空预器堵灰成因深度解析与工况关联分析

  2025-11-07         0次

空气预热器（简称空预器）作为锅炉系统的关键换热设备，其运行效率直接影响机组的能耗水平与环保性能。堵灰是空预器运行中最常见的故障之一，不仅会导致烟气阻力升高、引风机电耗增加，严重时还会引发受热面腐蚀、锅炉出力下降等连锁问题。本文基于工业锅炉实际运行数据，从多维度系统剖析空预器堵灰的形成机理与关键影响因素。

二、燃料特性主导的堵灰成因

燃料品质是决定空预器堵灰趋势的核心因素，其成分中的有害杂质会通过燃烧反应形成粘性沉积物。硫元素的转化是最典型的诱因：当燃料中硫含量超过 0.8% 时，燃烧生成的 SO₂在高温下经催化氧化生成 SO₃，与烟气中的水蒸气结合形成硫酸蒸汽。当硫酸蒸汽接触到温度低于酸露点的空预器低温受热面时，会凝结形成腐蚀性强的稀硫酸，该物质会吸附烟气中的飞灰颗粒，逐渐形成坚硬的硫酸钙型堵灰层。

此外，燃料中的碱金属与氯元素也会加剧堵灰。碱金属氧化物（如 Na₂O、K₂O）在燃烧过程中易形成低熔点化合物，在受热面表面熔融粘附；氯元素则会与金属元素结合生成挥发性氯化物，冷凝后形成粘性介质，加速飞灰的沉积聚集。对于生物质燃料或混燃机组，其高钾、高氯特性更易引发严重的粘结性堵灰。

三、设备运行参数的影响

（一）烟风侧温度控制偏差

空预器冷端平均温度是影响堵灰的关键参数。当锅炉低负荷运行或启动阶段，冷端温度低于酸露点（通常在 100-130℃之间）时，硫酸蒸汽凝结的概率显著增加。部分机组为追求换热效率，过度降低空预器冷端设计温度，导致长期运行在酸露点以下，为堵灰创造了必要条件。同时，热风再循环系统故障或调节不当，会造成冷端温度波动，加速沉积物的形成。

（二）气流速度与分布不均

空预器内部气流速度过低（低于 6m/s）时，烟气中飞灰颗粒的重力沉降作用增强，易在受热面通道内沉积；而速度过高则会加剧磨损，破坏受热面表面的氧化膜，为腐蚀性物质的附着提供便利。此外，锅炉烟道设计不合理、导流板损坏或积灰等问题，会导致烟气分布不均，形成局部涡流区，飞灰在该区域不断积聚，最终造成通道堵塞。

四、环保设备协同运行的影响

（一）脱硝系统的氨逃逸

选择性催化还原（SCR）脱硝系统运行时，若氨 / 氮摩尔比控制不当，会出现氨逃逸现象。逃逸的氨气与烟气中的 SO₃反应生成硫酸氢铵，该物质在 147-204℃的温度区间内呈熔融状态，具有极强的粘性，会迅速吸附飞灰颗粒，在空预器中低温段形成坚硬的堵灰层。当氨逃逸率超过 3ppm 时，堵灰速度会呈指数级增长。

（二）除尘器效率不足

静电除尘器或布袋除尘器若存在极板积灰、极线断裂、滤袋破损等故障，会导致出口烟气含尘浓度超标（超过 50mg/Nm³）。大量未被捕获的飞灰进入空预器后，不仅会直接沉积在受热面，还会与硫酸、硫酸氢铵等物质相互作用，形成成分复杂的复合堵灰层，进一步加剧堵塞程度。

五、维护与操作管理的影响

日常维护不到位是导致堵灰问题恶化的重要因素。例如，未按规定定期进行吹灰作业，或吹灰器存在故障（如蒸汽压力不足、喷嘴堵塞、行程偏差等），无法有效清除受热面积灰；对空预器密封间隙调整不及时，导致漏风率升高，冷端温度进一步降低，加速堵灰形成。此外，运行人员操作不当，如锅炉启停过程中升温降温速度过快、负荷突变等，也会破坏空预器的稳定运行状态，增加堵灰风险。

空预器堵灰是燃料特性、设备运行参数、环保设备协同效应及维护管理等多因素综合作用的结果，其中硫酸氢铵的生成与飞灰的吸附沉积是核心驱动机制。要有效防控堵灰问题，需从源头控制燃料品质，优化脱硝系统氨逃逸率与空预器冷端温度等关键参数，提升环保设备运行效率，加强日常维护与操作管理。深入理解堵灰成因，可为制定科学合理的防控策略提供理论支撑，对保障锅炉机组安全、高效、经济运行具有重要意义。