搪瓷热管式空气预热器在电站锅炉中的应用

空气预热器是锅炉主要的尾部受热面，在运行过程中普遍存在低温腐蚀、堵灰等现象，严重影响锅炉的正常运行。本文通过我公司在电站锅炉上将管式空气预热器改为搪瓷热管式空气预热器在电站锅炉中的应用分析，搪瓷热管式空气预热器在降低锅炉排烟温度、提高热效率以及降低尾部受热面腐蚀方面存在极大的优势，有着极大的应用前景及经济效益。

1、引言

为了回收锅炉尾部烟气余热，提高进入锅炉效率，在锅炉尾部一般布置有空气预热器。但无论是工业锅炉还是电站锅炉，空气预热器都存在着一个共同的难题——严重的低温酸腐蚀和堵灰，特别是燃用较高硫分燃料时尤为突出，结果是漏风系数增大、引风机出力不足、炉膛出现正压、排烟温度升高，导致锅炉效率降低、达不到额定负荷，严重影响锅炉的安全和经济运行。

造成空气预热器的低温腐蚀的根本原因是壁面温度低于烟气酸露点，以前曾经采取在空气预热器前增加暖风器、热风再循环系统来提高进入空气预热器的冷风温度，但由于不能从根本上解决问题以及锅炉效率降低等原因而收效不大。

热管式空气预热器内腔蒸汽处于饱和状态，热管壁温始终接近管内工质的饱和温度，高于烟气酸露点温度，降低空气预热器低温腐蚀及堵灰。同时热管式空气预热器换热能力强、结构紧凑，可以降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率。

为了进一步提高热管式空气预热器的防腐蚀、抗磨损能力，可以在热管式空气预热器的热段采用镀搪瓷工艺。目前镀搪瓷产品也广泛应用于锅炉尾部受热面，尤其脱销改造后的低温段空气预热器。

2、热管式空气预热器工作原理

如图1所示，热管加热段吸收烟气热量，热量通过管壁传给管内工质，工质吸热后蒸发成蒸汽；蒸汽在重力作用下上升至放热段，受冷空气的作用，管内工质冷凝。

3、热管式空气预热器的基本特性

3.1热管式预热器可以通过预热器的中隔板使烟气空气完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响预热器运行。热管式预热器用于易然、易爆、腐蚀性强的烟气中具有很高的可靠性。

3.2热管式预换热器的烟气、空气完全分开流动，可以比较容易的实现烟气空气的逆流换热。冷热气流均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，用于烟气温度较低的热能回收场合非常经济。

3.3对于含尘量较高的烟气，热管式预热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式解决预热器的磨损和堵灰问题。

3.4热管式预换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。

3.5便于拆装、检查和更换。热管式空气预热器是由许多根独立的换热元件——热管按着一定的排列方式组成的。因此更换部分热管不会影响热管式空气预热器整体的正常工作

3.6结构简单、换热效率高，在传递相同热量的条件下，热管换热器的金属耗量以及占用体积少于其他类型的换热器，换热流体通过换热器时的压力损失也比其他换热器小，因而动力消耗也小。

4、热管式空气预热器应用案例

我公司从2009年开始将传统管式空气预热器改造为搪瓷热管式空气预热器，均取得良好的效果。现就山东东阿华通热电有限公司搪瓷热管式空气预热器的实际应用案列进行对比分析。

山东东阿华通热电有限公司现有WGZ170/9.8-3型锅炉一台，本锅炉为单锅筒，自然循环，集中下降管倒U型布置的固态排渣煤粉炉，室内布置，双框架全钢结构，四角切圆燃烧。该锅炉自运行至今，存在排烟温度过高低、温段空气预热器腐蚀及堵灰等问题，影响锅炉整体热效率及安全运行。2012年5月山东东阿华通热电有限公司委托我公司对其空气预热器进行改造。

针对锅炉目前的运行状况重新进行校核计算认为造成以上问题的主要原因为：

（1） 锅炉目前运行煤种发生变化。运行煤种低位发热值比原设计低，在相同负荷下消耗燃料量增加，烟气量偏大；灰分增加，造成受热面灰污系数增大；含硫量增大，烟气酸露点升高，加剧空气预热器的腐蚀及堵灰。

（2） 空气预热器堵灰严重，导致受热面减少，排烟温度升高。

由于热管以及搪瓷使用温度局限性而且空预器堵灰情况主要发生在低温段空气预热器。为了最大限度的保留原锅炉送风结构，决定仅将低温段空气预热器改造为搪瓷热管式空气预热器。同时适当加大搪瓷热管式空气预热器换热面积，以达到降低排烟温度的目的。改造后布置简图如下:

热管式空气预热器基管规格为φ38×3，材质为20 GB3087,；翅片规格为1.2*18，带距为10mm。额定负荷时管间烟气流速为8.5m/s。空气预热器采用卧式错列布置，两端以及中间采用管板支撑固定。热管与水平方向夹角为20°。

对比该锅炉运行日志，锅炉在相同负荷状态下原排烟温度为158℃，排烟温度下降26℃。

5、经济效益分析

5.1、锅炉效率提高，排烟温度降低26℃。按照锅炉烟气流量为185000Nm³/h计算，锅炉每小时回收烟气热量为（Q=CmΔT）6734000Kj/h。

按照燃料低位发热量为22100Kj/Kg，价格700元/t，一年运行时间按照8000小时计，共累计节省燃料费用170.6万元。

5.2、该项目属于节能项目改造，可申请国家节能补贴。按照目前国家相关政策可一次性获得国家节能补贴55万元左右。

5.3、改造后由于牵扯到烟风道、钢架等需要做相应改变，钢耗量比直接更换管式低温段空预器有所增加，并且热管采用镀搪瓷工艺，所以前期投资增加。若只考虑换热器部分，改造成本约增加60万。

5.4、使用寿命得到延长。原管式空气预热器烟气流速10.8m/s，改造后空气预热器烟气流速为8.5m/s，而磨损与流速的3.33次方程正比，空气预热器的磨损得到极大改善；热管式空气预热器相比较管式空气预热器壁温较高，空气预热器的低温腐蚀得到改善；热管式空气预热器表面采取镀搪瓷处理后，防腐、抗磨损能力大大提高。经过一段时间运行，发现空气预热器低温腐蚀、积灰、堵灰现象基本没有。

5.5、对比前后引风机、送风机电流在相同负荷下均降低，减少锅炉用电损耗。

6、结论

搪瓷热管式空气预热器由于其独特的优点，在防止空气预热器低温腐蚀、漏风、积灰、堵灰以及余热回收利用方面有着巨大的应用前景。