摘要：空预器即空气预热器，是火电厂不可或缺的装置之一，目的是利用锅炉尾部烟道的烟气热量对进入锅炉的空气进行加热，从而提高锅炉效率，但其时常出现漏风问题。对此，笔者以某火电厂为例，就其管式空预器的漏风及治理作了详细分析，以供参考。
关键词：空预器；漏风；治理
众所周知，火电厂的正常运转离不开大量设备装置的支持，其中空预器漏风问题不仅影响设备安全和可靠性，还容易引发风机电流增大，影响机组负荷，造成环境污染，故必须采取有效措施加以治理，尽快恢复空预器正常工作，减少不良影响，降低安全隐患，提高火电厂运行效率和质量。
一、概况
1.空预器漏风的基本情况
已知某火电厂既有循环流化床锅炉产自东方锅炉有限公司，蒸发量设计值为1025t/h，空预器采用卧式顺列四回程布置，竖井下方设有双烟道用于分开设置一次风和二次风，并经独立风机从管内通过各自的通道进而被流动于管外的烟气加热。各级管箱空气侧采用连通箱连接，风道沿着炉宽方向实现双进双出[1]。
自投产以来，#6锅炉空预器已经出现多次漏风问题，如2014年经检修发现，其低温段一次风侧和二次风侧空预器管子分别存在局部轻微腐蚀和严重腐蚀失效情况，虽更换了全部管子但依旧漏风；2017年该锅炉低温段一次风侧空预器管进风端穿孔漏风加剧且伴有腐蚀减薄，管子失效比例在6%左右；截止2018年9月，对#6锅炉调停检修发现，一次风侧空预器A侧与B侧管子失效比例分别高达25%和20%，漏风率升至30%且在继续增大，致使该机组一次风机难以满足满负荷运行的条件，解决空预器漏风问题势在必行。
2.空预器漏风的不良影响
该火电厂#6锅炉空预器漏风问题的出现和发展，引发了一系列的不良影响。首先，影响了设备运行的安全性和可靠性，即空预器漏风通过影响锅炉风量使得风机变频器电流增加，加之长期运行引发变频器功率模块发热问题，进而影响电子元件性能的稳定和使用寿命。日益严重的漏风问题还造成一次风量降低，机组不能实现带满负荷。其次，影响了系统配置和运行参数，#6锅炉空预器最初为蒸汽吹灰，满负荷状态下锅炉在夏季与冬季分别具有170℃和165℃的排烟温度，后因漏风问题改为脉冲吹灰，虽然锅炉排烟温度依旧高于设计值133℃，但与以往相比有所下降，已经偏离正常值。再者，空预器大量的漏风导致烟气排放浓度升高，若使其不超标则需要额外增加脱硫剂、脱硝剂，如此一来，相同的排放浓度下会增大粉尘、氮氧化物、二氧化硫等物质的排放，最终污染环境；最后，空预器漏风不仅导致厂用电率升高，增加了成本支出，还在停炉检修过程中增大了现场检修人员安全的管控难度。故火电厂空预器漏风不可小觑，必须采取有力措施加以治理。
二、空预器漏风原因分析
结合数据分析和停机检修确定，#6锅炉空预器漏风主要由低温腐蚀减薄、穿孔漏风所致。具体原因如下：
1.管壁温度较低
当#6锅炉运行负荷超过60%时，低温段空预器管子壁温为110-135℃，属于腐蚀速度较高范围；当负荷为50%左右时，距离管板200mm的进风管端壁温接近酸露点95℃，且随着冬季环境温度的降低管壁温继续降低，导致与管板200mm位置的管子最先出现腐蚀减薄，进而穿孔漏风，而漏风管又会导致周边管子壁温的降低，使得低温腐蚀风险大大增加[2]。
2.结构设计问题
进口端烟气侧在刚性梁位置的影响下出现折角，使得烟气流速降低，时间一长便积灰严重导致入口端管壁温低，而且温度越低、积灰越严重、湿度越大的位置越容易发生腐蚀泄漏，尤其是停机、开机下的空预器，会加快腐蚀速度由低温段扩展至高温段。
3.材料抗腐性能
#6锅炉低温段空预器管子为考登钢材质，虽然其对氯离子和硫酸根离子具有一定的抗腐蚀能力，在中温、中浓度下能够很好的抵御硫酸，但抵御稀硫酸腐蚀的能力较差，特别是锅炉尾部烟道中通常为盐酸、硫酸、氢氟酸的混合物，该低温腐蚀不仅机理复杂，而且腐蚀更为剧烈[3]。
此外，锅炉烟气的脱硝改造和脱硫改造增加了硫酸蒸汽量，升高了酸露点，也在一定程度上加重了空预器低温腐蚀，最终造成空预器漏风情况日益严重。
三、空预器漏风治理方案的筛选
通过分析该火电厂#6锅炉空预器漏风的危害和原因，以及对同类型机组低温段空预器漏风治理措施的调研，提出了三种治理方案：
1.可选方案
方案一：保留管箱和管板，全部更换一次风侧空预器管子，材料为考登钢管。即对一次风两侧进风风箱和空预器管分别进行保护性拆除和全部拆除，打磨去除管孔焊缝，逐一安装管子后加以焊接，预计工期为30天/台炉。
方案二：基于考登钢管制作一次风侧空预器管箱，并更换一次风侧空预器管箱。即保护性拆除两侧风箱更换管箱，随后恢复两侧风管和外部保温，预计管箱加工和安装工期分别为60天/台炉和30天/台炉。
方案三：采用搪瓷管式空预器管箱用于低温段一次风侧空预器管箱的更换。
即保出行拆除两侧进风风箱后更换管箱，并恢复风管和外部保温，预计管箱加工和安装工期分别为60天/台炉和30天/台炉。
过渡方案：在正式更换低温段一次风侧空预器管之前先调停机组进行漏风检查，对失效管子进行加装套管处理，目的是降低空预器漏风量。
2.方案论证
①性能指标比较
首先，上述三种方案均提出了全部更换#6锅炉低温段一次风侧空预器，同时检查处理其余空预器漏风情况，所以三者都能发挥降低空预器漏风率的作用。其次，方案一、方案二全部更换的对象是管箱或管子，且未提及防腐处理，而结合调研得知，乌海电厂自从将低温腐蚀、漏风严重、材质为考登钢的低温段空预器整体更换为搪瓷管式空预器后至今未出现低温腐蚀，故较之传统的考登钢管，方案三中的搪瓷管更能抵抗低温腐蚀。再者，计算空预器换热效果时发现，钢管换热时k0≈24.2w/m2.c，由于搪瓷管具有较高的表面光滑度，较小的灰污热阻，加之厚度较小，经计算得到其换热时k0≈24.8w/m2.c，若受热面相同，搪瓷钢管空预器的传热效果优于钢管空预器。最后，因空预器管的使用寿命一般会受到多种因素的影响，如酸露点、含硫量、管壁温、烟气水分、化合物数量等，所以结合同类型电厂低温段空预器管的调查以及空预器管厂家资料得知，与碳钢相比，搪瓷管使用寿命至少为其2倍。
简而言之，与方案一和方案二相比，方案三所选用的搪瓷管无论是抗腐蚀性能、换热效果还是使用寿命均较为显著。
②投资成本分析
分析三种方案所用的材料费、人工费以及其他费用得知，三者分别需要投资189.69万元、212.08万元、248.08万元，即方案1造价最低，方案三造价最高。
③预期效益
针对#6锅炉空预器采取漏风治理措施后，不仅可以大大降低漏风率，还能提高机组运行的安全性和经济性，烟气排放绩效也会明显降低。
四、空预器漏风治理方案的确定与效果分析
1.最佳方案
考虑到该火电厂#6锅炉空预器漏风主要与低温腐蚀有关，而搪瓷管在此方面更具优势，故综合分析后将方案三作为最佳方案，即基于机组等级检修，整体更换严重失效的低温段一次风侧空预器管箱为搪瓷管式空预器，基材为10#无缝钢管。由于低温段二次风侧空预器管子失效率较低且相对稳定，不进行整体更换。
1.性能要求
为进一步提高空预器漏风治理效果，要求使用的搪瓷管式空预器满足以下性能：垂直方向上前三排和其他层管子管径与壁厚分别为∮57×3和∮57×2，长度为5594mm且中间不得出现焊缝，用于更换的搪瓷管外表面以及进风端0.5m之内的搪瓷厚度δ＝0.3±0.06mm，选择10#无缝钢管为母材，设定缩孔1）每米≯3 个， 孔径≯10μm。同时保证搪瓷钢管表面光滑平整、色泽均匀，不存在气孔、釉瘤、脱落等缺陷，每米弯曲度小于5mm，耐酸性能≤2.0g/（m2.d），抗机械冲击性≥0.22J，瓷面硬度≥莫氏 6 级，表面绝对粗糙度为 0.005mm，选用20#钢作为管板、隔板材质等。
2.注意事项
按照操作规范完成#6 锅炉低温段一次风侧空预器管的整体更换的同时，为免造成一二次空预器烟气侧阻力分布不均对改造效果带来不确定的影响，不建议缩小空预器管管径，也不建议增加管排数量。虽然提高空预器管金属壁温常用于漏风问题的治理，具体有增设暖风器、热风再循环系统等措施，通过入口风温的升高提高管壁温，但同时也会在一定程度上造成风阻力和风机能耗的增加，不能在根本上解决低温腐蚀引发的漏风问题，故也不建议采纳。此外，受喷涂除锈和安装磕碰的影响，搪瓷管局部位置容易出现腐蚀，对此应该加强过程管理，最大限度的降低其腐蚀风险，若发现缺陷则要及时采取措施加以解决。对于拆除后的空气管、管板等废旧金属需进行集中处理，空预器管箱安装结束后及时恢复保温等。
3.治理效果
该火电厂要求治理后的#6锅炉空预器漏风率≤2%，更换后的低温段一次风侧搪瓷管式空预器的使用寿命大大延长，排间积灰显著减少，当机组处于满负荷运行状态时，锅炉排烟温度小时均值不大于夏季≤160℃，冬季≤155℃的温度区间。采取方案三的治理措施后，空预器漏风率确实大幅降低，现场检修频率也显著减小，不仅缓解了停炉检修现场的安全管控压力，还因搪瓷管表面光滑的原因，即使长期运行也不易积灰，换热效果基本不变，使得机组运行更为安全、经济。从长远发展来看，搪瓷管的应用还会带来更大的经济效益和环境效益。
结束语：
总之，火电厂管式空预器漏风问题时有发生，关键在于有效治理。而该火电厂基于对#6锅炉空预器漏风数据、危害原因的分析，提出了三种治理方案，并经进一步分析论证确定了最佳方案，且搪瓷管式空预器的使用使其漏风风险大大降低，为机组的安全、经济、可靠运行提供了重要保障。
参考文献：
[1]车明达,滕忠顺,徐海涛,蔡云峰.伊敏电厂空预器漏风问题的解决[J].山东工业技术,2018(01):146.
[2]滕敏华. 空预器密封技术探讨[C]. 中国节能协会热电产业联盟,2016:508-512.
[3]罗森. 空气预热器漏风大原因分析及处理措施[C]. 中国节能协会热电产业联盟,2015:167-175.