如何避免空气预热器的过热现象

如何避免空气预热器的过热现象

避免空气预热器过热需从燃料控制、燃烧优化、设备维护、运行监控四大维度构建防护体系，结合材料升级与智能技术实现主动防御。以下是具体措施及技术要点：

一、燃料品质管控：从源头抑制过热风险

严格入炉煤质检测

限制硫分（St,d≤1.5%）、灰分（Aad≤25%）及碱金属含量（Na₂O+K₂O≤0.5%），减少燃烧产物中SO₃和低熔点灰渣生成。

采用混煤配烧技术，将高硫煤与低硫煤按3:7比例混合，使烟气中SO₃浓度降低40%以上。

燃料预处理

安装煤粉细度在线监测系统，确保R90（90μm筛余量）控制在15%-20%，避免粗颗粒煤粉燃烧延迟导致火焰中心上移。

对高水分褐煤进行干燥处理，将全水分（Mt）从30%降至15%，缩短燃烧时间，减少高温烟气在预热器停留时长。

二、燃烧过程优化：平衡热负荷分布

配风系统精准调控

采用分级燃烧技术：将二次风分为上下两层，下层风量占60%，上层占40%，控制火焰中心高度在炉膛中部（距燃烧器出口3-5m）。

安装氧量闭环控制系统：通过炉膛出口氧量计（设定值3%-5%）实时调整总风量，避免缺氧燃烧导致的不完全燃烧热损失。

燃烧器改造

替换为低NOx旋流燃烧器，其特殊设计的旋流叶片可使煤粉与空气混合时间缩短至0.2s，减少燃烧延迟引发的烟气温度偏差。

在燃烧器出口加装稳燃齿，增强火焰稳定性，防止局部脱火造成烟气回流冲刷预热器。

三、设备结构与材料升级：提升耐温能力

高温段材料强化

管式预热器：高温段采用TP347H不锈钢（耐温650℃）或Inconel 625合金管（耐温1000℃），替代传统碳钢管（耐温450℃）。

回转式预热器：转子中心筒及热端蓄热元件采用搪瓷涂层（导热系数1.2W/(m·K)，耐酸腐蚀寿命＞5年），降低低温腐蚀风险。

流场优化设计

通过CFD数值模拟优化预热器进出口导流板角度，消除烟气走廊，使流速均匀性提升至90%以上（设计值≥85%）。

在管式预热器管箱内加装螺旋纽带，增强烟气湍流度，换热系数提高20%-30%。

四、智能监控与保护系统：实现实时预警与干预

多参数监测网络

部署分布式光纤测温系统：沿预热器烟气/空气流道铺设光纤，实时监测500个测温点，温度分辨率±1℃，响应时间＜1s。

安装红外热像仪：对预热器外壳进行非接触式测温，识别局部热点（温差＞50℃时触发报警）。

联锁保护逻辑

设置三级过热保护：

一级预警：当金属壁温≥430℃时，自动投入备用吹灰器并增加吹灰频次。

二级动作：壁温≥450℃时，强制降低锅炉负荷10%，同时启动引风机变频调节增加烟气流量。

三级跳闸：壁温≥480℃或10分钟内温升＞20℃时，紧急停炉并开启预热器蒸汽冷却系统。

智能吹灰优化

采用声波-蒸汽联合吹灰系统：

声波吹灰器（频率125Hz）每4小时全覆盖吹扫一次，清除松散积灰。

蒸汽吹灰器（压力3.5MPa）根据压差信号（ΔP≥500Pa）定向启动，清除硬质积灰。

引入机器学习算法：基于历史数据训练吹灰效果预测模型，动态调整吹灰周期（z优间隔为6-8小时）。

五、运行维护策略：延长设备寿命

定期化学清洗

对管式预热器采用EDTA铵盐清洗工艺：配制5%EDTA溶液（pH=9.5），循环清洗48小时，去除金属氧化物垢层（除垢率＞95%）。

回转式预热器使用高压水射流清洗：压力15-20MPa，流量50L/s，配合旋转喷头清除蓄热元件间隙积灰。

密封系统维护

每季度检查回转式预热器径向/轴向密封片磨损情况，当间隙＞5mm时及时更换，控制漏风率≤5%。

在管式预热器管箱膨胀节处涂抹高温硅胶（耐温500℃），防止烟气短路。

六、典型案例验证

某1000MW超超临界机组应用上述措施后效果：

过热次数：从每年12次降至0次；

排烟温度：稳定在125-135℃（设计值130℃）；

预热器效率：从78%提升至85%；

维护成本：年节省吹灰蒸汽费用及备件更换费用约200万元。

结语

避免空气预热器过热需构建“预防-监测-干预-改进”闭环管理体系。通过燃料品质控制、燃烧优化、材料升级、智能监控及精准维护，可将过热风险降低90%以上。随着数字孪生技术在电厂的应用，未来可实现预热器全生命周期健康管理，进一步推动设备运行可靠性迈向新高度。