电厂空气预热器常见问题解析与预防措施

  2025-10-17         0次

  空气预热器（简称空预器）是电厂锅炉系统的核心换热设备，其运行状态直接影响机组热效率与安全稳定性。然而在长期运行中，空预器易受烟气成分、工况条件等因素影响，出现各类故障。本文将系统梳理空预器常见问题、成因及危害，并提供针对性预防方案，助力电厂优化设备管理。

一、积灰堵塞：换热效率的 “隐形杀手”

积灰堵塞是空预器最普遍的问题，多发生于冷端换热元件，随运行时间推移逐渐加剧。

1. 典型现象

（1）空预器进出口烟气 / 空气压差显著升高，严重时引发引风机、送风机失速；

（2）锅炉排烟温度异常上升，每升高 10℃约导致锅炉效率下降 0.5%；

（3）热风出口温度降低，影响锅炉燃烧所需热风温度，甚至导致燃烧不稳。

2. 主要成因

（1）低温腐蚀与硫酸氢铵沉积：煤燃烧产生的 SO₂、SO₃与烟气中水蒸气结合形成硫酸蒸汽，在空预器冷端（壁温低于酸露点）凝结，同时 SCR 脱硝系统氨逃逸量超标时，氨气与硫酸蒸汽反应生成硫酸氢铵（NH₄HSO₄），附着于换热元件表面形成坚硬积灰；

（2）烟气含灰量高：空预器位于除尘器上游，烟气中飞灰未经过滤直接冲刷元件，在流速较低区域逐渐沉积；

（3）烟气流场不均：锅炉烟道设计不合理或挡板开度异常，导致烟气流速偏差，低速区域成为积灰 “重灾区”。

3. 核心危害

（1）风机能耗增加，机组带负荷能力受限；

（2）积灰覆盖换热面，大幅降低传热系数，恶性循环加剧积灰；

（3）坚硬积灰块可能划伤换热元件，缩短设备使用寿命。

二、腐蚀问题：设备结构的 “慢性损伤”

腐蚀是空预器元件失效的主要原因，分为低温腐蚀与高温腐蚀，其中低温腐蚀最为常见。

1. 典型现象

（1）换热管壁厚度均匀减薄，通过超声波检测可发现壁厚超标；

（2）严重时管壁出现穿孔，形成烟气与空气的窜流通道；

（3）腐蚀产物（如 Fe₂(SO₄)₃）与飞灰混合，形成黏性结块，进一步堵塞换热间隙。

2. 主要成因

（1）低温腐蚀：空预器冷端壁温低于硫酸露点，硫酸溶液直接对碳钢或普通低合金钢元件产生化学腐蚀；

（2）积灰加剧腐蚀：积灰层吸附硫酸溶液，形成局部高浓度腐蚀环境，加速管壁腐蚀速率；

（3）材质选型不当：部分老旧机组空预器采用普通碳钢材质，未针对腐蚀性工况选用耐硫酸腐蚀的 ND 钢、不锈钢等特种材料。

3. 核心危害

（1）换热元件破损导致空预器漏风率上升，增加锅炉燃料消耗；

（2）腐蚀产物随烟气进入后续设备，可能堵塞除尘器滤袋或磨损引风机叶轮；

（3）频繁更换腐蚀元件，显著提升设备维修成本与停机时间。

三、漏风问题：能量损耗的 “关键漏洞”

空预器漏风分为 “烟气侧漏入空气侧” 与 “空气侧漏入烟气侧” 两类，前者对机组效率影响更大。

1. 典型现象

（1）空预器出口排烟氧量异常升高（正常应≤6%），烟气含氧量每增加 1%，锅炉效率下降约 0.15%；

（2）空气侧进出口风压偏差缩小，热风温度难以达到设计值；

（3）引风机电流升高，需加大出力才能维持正常排烟压力。

2. 主要成因

（1）磨损导致漏风：烟气中飞灰长期冲刷换热管或管束焊点，造成管壁变薄、焊点脱落，形成漏风通道；

（2）密封间隙超标：转子式空预器转子与静子之间的径向、轴向密封片磨损或变形，导致密封间隙超过设计值（正常应≤3mm）；

（3）腐蚀穿孔漏风：低温腐蚀导致管壁穿孔，直接形成烟气与空气的窜流路径。

3. 核心危害

（1）空气漏入烟气侧，增加引风机负荷与排烟热损失；

（2）烟气漏入空气侧，降低热风纯度，可能携带腐蚀性物质加剧空气预热器腐蚀；

（3）漏风导致锅炉燃烧工况波动，增加 NOₓ等污染物排放量。

四、机械故障：设备运行的 “突发隐患”

机械故障多与空预器传动、支撑系统相关，若未及时处理易引发停机事故。

1. 典型现象

（1）空预器运行时发出异常摩擦声、振动声，振幅超过 0.1mm；

（2）轴承温度升高至 80℃以上（报警值通常为 70℃），甚至触发温度保护跳闸；

（3）转子转速下降或卡死，空预器电机电流急剧升高。

2. 主要成因

（1）轴承失效：轴承润滑脂老化、缺油，或长期承受过载负荷导致滚珠磨损；

（2）传动系统损坏：齿轮箱齿轮磨损、联轴器螺栓松动或断裂，导致动力传递中断；

（3）异物卡涩：大块飞灰、保温材料碎片进入转子与壳体之间，卡住转动部件；

（4）电气故障：电机绕组绝缘损坏、控制回路接触器故障，导致电机无法正常运行。

3. 核心危害

（1）空预器紧急跳闸，迫使锅炉降负荷或停炉，造成发电量损失；

（2）转子卡死可能导致传动轴扭断、电机烧毁，扩大故障范围；

（3）突发振动可能损坏锅炉烟道、膨胀节等关联设备。

五、空预器问题预防与优化措施

针对上述常见问题，需从运行管理、设备改造、维护保养三方面入手，构建全周期预防体系。

（1）优化燃料与脱硝运行

优先选用含硫量＜1% 的低硫煤，减少硫酸蒸汽生成；

控制 SCR 脱硝系统氨逃逸率≤3ppm，通过调整喷氨格栅开度实现均匀喷氨，避免局部氨浓度过高。

（2）强化吹灰与清洗管理

采用 “蒸汽吹灰 + 高压水在线清洗” 组合方式，蒸汽吹灰频率设定为每 4 小时 1 次，高压水清洗每季度 1 次；

定期检查吹灰器喷嘴，确保无堵塞、角度偏差，保证吹灰覆盖面积达 95% 以上。

（3）升级设备材质与密封

将空预器冷端换热元件更换为 ND 钢或 316L 不锈钢，提升耐腐蚀性；

对转子式空预器采用 “柔性密封 + 自动间隙调整” 技术，实时补偿密封片磨损量，将漏风率控制在 5% 以内。

（4）建立定期巡检与检测机制

每日监测空预器进出口压差、温度、漏风率等关键参数，建立趋势分析台账；

每半年进行 1 次超声波壁厚检测与轴承振动检测，每年开展 1 次停机全面检修，及时更换老化部件。

（5）提升人员专业能力

定期组织运行人员开展故障应急演练，掌握积灰、腐蚀、机械故障的判断与处置流程；

邀请设备厂家技术人员开展专项培训，讲解新型空预器的结构特点与维护要点。

空预器的稳定运行是电厂锅炉高效、安全发电的基础。通过识别常见问题成因、落实针对性预防措施，可有效降低故障发生率，延长设备使用寿命，同时减少能耗与维修成本。