空预器及其运行

空预器及其运行第一节空气预热器的型式空气预热器是利用烟气余热加热燃烧所需要的空气的热交换设备。

1、作用：

1）↓θ排烟→η锅↑→因随蒸汽参数↑→回热循环中用汽机抽汽加热→t给水越来越↑→单用省煤器难将θ排烟↓到合适温度→故用空预器进一步↓θ排

2）改善燃料的着火条件和燃烧过→q3↓q4

↑3)热空气进炉膛→↓空气吸热量→利于炉膛燃烧温度↑→强化炉膛的辐射4)热空气作为煤粉炉制粉系统的干燥剂和输送介质

分类：空气预热器按其换热方式，可分为传热式和蓄热式(再生式)两大类，

1、传热式是指空气和烟气各有自己的通路，热量连续地通过传热面由烟气传给空气，根据结构称为→管式

2、蓄热式是烟气和空气交替通过受热面，当烟气通过此受热面时、受热面金属被加热而将热量蓄积起来，当空气通过时，金属将热量释放并加热空气．这样反复交替，故又称为再生式空气预热器。根据结构称为→回转式

二、管式

Ⅰ、按材料来分：→钢管式

→铸铁式

→玻璃管式

Ⅱ、按布置方式分：

立式：立式钢管式应用多→其结构简单，制造方便，漏风↓→体积↑→耗钢材

→大型锅炉及t空气↑时→尾部受热面布置困难→用于中小容量锅炉

卧式：卧式钢管式→空气在管内流→烟气在管外横向冲刷

→t壁＞t壁立+（10-30）℃→利于减轻烟气侧低温腐蚀

→易堵灰→一般在燃多重油炉用→并配钢珠吹灰

W烟=8-12m/sW空气

=6-10m/s

一、管式空气预热器管式空气预热器常用于中型以下锅炉、它是由直径40—51mm、壁厚为1．25—1．5mm的有缝薄钢直管与错列开孔的上、下管板焊接而成，形成立体管箱。对燃煤锅炉，烟气在管内纵向流动，空气在管外空间横向流道，形成交叉换热，如图10—l所示。

为使传热更接近于逆流传热，常采用如图10-2所示的多次交叉型式，即在管箱中加中间管板，形成多次交叉通道。

1、当管箱高度一定时，通道数增加，会使通道高度减小，使空气流动速度增大，流动阻力也会有所增加。采用多通道双面或多面进风，可使进风面增加、空气阻力减小。采用合理的烟气流速，不仅可以提高空气预热器烟气侧的放热系数，而且有较强的自吹灰能力。一般空气预热器中，烟气流速取(10—14)m/s为宜。●按进风方式，管式空预器可分为：单面进风、双面进风。多道单面进风多道双面进风单道单面进风多道单面双股平行进风多道多面进风

为经济使用受热面，应使烟气侧放热系数等于空气侧放热系数。当流速相同时，横向冲刷管于的空气比纵向冲剧管子的烟气放热系数大，因而空气流速应比烟气流速低一些，才可使其放热系数相等，故空气流速应是烟气流速的0.4—0.55倍为宜。管式空气预热器的下管板承受整个管箱的重量,管箱由支架支承在锅炉钢架上。

错列布置的管子节距如图10-4所示，管于对角方向的最小间隙△＝S"2—d应不小于10mm。

△过大，会使管箱体积增大；△过小，会增加流动阻力.3.分类：管式空预器、回转式空预器。（1）管式空预器：●原理：烟气的热量通过管壁连续地传给空气。●工作过程：烟气自上而下在管内纵向通过；空气在管外横向冲刷。●管式空预器的特点：优：结构简单，制造、安装、检修方便，工作可靠，漏风小。缺：结构尺寸大，金属用量大。●管式空预器应用：中、小容量锅炉。

二、回转式空气预热器回转式空气预热器是大型火电厂锅炉常采用的设备．它是蓄热式(再生式)空气预热器。优点:与管式空气预热器相比，回转式空气预热器具有结构紧凑、节省钢材、耐腐蚀性好和受热面受到磨损和腐蚀时不增加空气预热器的漏风量等优点。这是因为，在相同体积内，回转式空气预热器可布置的受热面面积是管式空气预热器面积的6—8倍，而且采用的是比管式管壁更薄的波形钢板.在相同烟温条件下，回转式空气预热器受热面的壁温比管式的高，而且可以采用耐腐蚀材料，因此，腐蚀相对较轻。

回转式空气预热器最大的缺点是:

漏风量较大及对密封结构要求较高。受热面旋转的回转式空气预热器如图l0-5中所示。回转式空预器：属于再生式空预器。●工作原理：使烟气和空气交替地通过金属受热面来加热空气。●分类：按转动部件可分为受热面回转式空预器（容克式）、风罩回转式空预器（谬勒式）●国内600MW机组常用的三分仓受热面回转式空预器。

受热面波形板装于圆形简体内．圆形筒体被钢板分隔成若干个扇形仓格，每个扇形仓格内装满由金属薄板制成的波形板组件，波形板组件称为预热器蓄热板．如图10—6所示。蓄热板一·般由厚度0．5—1．25mm薄钢板轧制成波形板和定位板，并要求板上斜波纹与气流方向成300夹角，以便增强气流扰动而改善传热效果。定位板不仅可以蓄热，更为重要的是固定波形板，使之保持一定间距，使气流有一定的流通截面。由于烟气一般自上而下流动、因而圆形筒体内的蓄热板也自上而下具有不同的温度，一般蓄热板分三层安装.

最上部一层称为热端；中间一般也称为中间热端；最下部一层称为冷端。冷端由于烟气温度较低．容易发生低温腐蚀和粘聚性积灰；现代大容量锅炉的回转式空气预热器上、中两部分采用厚度0．6mm普通钢板制造的波形板；而下部则采用厚度为1．2mm的耐腐蚀钢板或其他耐磨蚀材料制造的蓄热板。回转式空气预热器中烟气通道一般占总受热面积的50％；空气通道占总面积的30％一40％；其余部分为密封区，用以防止漏风。

回转式空气预热器是一个转动机械，在动、静之间总要留一定间隙。在转动过程中，不可避免的会将部分空气带入烟气，这部分漏风称为携带漏风，漏风量一般不会超过1％.

由于空气为正压．烟气为负压，在压差作用下，空气会通过密封装置的间隙漏入烟气中，这部分漏风称为密封漏风，漏风量一般在8％一l0％之内。密封漏风是回转式空气预热器的主要漏风，它的大小取决于密封装置的严密程度，是回转式空气预热器运行中的主要问题之一。危害：漏风不仅会使排烟热损失增大、通风电耗增加，严重时会造成炉膛内助燃空气量不足，从而影响锅炉的出力

回转式空气预热器根据转动部件不同，分为受热面旋转式和风罩旋转式两种。

1．受热面旋转的空气预热器受热面旋转的空气预热器如图10—5所示。这种空气预热器的受热面筒体是转动的，称为转子，它由中心轴和上下部轴承、径向和横向隔板及内部装置的蓄热板组成。由密封区将烟气和空气隔开。转子转动时，烟气区蓄热板被加热，转至空气区放热并加热空气。其转速一般为2—4r／min。

径向隔板将转子划分为若干个扇形空间，横向隔板将扇形空间划分为若干个扇形仓格，蓄热板预先组装成扇形组件。锅炉安装时，逐个将组件放入扇形仓格，由转子下端的支承杆支承。此种结构，给在腐蚀或磨损严重需要更换受热面时，带来极大的方便。每台空气预热器配置一套电驱动装置．该装置采用双动力源。除此之外，还配有采用保安电源的辅助驱动装置和手动盘车装置，以供厂用电中断或清洗预热器及检修时使用。空气预热器外壳呈八角形，转子上端为热端连接板，下部为冷端连接板，如图I0—7所示。

为减少漏风量，受热面旋转的空气预热器的密封系统由径向密封、轴向密封、旁路密封和转子中心筒密封等系统。另外，还设置了热态扇形板径向密封间隙控制系统，可自动跟踪并调节热端上部径向密封间隙，有效地减少了由于热态蘑菇变形引起的漏风量的增加。每台空气预热器在烟气侧装有伸缩式吹灰器和固定清洗装置，此装置兼作消防用。

2．风罩回转式空气预热器由于受热面回转式空气预热器转子质量大．使得文承轴承负载大。采用风罩旋转式空气预热器可解决上述问题，其结构如图10-8所示。此种空气预热器的受热面简体是不旋转的，称为静子。其结构与受热面旋转的筒体相同。上下同步旋转的风罩内为空气。风罩为“8”字形。它将静子截面分为烟气流动区、空气流通区及密封区三部分。

冷空气通过冷风道进入旋转的下风罩，自下而上流过受热面静子进入同步旋转的上风罩，此时，空气已被加热。由于烟气流动区为两个，静子受热面进行两次吸热和放热，其转速应比受热面旋转的空气预热器要慢一些。大容量机组常采用三分仓式空气预热器，而风罩回转式空气预热器多为双流道风罩转动式空气预热器，其结构如图10-9所示。②风罩回转式空预器（谬勒式空预器）：●原理：受热面和烟罩静止不动，风罩分上、下罩由电机带动同步旋转，风、烟交递通过受热面，经蓄热元件传传热。（受热面不动，风烟移动）

此时上、下风罩分内外两层同轴同步旋转。内层为一次风罩，外层为二次风罩，均为“8”字形。风罩回转式空气预热器的密封装置比受热面旋转的空气预热器更复杂，其烟气流通部分也装有吹灰装置，如图10—10所示。吹灰器使用的工质一般取自Ⅰ、Ⅱ级再热器之间．喷水减温器之前的蒸汽、蒸汽压力为4．3MPa，蒸汽温度为468．8℃，蒸汽需经减压至0．8MPa方可用于吹灰。

吹灰器设计值为：汽耗量为2800kg/h，汽压为0．7MPa，汽温为400℃，吹灰时间一般为2x30min，除在运行中吹灰外，还应在无负荷情况下用水进行清洗。第二节回转式空气预热器的漏风对策

回转式空气预热器的漏风主要包括携带漏风和密封漏风两种。其中携带漏风量较少、一般不会超过总风量的1％；主要漏风则是密封漏风。这主要取决于密封装置是否严密，以及烟气侧和空气侧的压差。设计和安装良好的回转式空气预热器，其密封漏风量一般为8％一10％；质量较差时，最高可达20％一30％。

这将引起送入炉膛的风量不足，严重时，将使锅炉出力下降。同时，由于风量不足，机械未完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失增加，使锅炉效率下降。由于供氧不足，还会形成还原性气氛，使灰渣熔点下降，严重时，会引起护膛结渣及高温腐蚀。漏风量增加，还会使送风机和引风机的电耗增大，同时造成排烟热损失增加，使锅炉热效率降低。为减少漏风，回转式空气预热器均装有密封装置：本章将以300Mw机组常采用的三分仓式受热面转动式空气预热器为例．介绍空气预热器的密封装置。

三分仓空预器如图10—11所示。三分仓圆周角分配如图10-12所示。三分仓式受热面转动空气预热器结构与二分仓式基本相同，只不过由三对扇形板形成的密封区将受热面分为一次风通道、二次风通道、烟气通道，每个密封区所占角度为15。’一次风通道所占角度35。，二次风通道为115。，烟气通道为165。。三分仓受热面转动的回转式空气预热器的密封系统由轴向密封、径向密封、环向密封三部分组成。

措施：装径、环和轴向密封

Ⅰ、轴向密封：作用：防空气通过转子外圆筒和外壳间的空隙漏入烟道

Ⅱ、径向密封：作用：防止和降低空气穿过过渡区漏入烟气通道

Ⅲ、周向密封：

→外周向作用：防空气通过转子外圆筒的上、下端面漏入外圆筒与外壳间的间隙再漏入烟道

→内周向作用：防空气通过轴的上、下端面漏入烟气通道

⑴径向密封系统是由热端扇形板、热端径向密封片和冷端扇形板及径向密封片组成，用于阻止热、冷端面与扇形板之间因压差而存在的漏风。径向密封片由螺栓固定在受热面径间隔板的冷热端部，如图10—13所示。它与扇形板共同组成径向密封系统。安装时，应通过调整径向密封片的高度，使之与扇形板保持合理的间隙即可。

⑵轴向密封装置由轴向密封片和轴向密封板组成，如图10—14所示。轴向密封片沿转子的轴向高度布置并由螺栓固定于扇形仓格径向隔板的轴向外缘，与转子一同转动。轴向密封板由三块弧形板和调整装置组成，弧形板装置在主壳体的与扇形密封板对应的轴向方向上，通过外部的螺栓来调整轴向密封板与轴向密封片的间隙，可防止空气从密封区转于外侧漏入烟气中，轴向密封板布置如图l0—15所示。

⑶环向密封装置也称为旁路密封，如图10-14中所示。环向密封在转子冷、热端面的整个外侧圆周上，由旁路密封片与“T”型钢组成.“T”字钢连接在转子外圆周的角钢上，旁路密封片由螺栓固定在转子外圆的静止部位。运行时，“T”字钢与转子一起转动，而旁路密封片是静止的。环向密封是为阻止空气沿转子外表面和主壳体内表面之间的动、静部件间隙通过的密封装置。⑷回转式空气预热器在热态运行时，烟气自上而下流动，烟气温度逐渐降低。空气自下而上流动，空气温度逐渐升高。此时转子上端温度较高而下端温度较低，分别称为冷端和热端。由于转子上下部温差使上端膨胀量大于下端膨胀量，再加上转子本身的重量，使转子发生了所谓蘑菇状变形，如图l0—16所示。冷热端的温差越大，蘑菇状变形越严重，转子与扇形密封板之间的间隙增大，漏风量将增加。

目前，大型锅炉采用的三分仓受热面旋转的空气预热器均装没有密封自动控制系统，能在不同工况运行对，将密封间隙控制在最小值，使漏风量达到最小。

密封自动控制系统由可弯曲扇形板、传感器机械传动和电气控制等部分组成。可弯曲扇形板由扇形板和支承粱两部分组成，如图10—17和图10—18所示。

可弯曲扇形板右侧在外力作用下可产生的变形曲线与转子受热时蘑菇变形曲线非常接近，使径向密封间隙控制在1mm之内，最大间隙不超过3．5mm，如图10—19所示。

可弯曲扇形板的外力由传动连接装置中的千斤顶施加．如图10-20所示。当千斤顶向下施加外力时，通过传动连接装置密封面就可以弯曲，形成与转子下垂时的形状近似一致的曲面。

大量的运行实践表明，造成回转式空气预热器漏风的最主要因素，是由于受热面蘑菇状变形引起热端扇形板与径向密封片间隙过大，此处漏风量占空气预热器漏风量的30％一50％。因此，应严格控制扇形板与径向密封片之间的间隙，使之在厂家允许的范围之内。间隙过大．漏风量增加；间隙过小，摩擦阻力增加，严重时可能发生卡涩现象。运行中，主要采取控制可弯曲扇形板向下或向上的移动量，使间隙在3．2mm之内为好。

此外，在回转式空气预热器安装或检修时，应保证热端端面在回转时上下摆动量≤2mm；转子边缘“T型钢的径向跳动量≤4mm；热端径向密封片高低不平度≤1mm，“T型钢上凸块高度应达3mm；扇形板提升机构杆件垂直度≤1mm。

造成回转式空气预热器漏风的另一个重要原因是冷端径向密封系统。由于冷端扇形板为不可弯曲和不可调的，发生蘑菇状变形时，会引起扇形板和密封片之间间隙改变，从而使漏风量改变。而且，空气预热器冷端为空气进口，空气压力比出口(热端)高，在压差作用下，漏风量也容易变大。

另外．空气预热器的吹灰器对冷端密封片造成的吹损使密封片成锯齿状，也导致漏风量增大。因此，在安装和检修时，应严格控制冷端扇形板与密封片的间隙。如某台600Mw机组要求冷端间隙约54mm，当空气预热器转子在热态发生蘑菇状变形时，这个间隙变小，漏风量就减少了，也就是采用预先留出膨胀量的方法。同时，应对吹损或磨损的密封片进行更换，并定期检查此间隙值。

对轴向密封，旁路密封和中心筒密封系统也应定定检查问隙值，及时更换磨损部件，以减少漏风。据测算，一台300Mw机组，漏风率每减小1％，全年即可节能折合人民币百余万元，可见其经济效益十分可观。近年来，国外一些公司将空气预热器分为48个隔仓结构，比我国24个隔仓结构密封效果要好得多。因为冷热端径向、轴向密封片为24片时，运行中，某一时到起密封作用的基本上只是一片；而改为48片后，可保证每一时刻都有2片密封片起密封作用，漏风阻力增加，密封效果明显改善。看来，采用多隔仓可明显改善密封效果。回转式空预器的特点：优：结构紧凑，占用空间较小；金属用量小，重量轻；受热面温度较管式高，不易低温腐蚀。缺：漏风严重，结构复杂。●适用：高参数大容量锅炉。问题：1）漏风→管式≯5%→回转式→设计良好时约为8%-10%→密封不好可达30%或更↑

漏风原因：是转子、风罩和静子制造不良或受热变形

→使漏风间隙↑2）积灰→原因是蓄热板与烟气通道狭窄积灰危害：传热↓→流阻↑→严重时甚至将气流通道堵死

措施：在预热器受热元件上、下两端装有吹灰装置

→吹灰介质通常采用过热蒸汽或压缩空气→如积灰严重也可采用水冲洗图9.32吹灰图9.27预热器的吹灰装置1—静子2—蒸汽管3—曲柄连杆装置4—上部吹灰器5—密封装置6—下部吹灰器第三节空气预热器的低温腐蚀及对策

烟气当中的水蒸汽和硫酸蒸汽进入低温受热面时、与温度较低的受热面金属接触、并可能发生凝结而对金属壁面造成腐蚀。对管壁温度较低的管式空气预热器的低温段和金属温度较低的回转式空气预热器冷端，均是容易发生低温腐蚀的部位。对管式空气预热器低温腐蚀，将使管壁穿孔，使大量空气漏入烟气中，造成送风量不足、炉内不完全燃烧热损失增加、锅炉热效率降低。低温腐蚀：指硫酸蒸汽凝结在受热面上发生的腐蚀→也称硫酸腐蚀→一般出现在空预器冷端危害：1）导致受热面破坏泄漏→使大量空气漏入烟气中→影响锅炉燃烧→引风机负荷↑→电耗↑2）腐蚀同时→出现低温粘结积灰→使θ排烟↑→

引风阻力↑→锅炉出力↓→甚至强迫停炉清灰3）腐蚀严重→导致受热面更换→造成经济损失

一、影响低温腐蚀的主要因素

l．SO3的形成燃料当中的硫在燃烧时形成SO2，在高温下，被分解的自由氧原于[0］与SO2作用生成SO3。因此，火焰温度越高、过量空气系数较大，生成的SO3也会越多。而SO3与水蒸汽作用会形成硫酸蒸汽。酸露点：烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点或烟气露点。当金属温度低于或接近酸露点时，硫酸蒸汽就会凝结下来腐蚀金属，并可能大量粘灰．形成堵灰。

烟气当中的硫酸蒸汽主要来自燃烧反应形成的SO3，以及灰中硫酸盐分解形成的SO3，但后者较少，是次要因素。烟气中SO3的含量往往代表了对受热面腐蚀的性能，并随着燃料中硫含量的增加，烟气中SO3含量也增加。

2．烟气露点由于烟气中水蒸汽含量一般为10％一15％，其分压力约为0．01一0．012MPa，水蒸汽的露点温度仅为45—54℃。因此，现代锅炉正常排烟温度的范围内一般不会发生水蒸汽的凝结。

酸露点(或烟气露点)比水露点高得多，而且烟气中硫酸蒸汽含量越高，其酸露点也越高，可达140—160℃，甚至更高。烟气对受热面的腐蚀常用酸露点的高低来表示，酸露点越高，说明在较高烟温下硫酸蒸汽即可凝结，腐蚀也就越严重。而酸露点与燃料中含硫量及单位时间内送入锅炉内总的硫量有关，两者对酸露点的影响综合起来，可以用收到基折算硫分Sar，zs来表示。显然，Sar，zs值越高，燃烧生成的SO2越多，而SO3也将随之增高，并使烟气露点温度升高。不同燃料、不同燃烧方式下，烟气露点与折算硫分关系的工业试验结果如图10—23所示。由图可知，燃用固体燃料时，烟气中飞灰粒子所含的钙和其它碱金属化合物可吸收部分硫酸蒸汽，从而降低了烟气中硫酸蒸汽的浓度，使酸露点也有所降低。综合考虑燃料特性及燃烧方式影响的烟气露点温度的经验公式为

当受热面金属温度低于烟气露点温度时，硫酸蒸汽将在金属表面凝结而引起腐蚀。运行中，应使金属温度比烟气露点高l0-20℃，可以减轻腐蚀；但这将引起排烟温度升高，并使锅炉热效率下降。

3．硫酸浓度和凝结较量烟气中SO3所占的容积虽然很小，但只要少量的硫酸蒸汽存在，就会使烟气露点明显升高。这就使得硫酸蒸汽更容易凝结。

刚开始凝结时，凝结液中硫酸浓度很大。随着一部分硫酸蒸汽凝结下来，烟气中硫酸蒸汽浓度会有所下降，烟气露点也随之降低。随后，凝结的硫酸浓度也跟着下降。因此，受热面上凝结的硫酸浓度是随温度降低而逐渐降低的。硫酸浓度对受热面的腐蚀速度的影响如图l0-24所示。即开始凝结时产生的浓硫酸对钢材的腐蚀作用较轻，当浓度下降至56％时，腐蚀速度达最高。随着硫酸浓度进一步降低，腐蚀速度也逐渐降低。

实验和实践均表明，单位时间在管壁上凝结的硫酸量也是影响腐蚀速度的主要因素之一。一般当凝结酸量增加时，腐蚀速度也随之加快。凝结酸量和腐蚀速度均与受热面金属温度有关．如图10—25所示。由图10—25中可知，受热面金属温度不仅会影响硫酸的凝结量，而且随着金属温度升高，化学反应速度将加快，腐蚀速度也会增加。

4．受热面金属温度的影响实际上，受热面金属实际的腐蚀速度与硫酸蒸汽的凝结浓度和数量有关．而这又与金属壁面温度有关。图10—26为某台煤粉锅炉的尾部受热面腐蚀速度与管壁温度的关系。由图可知，腐蚀最严重的区域分为两个：一个是壁温在水露点附近腐蚀速度较快的区域；一个是金属壁温约低于酸露点15℃附近的区域。在水露点和酸露点之间金属壁温不太高的区域，有一个腐蚀较轻的安全区，此区域内腐蚀速度较低。1、图中A点为受热面金属壁温达烟气露点时，硫酸蒸汽开始凝结，但由于酸量较少，且硫酸浓度较高，虽然壁温较高，而腐蚀速度较低；

2、B点为壁温降低而硫酸凝结量多且浓度也降低、腐蚀速度逐渐达最大的强烈腐蚀浓度区；

3、随着壁温降至C点，凝结硫酸量减少，且浓度也降至弱腐蚀浓度区，此区腐蚀速度达到最低。

4、当壁温降至水露点对，除硫酸蒸汽外，水膜与烟气中SO2作用，会生成亚硫酸溶液H2SO3，而且烟气中盐酸HCl也会溶于水中，它们均会对金属造成腐蚀作用。因此，虽然金属壁温较低，但腐蚀速度又加快。

二、减轻和防止低温腐蚀的措施

1．提高空气预热器金属壁面温度由式(10—2)可知，提高空气预热器壁温可减少硫酸蒸汽凝结量并减缓低温腐蚀。而壁温提高，则需要提高排姻温度和入口空气温度，这将使排烟热损失提高，并使锅炉热效率降低。实际上，提高空气预热器壁温最常用的方法是提高入口空气温度．常采用如下2种方法。

(1)热风再循环。将空气预热器出口的部分热风通过管道再送回空气预热器入口，使空气预热器入口空气温度升高，并提高金属壁面温度，如图l0-27(a)、(b)所示。图l0—27所示为管式空气预热器的系统、但对回转式空气预热器也同样适用。此方法可使冷空气温度达到50一65℃，使锅炉效率下降的不太多。对燃用高硫煤的锅炉，当烟气露点温度较高时，此方法可能不会满足空气温度需要提高的程度，否则锅炉效率将会下降较多。

(2)加暖风器。在空气预热器和送风机之间加装暖风器作为前置式空气预热器，如图10—27中(c)所示。暖风器是利用汽轮机抽汽加热空气的管式加热器，通过调节蒸汽流量来改变空气出口温度，而暖风器出口处蒸汽应全部凝结成水。这种方法也会使排烟温度提高，锅炉热效率下降。但由于它利用了汽轮机的抽汽，减少了汽轮机的冷源损失，提高了热力系统的热经济性，也即提高了循环热效率，使全厂经济性下降不多。无论是采用热风再循环，还是采用暖风器，均会使风机电耗增加。2．采用热管式空气预热器热管式空气预热器是近年来在一些火电厂采用的新设备，目前主要采用重力式钢水热管。热管外壳是能承受一定压力的细长圆钢管，管内保持约l0-14Ps的真空度，管内充有一定量的水作为传热介质。当烟气对热管加热对，管中水受热蒸发并在放热段放热．蒸汽凝结成水又流回加热段再次吸热蒸发，反复循环。如图10—28和图l0—29所示，热管可以垂直布置或倾斜布置。

图l0—28是热管作为管式空气预热器的前置式预热器，也可以用热管将管式空气预热器最下面一个置换段受热面全部用热管式空气预热器代替，这样，烟气侧和空气侧漏风量几乎为零。这是因为，热管是紧密固定在烟气通道和空气通道之间的隔板上．空气侧不易发生腐蚀，烟气侧有个别热管腐蚀损坏也不会造成漏风。热管空气预热器一般故障较少，运行时间长。但造价较贵。图10—29的方式即可用于管式空气预热器作为置换段，也可以代替回转式空气预热器。

3，采用耐腐蚀材料为减轻空气预热器冷端受热面的低温腐蚀，在燃用高硫分燃料的锅炉中，

A、管式空气预热器的低温级置换段可用耐腐蚀的玻璃管或其它耐腐蚀材料制作的管子。

B、回转式空气预热器的冷端受热面可采用耐腐蚀的搪瓷、陶瓷或玻璃等材料制造。采用引进技术制造的回转式空气预热器的冷端受热面．大多采用耐腐蚀的低合金钢材CORTEN钢制造，并将底部框架制成可以拆除式，以便于更换和检修冷端受热面。

4，采用低氧燃烧在保证完全燃烧或不降低锅炉燃烧效率的条件下，适当降低燃烧所用的空气量，即低过量空气系数的燃烧。这可使烟气中过剩氧减少，从而生成的SO3容积减少，使烟气露点降低，减轻低温腐蚀。国外在燃油锅炉中已经将过量空气系数降至1．05或更低。燃煤锅炉采用此方法则需采用配风更加合理的燃烧器和较先进的自动控制装置，否则，可能引起不完全燃烧热损失增加。

减少锅炉各处的漏风也是减少烟气中剩余氧的重要措施，也会不同程度地减轻腐蚀。

5．采用降低露点或抑制腐蚀的添加剂目前，使用添加剂的方法在燃油锅炉和沸腾炉中已经取得了一定的效果。可用粉状石灰石混入燃料中，直接收入炉膛内燃烧，使烟气中SO3与石灰石发生反应，生成CaSO4和MgSO4，使烟气中硫酸蒸汽分压力下降并减轻腐蚀。但反应生成的硫酸盐为松散粉尘，会使受热面污染加重，影响传热效率。而烟气中粉尘增加使受热面磨损加重，应采取相应的吹灰和防磨措施。

6．燃料脱硫煤中硫化物有相当部分以黄铁矿的形态存在，可在煤粉制备前利用重力分离方法将其分离出来，以减少煤中的含硫量。因为有机硫难以去除，所以这种方法只能除去煤中一部分硫。燃料的其它脱琉技术尚在研究中。应指出的是，采用回转式空气预热器也是一个减轻腐蚀的措施。因为它是烟气和空气交替冲刷受热面，当烟气通过时，有硫酸蒸汽在受热而上凝结；而空气通过时，不但没有硫酸蒸汽的凝结，反而因空气中水蒸汽分压力低使凝结在受热面上的硫酸蒸发，使凝结酸量减少，而且因为空气是在吸热而使壁温下降，酸液对腐蚀速度也在降低，使腐蚀有所减轻。

第四节空气预热器的堵灰及对策

一、堵灰机理硫酸蒸汽在受热面上的凝结，不仅会造成低温腐蚀，而且还会造成受热而积灰．严重时造成堵灰，使通风电耗增加、漏风量增加，导致锅炉效率降低。运行实践表明，腐蚀和积灰是互相影响的，而且是相且促进的。因为当烟气或受热面壁温达露点时，受热面上开始结露，烟气中灰粒子便更容易粘在受热面上形成积灰。这种积灰过程称为粘聚性积灰。

而凝结的酸液与积灰发生化学反应，引起灰硬化，严重时就会堵塞通道，形成堵灰。用吹灰器已难以清除。此时，通风阻力增加、受热面吸热串降低、排烟温度升高，锅炉效率下降，严重时，会造成堵灰面积过大而需要停炉清除堵灰。

在粘结反应中，少量的碱金属硫酸盐也起一定的作用，但不是主要作用。研究表明，当灰沉积物中硫酸盐平均含量为25％，受热面上硫酸沉积率为1mg／s时，运行1000h后，受热面上灰沉积物厚度可达5—6mm。如果灰沉积物中含有过量酸，则沉积灰层相对潮湿松软，可用水冲洗除掉。当空气预热器由于积灰或其他原因使烟温增高，则沉积层中过量酸会蒸发，使灰干燥，形成难以用吹灰方法清除的灰层，造成堵灰。

此外，在锅炉启动和停炉过程中，空气预热器冷端壁面温度较低．有时达到水露点，甚至更低，使金属表面结露，积灰量增加。此时，由于烟气量较少、烟气流速较低，进一步使积灰加重。若启、停过程中投油稳燃时，处于煤油混烧阶段，燃烧不充分时产生的油垢将在受热面上粘结，也会促进积灰过程的加剧。

二、防止和减轻堵灰的措施

1．提高受热面的温度设法提高空气预热器受热面的温度是防止烟气在受热面上结露、避开低温腐蚀和减缓空气预热器沾污的最有效手段之一。如上节所述的热风再循环、加暖风器、燃料脱硫和采用前置式热管空气预热器等方法，均可减轻积灰。国内外的锅炉制造厂根据实践经验总结出了不同燃烧方式时，受热面允许酌最低温度和燃料含硫量的关系曲线，如图10—30和10—3l所示。

只要受热面在任何工况和季节条件下，均保持受热面壁温不低于图中允许值，受热面的低温腐蚀和积灰将相对较轻。在锅炉启动或停炉时，采用热风再循环或者投入暖风器，也可以将两种方式结合使用，根据国内外经验，可以有效地减轻腐蚀和积灰。图10-32为采用10％热风再循环时，回转式空气预热器沾污明显减轻的情况。因此，只要将空气预热器进口空气温度提高到80—l00℃，受热面的沾污和腐蚀问题则可基本解决。2．空气预热器的吹灰空气预热器可以用蒸汽或压缩空气吹灰，吹灰器分为横向往复式和伸缩式，图l0—10为吹灰器的一种布置方式。正常运行时，一般8h吹灰一次。吹灰介质中的水分在吹灰时将会引起空气器积灰加重，实际运行中发现比不吹灰时积灰更