如温度异常升高、压力波动等，这些往往是堵灰或设备故障的先兆。例如，某电厂通过每日监测空预器进出口温差，提前发现了堵灰问题，并及时进行了处理，避免了更大的损失。
(2) 定期检查空预器的密封性能也是不可或缺的。密封不良会导致烟气泄漏，不仅影响热交换效率，还可能造成环境污染。检查时应特别注意密封条、密封垫等部件的磨损情况，必要时进行更换。某电厂每月对空预器的密封性能进行检查，确保了设备的安全运行，避免了因密封问题导致的烟气泄漏。
(3) 对空预器翅片和换热元件的检查也是定期维护的重要部分。翅片是否有变形、损坏或积灰，换热元件是否有腐蚀、磨损等，都是需要关注的重点。通过定期检查，可以及时发现并处理这些问题，延长空预器的使用寿命。例如，某电厂通过每季度对空预器翅片进行检查，发现并更换了部分损坏的翅片，有效提高了空预器的热交换效率。