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关于空预器堵灰及其预防和处理

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关于空预器堵灰及其预防和处理

摘要：空预器堵灰是燃煤锅炉运行中常见的问题，严重影响锅炉的安全、经济运行。本文首先分析了空预器堵灰的原因，然后从设计、运行、维护等方面提出了预防和处理措施，旨在提高空预器的运行效率，降低堵灰的发生率，为燃煤锅炉的安全、稳定运行提供保障。

随着我国经济的快速发展，燃煤锅炉在工业生产、供暖等领域得到了广泛应用。空预器作为燃煤锅炉的关键设备之一，其运行状况直接影响到锅炉的整体性能。然而，空预器堵灰现象在锅炉运行过程中时有发生，严重制约了锅炉的安全、经济运行。因此，研究空预器堵灰的原因、预防和处理方法具有重要意义。本文从空预器堵灰的机理入手，分析了堵灰的原因，并提出了相应的预防和处理措施，为空预器的安全、稳定运行提供理论依据。

一、空预器堵灰的机理分析

1.空预器的工作原理

(1)空预器，全称为空气预热器，是燃煤锅炉中的一种重要辅助设备。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，提高空气温度，从而提高锅炉的燃烧效率。空预器的工作原理基于热交换原理，通过空气和烟气之间的热量传递，实现锅炉的节能降耗。空预器通常采用逆流式或顺流式结构，烟气从空预器的一端进入，与从另一端进入的空气逆向流动，通过一系列的传热元件，如片状、管状或波纹状结构，实现热量交换。

(2)以逆流式空预器为例，其内部主要由多个传热元件组成，这些元件通常采用不锈钢材质，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。烟气在空预器内部流动时，温度可达到300℃以上，而空气温度则相对较低。通过传热元件，烟气中的热量传递给空气，使空气温度升高至200℃左右。根据热交换原理，热量的传递速率与温差成正比，因此，空预器的传热效率与传热元件的表面积和烟气与空气的温差密切相关。在实际应用中，空预器的传热效率可达70%-90%，大大提高了锅炉的燃烧效率。

(3)案例分析：某电厂1号锅炉空预器在使用过程中，由于设计不合理，导致传热元件表面积不足，烟气与空气的温差较小，空预器的传热效率仅为50%。这使得锅炉的排烟温度过高，热效率降低，同时增加了能耗。针对该问题，电厂对空预器进行了改造，增加了传热元件的表面积，并优化了烟气与空气的流动路径，使得空预器的传热效率提高至80%。改造后，锅炉的排烟温度降低至150℃以下，热效率提高了约10%，取得了显著的节能效果。

2.空预器堵灰的物理和化学过程

(1)空预器堵灰的物理过程主要包括颗粒物的沉积和粘附。在锅炉运行过程中，烟气中的飞灰颗粒由于惯性、湍流和重力作用，会在空预器表面沉积。这些颗粒物在高温下会发生热膨胀，导致堆积层的厚度逐渐增加，形成堵灰。根据研究，当烟气在空预器中的流速降至2m/s以下时，颗粒物的沉积率显著增加。例如，某电厂空预器在正常运行时，烟气流速约为10m/s，而当流速降至4m/s时，沉积率提高了50%。

(2)化学过程在空预器堵灰中也起到重要作用。烟气中的SO2、NOx等气体与空预器表面的金属、陶瓷材料发生化学反应，形成硫酸盐、硝酸盐等化合物。这些化合物具有较强的粘附性，能够将颗粒物牢固地粘附在空预器表面，加剧堵灰现象。实验数据显示，当烟气中SO2浓度达到300mg/m3时，硫酸盐的形成速率将增加10倍。例如，某电厂在燃烧高硫煤时，空预器表面的硫酸盐沉积量较燃烧低硫煤时增加了3倍。

(3)在堵灰过程中，物理和化学过程往往是相互交织的。例如，颗粒物在空预器表面的沉积会为SO2等气体与表面材料的化学反应提供反应场所，从而加速堵灰的形成。某电厂在运行过程中，发现当空预器表面的沉积物厚度达到10mm时，SO2与表面材料的化学反应速率提高了30%。此外，堵灰过程中还会产生一些微小的孔隙，使得空气和烟气之间的接触面积增大，进一步促进了化学反应的发生。

3.影响空预器堵灰的主要因素

(1)燃料特性是影响空预器堵灰的重要因素之一。不同类型的燃料在燃烧过程中会产生不同成分的烟气和灰分。例如，高硫煤燃烧会产生较多的SO2，容易在空预器表面形成硫酸盐沉积，导致堵灰。实验表明，当燃料中的硫含量超过1%时，空预器堵灰的风险显著增加。此外，燃料的粒度分布也会影响堵灰情况。细小颗粒容易在空预器内部沉积，而粗大颗粒则可能导致空预器局部过热，进而引发堵灰。以某电厂为例，其使用的燃料中，小于0.075mm的颗粒含量占总量的60%，导致空预器堵灰现象较为严重。

(2)燃烧过程和锅炉运行参数也是影响空预器堵灰的关键因素。燃烧温度和烟气温度直接影响着烟气和颗粒物的物理和化学性质。当燃烧温度过高时，烟气中的水分蒸发加快，颗粒物