鍋爐空氣預熱器熱端蓄熱元件的特性與維護

電站鍋爐空氣預熱器熱端蓄熱元件是空預器的核心部件之一，其主要功能是回收煙氣中的熱量，加熱進入鍋爐的空氣，從而提高鍋爐的燃燒效率，降低燃料消耗，減少排放。

一、基本概念與作用
蓄熱元件是空預器中的關鍵傳熱部件，通常安裝在熱端位置，即靠近煙氣出口處的高溫區域。其主要作用是通過吸收煙氣中的熱量，提升空氣的溫度，減少鍋爐燃燒時所需的燃料能耗，從而提高鍋爐的熱效率。
二、主要特點
耐高溫性能：熱端蓄熱元件工作在高溫環境中，煙氣溫度可達到300°C至450°C，甚至更高。材料必須具備優異的耐高溫性能，以確保長期穩定運行，防止熱損壞或變形。
良好的導熱性：蓄熱元件的核心功能是傳熱，因此導熱性能是其最重要的特性之一。一般采用導熱性能優異的合金材料，如高鉻鑄鐵或不銹鋼材料，以確保高效傳熱。
耐腐蝕和耐磨損性：由于空預器熱端的煙氣中含有多種腐蝕性氣體，如二氧化硫（SO?）、硫酸霧等，同時還夾雜有粉塵顆粒，因此蓄熱元件必須具備較強的耐腐蝕性和耐磨損性能。
低熱膨脹系數：為了避免溫度波動導致蓄熱元件因熱膨脹或收縮引起的機械應力，材料還需具備低熱膨脹系數，以確保結構穩定性。
三、結構與材料
材料選擇：熱端蓄熱元件通常采用耐熱鋼、不銹鋼、陶瓷等材料，這些材料能夠承受高溫，同時具備抗氧化、抗腐蝕的能力。常用材料包括：
高鉻鑄鐵：由于其良好的耐高溫、耐腐蝕和耐磨性，常被用于高溫熱端區域。
不銹鋼：如309S、310S不銹鋼，這些材料在高溫下能保持良好的結構強度和耐腐蝕性能。
陶瓷材料：部分蓄熱元件采用高性能陶瓷，因其出色的抗熱沖擊能力和耐高溫特性，適合極端高溫環境。
蓄熱片設計：蓄熱元件通常由多個蓄熱片組成，這些蓄熱片排列在一起形成蓄熱體，增加傳熱面積，優化熱交換效率。根據不同的運行需求，蓄熱片的形狀設計可以有波紋形、平板形或鋸齒形等。
模塊化設計：為了便于維護和更換，現代蓄熱元件通常采用模塊化設計。每個模塊由多塊蓄熱片組成，安裝時可以靈活組合，從而便于在定期檢修時更換受損部件。
四、工作原理
在鍋爐運行過程中，煙氣從爐膛進入空氣預熱器，經過蓄熱元件時，蓄熱元件吸收煙氣中的熱量并儲存起來。隨著空氣從空預器的另一端流過，蓄熱元件將儲存的熱量傳遞給進入鍋爐的空氣。這樣，空氣被預熱，從而減少了鍋爐燃燒過程中所需的熱量輸入，提升了燃燒效率并降低了燃料消耗。
五、維護與保養
定期檢查與清潔：空預器蓄熱元件容易積灰，特別是在燃用高灰分燃料時，灰塵會在蓄熱元件表面沉積，降低傳熱效率。因此，定期清灰是保持空預器效率的重要維護工作。
防腐措施：由于高溫煙氣中的腐蝕性成分，長期運行會導致蓄熱元件的腐蝕。鍋爐運行中需要采取防腐措施，例如噴涂防腐層或采用更耐腐蝕的材料。
定期更換磨損件：蓄熱元件在長時間使用過程中會因熱應力、磨損等原因出現性能下降或損壞，因此需定期檢查并更換受損部件，保持蓄熱效果。
六、常見問題與解決措施
積灰與堵塞：空預器蓄熱元件易出現積灰和堵塞問題，導致傳熱效率下降，需定期清洗或采取吹灰措施。
腐蝕損壞：煙氣中的酸性氣體對蓄熱元件有較強的腐蝕作用，常見問題包括腐蝕開裂或剝落。可通過選用更耐腐蝕的材料或涂層來延長蓄熱元件的使用壽命。
磨損與機械損傷：高速煙氣中的顆粒物對蓄熱元件表面有較大磨損，導致其表面粗糙甚至穿孔。這種情況可以通過加強材料的耐磨性能或優化煙氣流動路徑來緩解。
七、總結
鍋爐空氣預熱器熱端蓄熱元件在提高鍋爐效率、降低燃料消耗和減少排放方面具有關鍵作用。通過科學的材料選擇、合理的結構設計和定期的維護保養，蓄熱元件能夠在惡劣的高溫、高腐蝕性環境中長期穩定運行。