空氣預熱器是鍋爐主要的尾部受熱面，在運行過程中普遍存在低溫腐蝕、堵灰等現象，嚴重影響鍋爐的正常運行。本文通過我公司在電站鍋爐上將管式空氣預熱器改為搪瓷熱管式空氣預熱器在電站鍋爐中的應用分析，搪瓷熱管式空氣預熱器在降低鍋爐排煙溫度、提高熱效率以及降低尾部受熱面腐蝕方面存在極大的優勢，有著極大的應用前景及經濟效益。
1、引言
為了回收鍋爐尾部煙氣餘熱，提高進入鍋爐效率，在鍋爐尾部一般佈置有空氣預熱器。但無論是工業鍋爐還是電站鍋爐，空氣預熱器都存在著一個共同的難題——嚴重的低溫酸腐蝕和堵灰，特別是燃用較高硫分燃料時尤為突出，結果是漏風係數增大、引風機出力不足、爐膛出現正壓、排煙溫度升高，導致鍋爐效率降低、達不到額定負荷，嚴重影響鍋爐的安全和經濟運行。
造成空氣預熱器的低溫腐蝕的根本原因是壁面溫度低於煙氣酸露點，以前曾經採取在空氣預熱器前增加暖風器、熱風再循環系統來提高進入空氣預熱器的冷風溫度，但由於不能從根本上解決問題以及鍋爐效率降低等原因而收效不大。
熱管式空氣預熱器內腔蒸汽處於飽和狀態，熱管壁溫始終接近管內工質的飽和溫度，高於煙氣酸露點溫度，降低空氣預熱器低溫腐蝕及堵灰。同時熱管式空氣預熱器換熱能力強、結構緊湊，可以降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率。
為了進一步提高熱管式空氣預熱器的防腐蝕、抗磨損能力，可以在熱管式空氣預熱器的熱段採用鍍搪瓷工藝。目前鍍搪瓷產品也廣泛應用於鍋爐尾部受熱面，尤其脫銷改造後的低溫段空氣預熱器。
2、熱管式空氣預熱器工作原理
如圖1所示，熱管加熱段吸收煙氣熱量，熱量通過管壁傳給管內工質，工質吸熱後蒸發成蒸汽；蒸汽在重力作用下上升至放熱段，受冷空氣的作用，管內工質冷凝。
3、熱管式空氣預熱器的基本特性
3.1熱管式預熱器可以通過預熱器的中隔板使煙氣空氣完全分開，在運行過程中單根熱管因為磨損、腐蝕、超溫等原因發生破壞時基本不影響預熱器運行。熱管式預熱器用於易然、易爆、腐蝕性強的煙氣中具有很高的可靠性。
3.2熱管式預換熱器的煙氣、空氣完全分開流動，可以比較容易的實現煙氣空氣的逆流換熱。冷熱氣流均在管外流動，由於管外流動的換熱係數遠高於管內流動的換熱係數，用於煙氣溫度較低的熱能回收場合非常經濟。
3.3對於含塵量較高的煙氣，熱管式預熱器可以通過結構的變化、擴展受熱面等形式解決預熱器的磨損和堵灰問題。
3.4熱管式預換熱器用於帶有腐蝕性的煙氣餘熱回收時，可以通過調整蒸發段、冷凝段的傳熱面積來調整熱管管壁溫度，使熱管儘可能避開最大的腐蝕區域。
3.5便於拆裝、檢查和更換。熱管式空氣預熱器是由許多根獨立的換熱元件——熱管按著一定的排列方式組成的。因此更換部分熱管不會影響熱管式空氣預熱器整體的正常工作
3.6結構簡單、換熱效率高，在傳遞相同熱量的條件下，熱管換熱器的金屬耗量以及佔用體積少於其他類型的換熱器，換熱流體通過換熱器時的壓力損失也比其他換熱器小，因而動力消耗也小。
4、熱管式空氣預熱器應用案例
我公司從2009年開始將傳統管式空氣預熱器改造為搪瓷熱管式空氣預熱器，均取得良好的效果。現就山東東阿華通熱電有限公司搪瓷熱管式空氣預熱器的實際應用案列進行對比分析。
山東東阿華通熱電有限公司現有WGZ170/9.8-3型鍋爐一臺，本鍋爐為單鍋筒，自然循環，集中下降管倒U型佈置的固態排渣煤粉爐，室內佈置，雙框架全鋼結構，四角切圓燃燒。該鍋爐自運行至今，存在排煙溫度過高低、溫段空氣預熱器腐蝕及堵灰等問題，影響鍋爐整體熱效率及安全運行。2012年5月山東東阿華通熱電有限公司委託我公司對其空氣預熱器進行改造。
針對鍋爐目前的運行狀況重新進行校核計算認為造成以上問題的主要原因為：
（1） 鍋爐目前運行煤種發生變化。運行煤種低位發熱值比原設計低，在相同負荷下消耗燃料量增加，煙氣量偏大；灰分增加，造成受熱麵灰汙係數增大；含硫量增大，煙氣酸露點升高，加劇空氣預熱器的腐蝕及堵灰。
（2） 空氣預熱器堵灰嚴重，導致受熱面減少，排煙溫度升高。
由於熱管以及搪瓷使用溫度侷限性而且空預器堵灰情況主要發生在低溫段空氣預熱器。為了最大限度的保留原鍋爐送風結構，決定僅將低溫段空氣預熱器改造為搪瓷熱管式空氣預熱器。同時適當加大搪瓷熱管式空氣預熱器換熱面積，以達到降低排煙溫度的目的。改造後佈置簡圖如下:
熱管式空氣預熱器基管規格為φ38×3，材質為20 GB3087,；翅片規格為1.2*18，帶距為10mm。額定負荷時管間煙氣流速為8.5m/s。空氣預熱器採用臥式錯列布置，兩端以及中間採用管板支撐固定。熱管與水平方向夾角為20°。
對比該鍋爐運行日誌，鍋爐在相同負荷狀態下原排煙溫度為158℃，排煙溫度下降26℃。
5、經濟效益分析
5.1、鍋爐效率提高，排煙溫度降低26℃。按照鍋爐煙氣流量為185000Nm³/h計算，鍋爐每小時回收煙氣熱量為（Q=CmΔT）6734000Kj/h。
按照燃料低位發熱量為22100Kj/Kg，價格700元/t，一年運行時間按照8000小時計，共累計節省燃料費用170.6萬元。
5.2、該項目屬於節能項目改造，可申請國家節能補貼。按照目前國家相關政策可一次性獲得國家節能補貼55萬元左右。
5.3、改造後由於牽扯到煙風道、鋼架等需要做相應改變，鋼耗量比直接更換管式低溫段空預器有所增加，並且熱管採用鍍搪瓷工藝，所以前期投資增加。若只考慮換熱器部分，改造成本約增加60萬。
5.4、使用壽命得到延長。原管式空氣預熱器煙氣流速10.8m/s，改造後空氣預熱器煙氣流速為8.5m/s，而磨損與流速的3.33次方程正比，空氣預熱器的磨損得到極大改善；熱管式空氣預熱器相比較管式空氣預熱器壁溫較高，空氣預熱器的低溫腐蝕得到改善；熱管式空氣預熱器表面採取鍍搪瓷處理後，防腐、抗磨損能力大大提高。經過一段時間運行，發現空氣預熱器低溫腐蝕、積灰、堵灰現象基本沒有。
5.5、對比前後引風機、送風機電流在相同負荷下均降低，減少鍋爐用電損耗。
6、結論
搪瓷熱管式空氣預熱器由於其獨特的優點，在防止空氣預熱器低溫腐蝕、漏風、積灰、堵灰以及餘熱回收利用方面有著巨大的應用前景。
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