電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕研究

劉云鯤

摘要：鍋爐是電廠運(yùn)行中的一項(xiàng)重要生產(chǎn)設(shè)備，其性能直接影響到電廠運(yùn)行質(zhì)量。然而，從電廠鍋爐實(shí)際運(yùn)用情況來(lái)看，鍋爐空氣預(yù)熱器極易出現(xiàn)低溫腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐密閉性降低，影響到電廠的正常運(yùn)行。為此，本文將針對(duì)電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行研究，探討電廠鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕現(xiàn)象的具體方法、措施與辦法。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；空氣預(yù)熱器；低溫腐蝕

前言：

空氣預(yù)熱器在電廠鍋爐中的運(yùn)用能夠有效提升電廠鍋爐的熱效率，最大程度上降低鍋爐作業(yè)對(duì)外界環(huán)境的污染，積極相應(yīng)綠色、環(huán)保的號(hào)召，是當(dāng)代電廠運(yùn)行的必然發(fā)展趨勢(shì)。但是，空氣預(yù)熱器在電廠鍋爐中運(yùn)用時(shí)，受內(nèi)外多種因素的影響，空氣預(yù)熱器極易發(fā)生低溫腐蝕現(xiàn)象，不僅無(wú)法發(fā)揮空氣預(yù)熱器在電廠鍋爐中的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)影響到電廠的正常運(yùn)行。

1.電廠鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕原理

煙氣中蒸汽的露點(diǎn)溫度被稱為“水露點(diǎn)”。通常情況下，其水露點(diǎn)比較低，煙氣中蒸汽的露點(diǎn)溫度在40℃到50℃之間。煙氣中所含的三氧化硫（SO3）與蒸汽相碰撞發(fā)生混合，能夠有效提升煙氣中蒸汽的酸露點(diǎn)。通過(guò)觀察圖1，從中我們能夠直觀的了解到煙氣露點(diǎn)溫度同煙氣中硫酸蒸汽量之間所存在的關(guān)系，即三氧化硫（SO3）的含量和水蒸氣（H2O）的含量越高，煙氣酸露點(diǎn)進(jìn)一步增加。通常情況下，煙氣蒸汽含量通常在0.05到0.15之間。若三氧化硫（SO3）在的含量為0.005%時(shí)，煙氣中酸露點(diǎn)的溫度將上升到150℃。通過(guò)研究得知，煙氣中三氧化硫（SO3）的含量與水蒸氣（H2O）的含量對(duì)煙氣中硫酸蒸汽的酸露點(diǎn)具有決定性作用，按照公式對(duì)固體燃料工程估算方法得知： 。其中，“tsld”代表煙氣的酸露點(diǎn)，單位為℃；“tld”代表煙氣的水露點(diǎn)，單位為℃；“β”代表爐膛出口處空氣系數(shù)有關(guān)的常數(shù)；“ ”代表燃料折算硫分的百分比；“ ”代表燃料折算灰分的百分比；“αfh”代表飛灰占總灰分的實(shí)際份額。

如果空氣預(yù)熱器低溫段的壁溫同酸露點(diǎn)的溫度相近，或者是空氣預(yù)熱器低溫段的壁溫比酸露點(diǎn)的溫度低，煙氣中硫酸蒸汽即可發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，并對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。此時(shí)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：（1）二氧化硫、水、鐵發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)三亞硫酸亞鐵和氫氣，可用化學(xué)公式將其表示為： ；（2）三氧化硫、水、鐵發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)硫酸亞鐵和氫氣，可用化學(xué)公式將其表示為： 。除此之外，在電離子的作用下，金屬表面還會(huì)形成諸多微電池，以焊渣為正極、鐵為負(fù)極，從而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，即負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵元素失去兩個(gè)電子，變成二價(jià)鐵元素， （氧化）；正極上發(fā)生還原反應(yīng)，氫元素得到兩個(gè)電子，變成氫氣， （還原）。

2.電廠鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕的預(yù)防措施

2.1全面落實(shí)摻燒管理工作

摻燒工作不可僅注重鍋爐結(jié)焦問(wèn)題與機(jī)組負(fù)荷問(wèn)題，還應(yīng)進(jìn)一步分析摻燒煤中硫現(xiàn)象對(duì)整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的影響。硫（S）與空氣中的氧氣（O2）在燃燒的狀態(tài)下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化硫（SO2）。二氧化硫（SO2）能夠?qū)Υ呋瘎┡c空氣預(yù)熱器安全運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。摻燒后灰分對(duì)積灰堵塞、受熱面的磨損、輸灰等均有所影響。從當(dāng)前燃燒所用的煤的質(zhì)量來(lái)看，硫元素在煤質(zhì)量中所占比例低于1%、灰分在煤質(zhì)量中所占比例低于28%，能夠滿足運(yùn)行的基本要求。通常情況下，高負(fù)荷摻燒過(guò)程準(zhǔn)煤的燃燒量相對(duì)較大，低負(fù)荷摻燒過(guò)程尾煤的燃燒量相對(duì)較大，因尾煤中硫的含量在1.2%左右，低負(fù)荷摻燒過(guò)程煙的溫度相對(duì)較低，此時(shí)煙的溫度與硫酸蒸汽的露點(diǎn)相接近。在低負(fù)荷尾煤摻燒過(guò)程應(yīng)適當(dāng)增加低硫煤的摻入量，將入爐煤硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1%以下，盡可能降低二氧化硫（SO2）的生成，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣預(yù)熱器低溫腐蝕的進(jìn)一步控制。除此之外，可通過(guò)降低過(guò)?？諝赓|(zhì)量等辦法降低煙氣中剩余氧氣的含量，使硫元素?zé)o法與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，以此降低三氧化硫（SO3）的生成量。若燃燒室過(guò)剩狀態(tài)下的空氣系數(shù)臨界量在1.05時(shí)，擁有顯著的抗低溫腐蝕的效果。

2.2優(yōu)化受熱面的分布方式

通常情況下，優(yōu)化受熱面的分布方式有兩種形式，即臥放管式空氣預(yù)熱器、轉(zhuǎn)變傳熱方式。其一，臥放管式空氣預(yù)熱器。管式空氣預(yù)熱器在安置過(guò)程通常有兩種形式，即臥放與立放。通過(guò)對(duì)比分析，從中我們能夠得知煙氣與空氣在管式空氣預(yù)熱器入口處的溫度一樣時(shí)，將管式空氣預(yù)熱器臥放處理能夠吧管式空氣預(yù)熱器的壁溫提升10℃到30℃，與此同時(shí)，臥放管式空氣預(yù)熱器能夠降低空氣在管內(nèi)的流動(dòng)幅度，煙氣在管外不斷沖刷。其二，轉(zhuǎn)變傳熱方式。通常情況下，為提升預(yù)熱空氣溫度盡可能降低受熱面積，一般運(yùn)用逆流布置空氣預(yù)熱管的方法；為防止空氣預(yù)熱器受到低溫腐蝕，需要對(duì)逆流布置空氣預(yù)熱管的方法進(jìn)行優(yōu)化，使其形成先順流傳熱，然后逆流傳熱，或者是使其形成直接順流傳熱的方式，有效提升空氣預(yù)熱器低溫段金屬的壁溫。

2.3對(duì)鍋爐的控制與優(yōu)化

通過(guò)運(yùn)用提升排煙溫度法、提升省煤器入口溫度法、提升空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度法，降低電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕現(xiàn)象。通常情況下，壁溫為105℃時(shí)，能夠有效降低低溫腐蝕對(duì)電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的影響。當(dāng)鍋爐出現(xiàn)超負(fù)荷或者是低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，均會(huì)將排煙溫度降低到煙氣的露點(diǎn)之下，并使電廠鍋爐空氣預(yù)熱器出現(xiàn)低溫腐蝕現(xiàn)象。因此，在電廠鍋爐預(yù)熱器工作過(guò)程，應(yīng)對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面控制，防止鍋爐出現(xiàn)超負(fù)荷或者低負(fù)荷運(yùn)行現(xiàn)象。

2.4落實(shí)對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口壓差監(jiān)視工作

空氣預(yù)熱器進(jìn)出口壓差對(duì)空氣預(yù)熱器是否會(huì)受到低溫腐蝕現(xiàn)象具有一定程度的影響。為落實(shí)電廠鍋爐空氣預(yù)熱器低溫防腐工作，需要電廠工作人員提高對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口壓差檢查工作的重視，全面落實(shí)對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口壓差的建設(shè)工作。對(duì)暖風(fēng)器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查時(shí)，若暖風(fēng)器調(diào)整方法缺乏科學(xué)性與專業(yè)性，均會(huì)導(dǎo)致暖風(fēng)器無(wú)法正常運(yùn)行，并在后期運(yùn)行過(guò)程使空氣預(yù)熱器受到低溫腐蝕。另外，對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口以及煙氣的壓差進(jìn)行檢查時(shí)，若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)在第一時(shí)間運(yùn)用加強(qiáng)吹灰等方法對(duì)空氣預(yù)熱器的進(jìn)出口或者是煙氣的壓差進(jìn)行調(diào)整，使空氣預(yù)熱器的進(jìn)出口、煙氣的壓差均能維持在一個(gè)相對(duì)政策的運(yùn)行狀態(tài)。若對(duì)空氣預(yù)熱器的進(jìn)出口、煙氣的壓差調(diào)整后依然存在異?，F(xiàn)象，說(shuō)明空氣預(yù)熱器的冷端受熱面出現(xiàn)積灰現(xiàn)象，并受到低溫腐蝕，應(yīng)立即停車對(duì)空氣預(yù)熱器的冷端受熱面實(shí)施更換處理，并保證空氣預(yù)熱器的受熱面具有良好的清潔度。

綜上所述，電廠鍋爐空氣預(yù)熱器受到低溫腐蝕是一種常見問(wèn)題，為保證電廠能夠正常運(yùn)行，技術(shù)人員需要提高對(duì)鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕現(xiàn)象的重視，明確低溫腐蝕現(xiàn)象的形成原因，針對(duì)不同的影響因素，結(jié)合電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的實(shí)際運(yùn)行情況，運(yùn)用與之相匹配的解決措施與辦法，在日常工作中切實(shí)做好空氣預(yù)熱器的檢查工作，在問(wèn)題發(fā)生的第一時(shí)間從問(wèn)題根源對(duì)其進(jìn)行處理，以此降低低溫腐蝕現(xiàn)象對(duì)電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]王亮.電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕研究[J].黑龍江科學(xué)，2018，9（05）：10-11.

[2]韓少非.電廠鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)研究與改造[D].大連理工大學(xué)，2015.

[3]王新光，趙斌，王美霞.電廠鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕及預(yù)防措施探討[J].冶金能源，2005（03）：57-59.