淺議火力發(fā)電廠空氣預(yù)熱器防腐

國家電力投資集團(tuán)公司蒙東能源通遼發(fā)電總廠 028000

摘要：近年來，發(fā)電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的防腐一直受到關(guān)注。為充分利用煙氣余熱，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率，工業(yè)鍋爐的尾部都加裝了空氣預(yù)熱器。但是作為鍋爐尾部的空氣預(yù)熱器，通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低溫?zé)煔鈪^(qū)域，工作條件比較惡劣，容易出現(xiàn)低溫腐蝕和堵灰。處在鍋爐低溫區(qū)域的空氣預(yù)熱器，一旦發(fā)生低溫腐蝕和堵灰，就會(huì)造成煙氣通道堵塞，引風(fēng)阻力增大，鍋爐正壓燃燒。這不但降低了鍋爐出力，甚至造成被迫停爐。腐蝕的結(jié)果會(huì)造成空氣預(yù)熱器管子泄漏損壞，造成嚴(yán)重漏風(fēng)，引起燃燒工況惡化。嚴(yán)重時(shí)不得不經(jīng)常更換受熱面，既增加了維修工作量和材料損耗，又影響了鍋爐的正常運(yùn)行，冷空氣進(jìn)入煙氣側(cè)，還會(huì)降低煙溫，加速低溫腐蝕及堵灰的速度，從而影響鍋爐安全運(yùn)行。本文闡述了鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕機(jī)理及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐；燃料；空氣預(yù)熱器

1 腐蝕機(jī)理

造成鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕的原因有兩點(diǎn)：一是煙氣中存在著三氧化硫；二是受熱面的金屬壁溫低于煙氣中的酸露點(diǎn)溫度。鍋爐燃料中或多或少的都含有硫。當(dāng)燃用含硫量較多的燃料時(shí)，燃料中的硫份在燃燒后，大部分變成二氧化硫，在一定條件下其中的少部分進(jìn)一步氧化成三氧化硫氣體。三氧化硫氣體與水蒸汽能結(jié)合成硫酸蒸汽，其凝結(jié)露點(diǎn)溫度高達(dá)120℃以上，露點(diǎn)溫度越高，煙氣含酸量愈大，腐蝕堵灰愈嚴(yán)重。當(dāng)空氣預(yù)熱器管壁溫度低于所生成的硫酸露點(diǎn)時(shí)，硫酸就在管壁上凝結(jié)而產(chǎn)生腐蝕，叫做低溫腐蝕。金屬壁面被腐蝕的程度取決于硫酸凝結(jié)量的多少，濃度的大小和金屬壁面溫度的高低。硫酸象一層膠膜，一面粘在管壁上腐蝕，一面不斷粘著煙灰，形成多種硫酸鹽，并逐漸增厚，這就是低溫式結(jié)渣。

2 空氣預(yù)熱器管壁的最低允許溫度

煤中含硫量的多少，影響鍋爐排煙溫度的選取。同時(shí)，鑒于對(duì)鍋爐排煙熱損失與防止尾部受熱面低溫腐蝕等因素的綜合考慮，目前，裝有空氣預(yù)熱器的鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度一般為 160～190℃。事實(shí)上，由于某些單位使用蒸汽時(shí)負(fù)荷變化較大，或長期低負(fù)荷運(yùn)行，引起操作不當(dāng)，增加大量過?？諝猓辉O(shè)備失修，不及時(shí)清灰等原因而造成排煙溫度長期低于140℃，即煙氣露點(diǎn)之下。從整個(gè)爐體煙氣流程來講，空氣預(yù)熱器煙氣通道截面較小，阻力較大，因此增加了形成堵灰結(jié)渣的可能性。當(dāng)松散性積灰在管內(nèi)粘附時(shí)間過長時(shí)，就可能由松散轉(zhuǎn)為緊密性的積灰，因?yàn)橛械姆e灰可能吸附煙氣中的二氧化硫、三氧化硫和水蒸汽，使積灰生成硫酸鹽和亞硫酸鹽，由于這些鹽類的生成致使松散性積灰轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密性積灰。這些積灰與空氣預(yù)熱器內(nèi)管壁作用生成硫酸鐵和亞硫酸鐵，就更增加了積灰結(jié)渣的牢固性。上述積灰性質(zhì)的變化，首先發(fā)生在逆流式空氣預(yù)熱器冷端（進(jìn)風(fēng)口一側(cè)）的管內(nèi)壁上，原因是此處低溫空氣與低溫?zé)煔獾臒峤粨Q處，其管壁溫度較低，所以腐蝕和堵灰往往從管子冷端逐漸向熱端延伸，且多積聚在煙氣流速較低的四周死角。當(dāng)鍋爐開爐停爐頻繁而積灰結(jié)渣又沒有得到及時(shí)清除時(shí)，腐蝕和積灰的速度必然加快。

3 預(yù)防及處理措施

為防止空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕堵灰，可從以下幾個(gè)方面采取措施：

3.1在燃料及燃燒產(chǎn)物方面：可從燃料及煙氣中除硫，防止三氧化硫的產(chǎn)生，以降低煙氣的露點(diǎn)溫度。①根本措施是從燃料及煙氣中除硫從目前來看，技術(shù)尚不成熟，實(shí)際應(yīng)用難度很大。工業(yè)鍋爐燃燒煤含硫量多數(shù)在1% ～1.5%，有些可達(dá) 3% ～5%，因此鍋爐盡量不燃用含硫量大于2% 的煤。②在鍋爐運(yùn)行過程中，盡量降低過?？諝饬?，減少煙氣中的過剩氧，能顯著降低三氧化硫的生成量，相應(yīng)的煙氣露點(diǎn)溫度也降低了，這樣也就減少了低溫受熱面腐蝕的可能性。一般情況下燃燒室過?？諝庀禂?shù)的臨界量約為1.05，低于此數(shù)對(duì)降低低溫腐蝕有顯著作用。

3.2 在鍋爐方面：采用提高低溫受熱面的壁面溫度或使壁面溫度避開煙氣嚴(yán)重腐蝕區(qū)域的辦法。①適當(dāng)提高排煙溫度，提高鍋爐的排煙溫度可以相應(yīng)提高空氣預(yù)熱器的壁溫，對(duì)大多數(shù)燃料要求壁溫達(dá)到105℃，可避免或減輕腐蝕。如提高空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度或提高省煤器入口水溫皆可。②要減少或避免鍋爐低負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行必然造成排煙溫度降低到煙氣露點(diǎn)以下，引起空氣預(yù)熱器管壁腐蝕。當(dāng)鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，給煤量及排煙量均相應(yīng)加大，預(yù)熱器難以適應(yīng)煙塵排量驟增的要求，煙氣阻力增大，就會(huì)發(fā)生管內(nèi)積灰堵塞現(xiàn)象。由于燃用較高硫份煤，而且長期超負(fù)荷運(yùn)行，容易造成空氣預(yù)熱器低溫段的嚴(yán)重腐蝕及穿孔漏風(fēng)。

3.3 改變受熱面的布置方式：①采用臥置管式空氣預(yù)熱器。臥置管式空氣預(yù)熱器，煙氣在管外沖刷，空氣在管內(nèi)流動(dòng)。臥式與立式相比較，在同樣的煙氣和空氣進(jìn)口溫度下，一般可提高壁溫 10～30℃。②改變傳熱方式。在常見的空氣預(yù)熱器中，為了達(dá)到使用較少的受熱面積而得到較高的預(yù)熱空氣溫度，一般均采用逆流布置方式。為了防止空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕，可將逆流傳熱改為順流傳熱方式或先順流后逆流傳熱方式。兩者均可以相應(yīng)提高空氣預(yù)熱器低溫段的金屬壁溫。[1]

3.4 加強(qiáng)空氣預(yù)熱器的清灰工作 掌握積灰規(guī)律，定期除灰。既可增大煙氣流通面積，減少煙氣阻力，又相應(yīng)減少受熱面的腐蝕。在清理管子積灰時(shí)，可用 5%的堿水浸泡，然后用清水沖洗。為減少管子堵塞，可將管徑加粗，效果也較為理想。[2]

3.5 水冷壁向火側(cè)腐蝕及其預(yù)防水冷壁向火側(cè)腐蝕是指水冷壁外壁在還原性氣氛中，揮發(fā)性硫、氯化物及熔融灰渣作用下，使管壁減薄引起的故障。水冷壁向火側(cè)腐蝕不可能發(fā)生在燃燒區(qū)域的氧化氣氛中。一氧化碳，包括未燃燒的煤粒沖刷管壁，在硫酸鹽和氨氯化物的作用下加速腐蝕，導(dǎo)致管壁減薄，當(dāng)其腐蝕速度超過 25μm/103h 時(shí)，表示已有明顯腐蝕。此外低熔點(diǎn)的鈉、磷的焦硫酸鹽甩落在水冷壁管外表，能熔掉管外表的氫化鐵保護(hù)層，也使金屬受到腐蝕。超臨界壓力鍋爐因其布置特點(diǎn)及壁溫相對(duì)較高，容易發(fā)生圓周方向的溝槽或裂紋。[3]由于水冷壁向火側(cè)腐蝕涉及燃燒器區(qū)域附近一批管子的安全問題，嚴(yán)重時(shí) 1～2 萬小時(shí)就要更換一批水冷壁管，所以應(yīng)予以重視。預(yù)防水冷壁向火側(cè)腐蝕的措施是：①控制噴燃器噴射角度與煙氣氧量，避免未燃煤粉與還原性氣體沖刷水冷壁；②采用滲鋁管或火焰噴涂的方法提高水冷壁管的抗腐蝕能力；③在降低煙氣含氧量采用低氧燃燒或?yàn)榻档?NOX而采用二次燃燒法時(shí)，要注意可能出現(xiàn)的向火側(cè)腐蝕。[4]

3.6低溫腐蝕低溫腐蝕是煙氣中的硫酸、亞硫酸在低于露點(diǎn)的受熱面上凝結(jié)，使受熱面腐蝕的一種現(xiàn)象。煤、油含硫量高、壁面溫度低是產(chǎn)生低溫腐蝕的主要原因，大容量電站鍋爐低溫腐蝕主要發(fā)生在空氣預(yù)熱器。一般情況下，空氣預(yù)熱器低溫腐蝕并不構(gòu)成事故，但影響機(jī)組的長期安全可靠運(yùn)行，增加檢修工作量，并降低鍋爐經(jīng)濟(jì)性。個(gè)別情況下，由于不均勻的堵灰、腐蝕，使煙、風(fēng)壓隨回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的旋轉(zhuǎn)而周期性變化，當(dāng)影響燃燒穩(wěn)定及自動(dòng)控制質(zhì)量時(shí)，可能成為鍋爐強(qiáng)迫停用的因素之一。采用低硫煤、爐內(nèi)脫硫等措施有利于防止低溫腐蝕；采用耐腐蝕材料、改變傳熱元件型線，采用玻璃管預(yù)熱器、熱管式空氣預(yù)熱器，加裝暖風(fēng)器等都是防止低溫腐蝕的措施。

4 結(jié)語

防止空氣預(yù)熱器腐蝕、積灰的方法很多，以上只是目前在防止鍋爐尾部受熱低溫腐蝕方面的常用方法，具體采用哪種方法，需視各單位情況而定。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈鴻雁，馬殿暉，李良成.煙氣露點(diǎn)溫度與鍋爐低溫受熱面的腐蝕[J ].黑龍江電力，2002，（02）.

[2]楊國輝.鍋爐低溫受熱面管的腐蝕及防護(hù)[J ].管道技術(shù)與設(shè)備，2004，（02）.

[3]王春雨，楊廣勝，劉建偉.鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕機(jī)理及預(yù)防措施[J ].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009，（09）.

[4]桂宏，黃喬松.管式空氣預(yù)熱器受熱面防腐與防磨[J ].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008，（22）.