浅析回转式空气预热器局部漏风对堵塞的影响

张玉龙

（酒钢集团宏晟电热公司，甘肃嘉峪关 735100）

2015 年12 月11 日环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发［2015］164 号），明确要求到2020 年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放。某燃煤电厂350 MW 发电机组，采用东方锅炉（集团）股份有限公司制造的DG-1208/25.4-II4 型超临界直流锅炉，配置2 台型号为LAP11284/2400 回转式空气预热器，采取SCR 脱硝方式。2019 年全面完成机组超低排放改造，实现烟尘、二氧化硫、氮氧化物超低排放。

随着超低排放改造环保参数达到超低排放控制标准，该电厂陆续出现了空气预热器不均匀堵塞的问题，由于空气预热器堵塞且堵塞不均匀给机组安全稳定经济顺行带来了诸多问题。

（1）同等工况下引风机运行出力增加，达出力上限，风机进入不稳定运行区间，出现风机喘振、失速事故，限制机组带负荷能力和安全运行。

（2）在风烟系统作用下炉膛压力出现周期性大幅度波动，给锅炉燃烧稳定性造成巨大威胁。

（3）造成一次风压周期性波动，直吹式制粉系统风量跟随波动，从粉尘防爆角度考虑严重威胁制粉系统运行安全。

（4）锅炉风烟系统阻力大幅度增加，转机电耗上升，机组运行经济性降低。

（5）阻力增加，进一步促使空气预热器漏风率的增加，对机组运行经济性的影响造成叠加作用等问题。

根据SCR 脱硝技术原理，在催化剂作用下，向280～420 ℃烟气中喷入氨，将NOx 还原成N2和H2O。该方法存在烟气中残存一定量的氨，与烟气中的SO2反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵在147～280 ℃环境下呈熔融粘稠状态。大型燃煤发电机组沿烟气流向脱硝系统后便是空气预热器，且空气预热器的工作环境温度恰与硫酸氢铵“液态”温度相交集，极易造成空气预热器堵塞。［1］

该电厂#2 机组停机检修发现空气预热器蓄热元件冷端不同程度堵塞，细致检查发现最外圈蓄热元件堵塞异常严重，且空气预热器冷端外圈径向密封有明显破损、环向密封有部分变形。见图1、2。结合机组检修对空气预热器蓄热元件进行高压水冲洗，空气预热器破损密封稍作修复，机组启动后很快出现空气预热器再次堵塞系列问题。

图1 空气预热器冷端蓄热元件堵塞情况

图2 空气预热器冷端径向、环向密封破损情况

根据停机检查空气预热器冷端蓄热元件堵塞及其密封破损情况，分析判断由于空气预热器冷端局部密封破损造成漏风率增大，导致空气预热器冷端蓄热元件堵塞。［2］为进一步验证分析判断的准确性，在原有8.4 m 宽烟道布置的3组测试孔的基础上均等增加3组测试孔，增加测试密度，以便准确反应空气预热器径向更小区域漏风情况。见图3。

图3 空气预热器径向漏风率测试孔布置图

根据该电厂#2 机组空气预热器漏风率测试孔测量氧量结果以及锅炉空气预热漏风率计算公式得出空气预热器径向各区域漏风情况。见表1。

表1 空气预热器径向区域漏风测试记录表 %

锅炉空气预热漏风率计算公式：

入口过剩空气系数a′=21/（21-入口氧量）

出口过剩空气系数a′′=21/（21-入出氧量）

空气预热器漏风系数△a=a′′-a′

空气预热器漏风（%）AL=△a÷a′×90%

根据该电厂停机对空气预热器整体检查以及在线漏风率测试情况分析，空气预热器密封局部破损，增加了局部漏风率，空气预热器运行过程中，低温送风通过空气预热器密封破损部位漏入烟气侧，造成局部烟气大幅度降温，达到硫酸氢氨由气态变为液态的相变条件，硫酸氢铵富集沉积在空气预热器冷端蓄热元件波纹板内部，最终造成空气预热器局部快速堵塞。［3］

大型燃煤电厂随超低排放改造日益深入，除硫酸氢氨直接造成的空气预热器堵塞外，空气预热器的漏风也是间接造成空气预热器堵塞的重要影响因素，尤其空气预热器局部密封劣化常常被忽视，反观该电厂#2 机组空气预热器堵塞情况，空气预热器局部径向、环向密封损坏正是空气预热器快速堵塞的根源。为保证机组长周期稳定运行，遏制、减缓空气预热器堵塞发展速率，除控制脱硝系统氨逃逸率、定期对空气预热器蓄热元件冲洗疏通外，通过对空气预热器密封元件检查、修复、升级改造，保证空气预热器全区域漏风率在合格范围内，降低局部漏风率是抑制空气预热器快速堵塞的一项有效措施。［4］

空气预热器作为大型燃煤电厂锅炉核心部件，空气预热器运行情况直接影响锅炉运行的安全性与经济性，科学合理的进行空气预热器漏风率的测试，可以有效指导运行调整、设备检修维护，提升设备运行可靠性。