鍋爐水熱媒空氣預(yù)熱裝置的原理及應(yīng)用

【摘要】本文介紹了水熱媒空氣預(yù)熱裝置在煉油廠動(dòng)力鍋爐上的應(yīng)用情況，該裝置徹底解決了鍋爐漏風(fēng)問題和低溫露點(diǎn)腐蝕問題，保證了鍋爐長期高效優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，提高了鍋爐熱效率，值得推廣使用。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；水熱媒；空氣預(yù)熱器；給水加熱器；煙氣換熱器；低溫露點(diǎn)腐蝕

1.前言

動(dòng)力鍋爐是石油化工企業(yè)主要的耗能設(shè)備，鍋爐熱效率的高低直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益。煉油廠的動(dòng)力鍋爐主要以渣油和瓦斯為燃料，生產(chǎn)的蒸汽供煉油裝置使用。由于煉油裝置負(fù)荷波動(dòng)及啟停等原因，導(dǎo)致鍋爐負(fù)荷波動(dòng)頻繁，嚴(yán)重降低了鍋爐熱效率，縮短了鍋爐壽命。尤其對空氣預(yù)熱器影響較大，造成了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)及低溫露點(diǎn)腐蝕等問題。

1.1低溫露點(diǎn)腐蝕的原理

燃料在燃燒時(shí)，其中的氫（H2）和氧（O2）化合生成水蒸氣（H2O），而燃燒器大部分又采用蒸汽霧化，因而使?fàn)t子中的煙氣帶有大量的水蒸氣。另外燃料中的硫（S）在燃燒后生成二氧化硫（SO2），其中少量的SO2進(jìn)一步又氧化成三氧化硫（SO3）三氧化硫與煙氣中的水蒸氣結(jié)合生成硫酸（H2SO4）。含有硫酸蒸汽的煙氣露點(diǎn)大為升高，當(dāng)受熱面的壁溫低于露點(diǎn)時(shí)，含有硫酸的蒸汽就會(huì)在受熱面上凝結(jié)成含有硫酸的液體，對受熱面產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。因?yàn)樗窃跍囟容^低的受熱面上發(fā)生的腐蝕，故稱為低溫腐蝕。由于只有在受熱面上結(jié)露后才發(fā)生這種腐蝕，所以又稱露點(diǎn)腐蝕。露點(diǎn)溫度的高低除與燃料中的含硫量有關(guān)外，還與過剩空氣系數(shù)和三氧化硫的生成量等因素有關(guān)。爐膛溫度越高過?？諝庠缴?，則燃燒中的硫生成的SO2被氧化成SO3的份額就越小，露點(diǎn)溫度越低。

1.2低溫露點(diǎn)腐蝕的危害

由于動(dòng)力鍋爐負(fù)荷波動(dòng)比較頻繁，經(jīng)常低負(fù)荷運(yùn)行，排煙溫度偏低，發(fā)生低溫腐蝕后，使受熱面腐蝕穿孔而漏風(fēng)；由于腐蝕表面潮濕粗糙，使積灰、堵灰加劇，結(jié)果是排煙溫度升高，鍋爐熱效率下降；由于漏風(fēng)及通風(fēng)阻力增大，使廠用電增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響鍋爐出力；被腐蝕的管子或管箱需要定期更換，增大檢修維護(hù)費(fèi)用。總之，低溫腐蝕對鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性均帶來不利影響。

1.3空氣預(yù)熱器的現(xiàn)狀

目前，煉油廠動(dòng)力鍋爐采用管式空氣預(yù)熱器，由于排煙溫度低，給低溫露點(diǎn)腐蝕創(chuàng)造了條件。比較突出的問題是低溫段腐蝕磨損嚴(yán)重，造成空氣預(yù)熱器漏風(fēng)，甚至導(dǎo)致對流受熱面煙道堵塞，使送入爐膛內(nèi)的風(fēng)量減少，影響鍋爐的燃燒工況，增加風(fēng)機(jī)的電耗和排煙熱損失，降低鍋爐熱效率和鍋爐出力。同時(shí)也增加了設(shè)備及檢修的費(fèi)用，使鍋爐不能長期高效運(yùn)行。

為了徹底解決動(dòng)力鍋爐存在的問題，經(jīng)過分析和比較，決定對鍋爐進(jìn)行水熱媒空氣預(yù)熱裝置改造。

2.水熱媒空氣預(yù)熱裝置的原理

2.1工作原理

水熱媒空氣預(yù)熱裝置主要由給水加熱器、空氣預(yù)熱器、煙氣換熱器及相應(yīng)的給水管道組成，煙氣換熱器由低溫段省煤器構(gòu)成，利用鍋爐除氧水作為熱媒----中間熱載體，建立一個(gè)開放式的加熱系統(tǒng)，吸收鍋爐尾部省煤器出口煙氣中的余熱，加熱助燃空氣和鍋爐給水。104℃、6.0Mpa鍋爐給水經(jīng)給水加熱器加熱至135℃后，進(jìn)入煙氣換熱器吸收鍋爐尾部煙氣熱量，溫度升至188℃左右，然后分成兩路：一路進(jìn)入空氣預(yù)熱器（放置在風(fēng)機(jī)出口）預(yù)熱所需的助燃空氣；另一路進(jìn)入給水加熱器加熱鍋爐給水，提高煙氣換熱器進(jìn)口水溫，避免煙氣換熱器發(fā)生低溫露點(diǎn)腐蝕。換熱后兩路低溫水重新匯合，然后進(jìn)入省煤器取熱達(dá)到256℃，再進(jìn)入汽包，如此循環(huán)將煙氣的熱量不斷地傳遞給助燃空氣。由于進(jìn)入煙氣換熱器的給水溫度高于露點(diǎn)溫度（一般為130—145℃），所以徹底消除了露點(diǎn)腐蝕的發(fā)生。

2.2技術(shù)特點(diǎn)

2.1無需象普通空氣預(yù)熱器一樣，將煙氣和空氣直接換熱，而是通過水熱媒將煙氣的熱量傳遞給空氣，避免了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)和竄風(fēng)問題，省去了大量空氣或煙氣管道，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)適用。

2.2適應(yīng)動(dòng)力鍋爐負(fù)荷變化的要求。由于進(jìn)入省煤器的水溫經(jīng)過加熱后均在135℃以上，即使鍋爐負(fù)荷再低，省煤器煙氣側(cè)管壁溫度也高于上水溫度，也就是說高于露點(diǎn)溫度，所以徹底避免了低溫露點(diǎn)腐蝕。

2.3水熱媒空氣預(yù)熱裝置的煙氣換熱器、空氣預(yù)熱器均為箱式模塊結(jié)構(gòu)，焊接、試壓等工作均在制造廠完成，實(shí)現(xiàn)工廠化制造，現(xiàn)場組裝，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短安裝工期。

3.應(yīng)用效果

2005年、2008年某煉油廠先后對5#、4#動(dòng)力鍋爐進(jìn)行了水熱媒空氣預(yù)熱裝置改造，取得了良好的效果。該鍋爐的型號(hào)為HG—130/3.82—YI，通過改造，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)和低溫腐蝕問題得到了解決，鍋爐熱效率達(dá)到91﹪，每臺(tái)鍋爐年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益120萬元，鍋爐的出力也達(dá)到了額定負(fù)荷，大大增強(qiáng)了對煉油主體裝置的保障能力。

4.結(jié)束語

水熱媒空氣預(yù)熱裝置利用其獨(dú)特的換熱原理，解決了煉油廠動(dòng)力鍋爐低溫露點(diǎn)腐蝕問題，提高了鍋爐熱效率，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，具有很大的推廣價(jià)值。