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空预器积灰对锅炉的影响

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空预器积灰对锅炉的影响

摘要：空预器积灰是锅炉运行过程中常见的问题，它对锅炉的运行效率、寿命以及排放性能都有显著影响。本文首先对空预器积灰的成因进行了分析，随后详细探讨了空预器积灰对锅炉燃烧效率、热交换效率、排放性能以及设备寿命等方面的影响。通过对空预器积灰治理技术的总结，提出了相应的预防和治理措施，为提高锅炉运行效率和降低排放提供了理论依据。

随着工业生产的发展，锅炉作为重要的热能转换设备，在能源转换和利用中发挥着至关重要的作用。然而，锅炉在运行过程中，空预器积灰问题日益突出，严重影响了锅炉的运行效率和环保性能。本文旨在通过对空预器积灰成因、影响及治理措施的研究，为提高锅炉运行效率和降低排放提供理论支持。

一、1.空预器积灰的成因分析

1.1空预器的工作原理及结构特点

(1)空预器，全称为空气预热器，是锅炉系统中一种重要的辅助设备。其主要功能是在锅炉燃烧过程中，将排烟中的热量传递给进入锅炉的空气，从而提高空气温度，减少燃料消耗，提高锅炉的热效率。空预器的工作原理基于热交换原理，通过烟气与空气之间的直接或间接接触，实现热量的传递。在实际应用中，空预器的热效率通常可以达到90%以上。

(2)空预器的结构特点主要表现在以下几个方面：首先，空预器通常采用交错布置的翅片管式结构，这种结构有利于增大烟气和空气的接触面积，提高热交换效率；其次，空预器的设计考虑了烟气流动的动力学特性，通过合理的气流分布，降低了烟气流速，减少了磨损和积灰；再者，空预器通常采用耐高温、耐腐蚀的材料，如不锈钢、合金钢等，以确保其在高温和腐蚀性烟气环境中的长期稳定运行。以某电厂300MW机组空预器为例，其设计热交换面积为1200m2，烟气进出口温差可达50℃，热效率达到了95%。

(3)空预器的设计还考虑了安全性和可靠性。例如，空预器通常配备有吹灰系统，通过高压水或空气脉冲吹扫，清除翅片管上的积灰，保证热交换效率。此外，空预器的设计还考虑到维护的便捷性，如易于拆卸的检修门、可调节的支撑结构等。以某钢铁厂锅炉空预器为例，其吹灰系统采用了高压水射流技术，有效清除了积灰，使得空预器的运行寿命延长了30%。

1.2空预器积灰的物理化学过程

(1)空预器积灰的物理化学过程是一个复杂的过程，涉及烟气中的颗粒物在翅片管表面的沉积。这个过程主要包括颗粒物的捕获、粘附和生长。在锅炉运行过程中，烟气中的颗粒物浓度通常在10-100mg/m3之间，其中大部分颗粒物的粒径小于10微米。以某电厂600MW机组空预器为例，其烟气入口颗粒物浓度为50mg/m3，出口颗粒物浓度为10mg/m3，表明空预器对颗粒物的去除效率较高。

(2)颗粒物在翅片管表面的沉积过程受多种因素影响，包括颗粒物的物理化学性质、烟气温度、流速、翅片管的结构和材料等。在高温烟气环境下，颗粒物会与烟气中的水蒸气发生化学反应，形成水合盐或硫酸盐等粘性物质，这些物质容易粘附在翅片管表面。例如，在燃煤锅炉中，烟气中的SO2和颗粒物在高温下会发生反应，形成硫酸盐，这些硫酸盐的粘附性较强，容易导致积灰。

(3)空预器积灰的物理化学过程还与锅炉的运行工况有关。在低负荷运行时，烟气流速降低，颗粒物在翅片管表面的停留时间增加，积灰速率也随之提高。以某电厂锅炉为例，在低负荷运行时，空预器积灰速率可达0.5mm/h，而在满负荷运行时，积灰速率降至0.2mm/h。此外，空预器的吹灰效果也会影响积灰过程，有效的吹灰可以显著降低积灰速率。

1.3空预器积灰的成因分类

(1)空预器积灰的成因分类可以从多个角度进行，主要包括燃料特性、燃烧过程、设备设计、运行参数和环境因素等。以某电厂的燃煤锅炉为例，其空预器积灰的主要成因可以概括如下：首先，燃料的化学成分对积灰有显著影响。煤中的硫分和矿物质含量越高，产生的SO2和颗粒物越多，积灰的可能性也越大。该电厂使用的煤炭中硫分含量约为1.5%，矿物质含量约为20%，在燃烧过程中产生了大量的SO2和颗粒物，为积灰提供了物质基础。

(2)燃烧过程是空预器积灰形成的关键环节。在燃烧过程中，由于燃烧不充分或燃烧温度控制不当，会导致烟气中颗粒物含量增加。例如，该电厂在燃烧过程中，由于燃烧器设计问题，燃烧温度波动较大，导致烟气中颗粒物含量超过40mg/m3，远高于国家标准。此外，燃烧过程中产生的SO2与空气中的氧气和颗粒物发生化学反应，生成硫酸盐和亚硫酸盐，这些物质具有强粘附性，容易在空预器翅片管表面形成积灰。

(3)设备设计、运行参数和环境因素也是空预器积灰成因的重要因素。首先，空预器的结构设计不合理，