锅炉空气预热器热端蓄热元件的特性与维护

电站锅炉空气预热器热端蓄热元件是空预器的核心部件之一，其主要功能是回收烟气中的热量，加热进入锅炉的空气，从而提高锅炉的燃烧效率，降低燃料消耗，减少排放。

一、基本概念与作用
蓄热元件是空预器中的关键传热部件，通常安装在热端位置，即靠近烟气出口处的高温区域。其主要作用是通过吸收烟气中的热量，提升空气的温度，减少锅炉燃烧时所需的燃料能耗，从而提高锅炉的热效率。
二、主要特点
耐高温性能：热端蓄热元件工作在高温环境中，烟气温度可达到300°C至450°C，甚至更高。材料必须具备优异的耐高温性能，以确保长期稳定运行，防止热损坏或变形。
良好的导热性：蓄热元件的核心功能是传热，因此导热性能是其最重要的特性之一。一般采用导热性能优异的合金材料，如高铬铸铁或不锈钢材料，以确保高效传热。
耐腐蚀和耐磨损性：由于空预器热端的烟气中含有多种腐蚀性气体，如二氧化硫（SO₂）、硫酸雾等，同时还夹杂有粉尘颗粒，因此蓄热元件必须具备较强的耐腐蚀性和耐磨损性能。
低热膨胀系数：为了避免温度波动导致蓄热元件因热膨胀或收缩引起的机械应力，材料还需具备低热膨胀系数，以确保结构稳定性。
三、结构与材料
材料选择：热端蓄热元件通常采用耐热钢、不锈钢、陶瓷等材料，这些材料能够承受高温，同时具备抗氧化、抗腐蚀的能力。常用材料包括：
高铬铸铁：由于其良好的耐高温、耐腐蚀和耐磨性，常被用于高温热端区域。
不锈钢：如309S、310S不锈钢，这些材料在高温下能保持良好的结构强度和耐腐蚀性能。
陶瓷材料：部分蓄热元件采用高性能陶瓷，因其出色的抗热冲击能力和耐高温特性，适合极端高温环境。
蓄热片设计：蓄热元件通常由多个蓄热片组成，这些蓄热片排列在一起形成蓄热体，增加传热面积，优化热交换效率。根据不同的运行需求，蓄热片的形状设计可以有波纹形、平板形或锯齿形等。
模块化设计：为了便于维护和更换，现代蓄热元件通常采用模块化设计。每个模块由多块蓄热片组成，安装时可以灵活组合，从而便于在定期检修时更换受损部件。
四、工作原理
在锅炉运行过程中，烟气从炉膛进入空气预热器，经过蓄热元件时，蓄热元件吸收烟气中的热量并储存起来。随着空气从空预器的另一端流过，蓄热元件将储存的热量传递给进入锅炉的空气。这样，空气被预热，从而减少了锅炉燃烧过程中所需的热量输入，提升了燃烧效率并降低了燃料消耗。
五、维护与保养
定期检查与清洁：空预器蓄热元件容易积灰，特别是在燃用高灰分燃料时，灰尘会在蓄热元件表面沉积，降低传热效率。因此，定期清灰是保持空预器效率的重要维护工作。
防腐措施：由于高温烟气中的腐蚀性成分，长期运行会导致蓄热元件的腐蚀。锅炉运行中需要采取防腐措施，例如喷涂防腐层或采用更耐腐蚀的材料。
定期更换磨损件：蓄热元件在长时间使用过程中会因热应力、磨损等原因出现性能下降或损坏，因此需定期检查并更换受损部件，保持蓄热效果。
六、常见问题与解决措施
积灰与堵塞：空预器蓄热元件易出现积灰和堵塞问题，导致传热效率下降，需定期清洗或采取吹灰措施。
腐蚀损坏：烟气中的酸性气体对蓄热元件有较强的腐蚀作用，常见问题包括腐蚀开裂或剥落。可通过选用更耐腐蚀的材料或涂层来延长蓄热元件的使用寿命。
磨损与机械损伤：高速烟气中的颗粒物对蓄热元件表面有较大磨损，导致其表面粗糙甚至穿孔。这种情况可以通过加强材料的耐磨性能或优化烟气流动路径来缓解。
七、总结
锅炉空气预热器热端蓄热元件在提高锅炉效率、降低燃料消耗和减少排放方面具有关键作用。通过科学的材料选择、合理的结构设计和定期的维护保养，蓄热元件能够在恶劣的高温、高腐蚀性环境中长期稳定运行。