余熱鍋爐低溫腐蝕機理及預(yù)防措施

張林香

太原鍋爐集團有限公司 山西太原 030000

1 余熱鍋爐的特點

相較于常規(guī)鍋爐，余熱鍋爐沒有相應(yīng)燃燒裝置，而且對載熱介質(zhì)和來源沒有統(tǒng)一要求，其在材料和受熱面布置方面與工業(yè)鍋爐存在較大的差別。余熱鍋爐多設(shè)置在工業(yè)生產(chǎn)工藝過程的各個部位，工作環(huán)境較為復(fù)雜，這也對余熱鍋爐的安全性和穩(wěn)定性具有較高的要求。工業(yè)廢氣具有高溫和高壓的特點，部分工業(yè)廢氣還具有易爆性和腐蝕性，這就對余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)和材料具有特殊的要求。在余熱鍋爐入口處經(jīng)常會受到較強的冷熱沖擊，這也決定了余熱鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計要具有自身的獨特性。余熱鍋爐結(jié)構(gòu)主要以過熱器和省煤器為主。多數(shù)將過熱器布置在冷卻室的頂棚，通常會采用立式過熱器，這樣更有利于應(yīng)對惡劣的煙氣和煙塵條件。在余熱鍋爐的尾部設(shè)置省煤器，以此來實現(xiàn)能源的高效利用。

2 余熱鍋爐低溫腐蝕機理

余熱鍋爐低溫腐蝕的特點是均勻腐蝕，它使管壁厚度逐漸減薄以至破裂。當(dāng)進入余熱鍋爐的煙氣中含有較多二氧化硫時，其中一部分二氧化硫進一步轉(zhuǎn)化為三氧化硫，二氧化硫和三氧化硫氣體不會或者輕微對金屬造成腐蝕，但當(dāng)煙氣進入省煤器后，由于省煤器區(qū)域溫度較低，三氧化硫與煙氣中的水蒸氣結(jié)合生成硫酸蒸汽，隨著煙氣的流動管壁溫度的進一步降低，當(dāng)管壁溫度降至硫酸蒸汽的露點溫度時，硫酸蒸汽逐漸凝結(jié)在管壁上，產(chǎn)生強烈的低溫露點腐蝕，生成FeSO4,FeSO4在煙灰沉積物的催化作用下與煙氣中的二氧化硫和氧氣進一步反應(yīng)生成Fe2（SO4）3，而Fe2（SO4）3在二氧化硫向三氧化硫轉(zhuǎn)化過程中有催化作用，可大大加速二氧化硫向三氧化硫的轉(zhuǎn)化。低溫腐蝕形成的腐蝕層容易脫落，而煙氣的沖刷使得管壁的腐蝕層脫落并在其上形成新的腐蝕層，在長時間運行過程中，由于低溫腐蝕的原因，管壁不斷減薄，嚴(yán)重時會造成爆管泄露。在余熱鍋爐運行時生成三氧化硫的過程是非常的復(fù)雜的。在余熱鍋爐運行時催化器的作用也會對煙氣產(chǎn)生一定的影響，促進煙氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的速度。

3 余熱鍋爐低溫腐蝕預(yù)防措施

3.1 灰分的利用

（1）在煙道增設(shè)螺旋管件，減少煙灰沉積物，使煙氣在管內(nèi)的流動由軸向平行流動變?yōu)檩S向旋轉(zhuǎn)流動，旋轉(zhuǎn)流動的煙氣有效地擊破了煙氣的層流附面層，煙氣由層流變?yōu)橐欢ǔ潭鹊奈闪?，提高了煙氣對管子的傳熱系?shù)，并且大部分煙層尚未與管子接觸就被分離沉積下來，即使有一些松散的積灰附著于管壁上，也很容易用機械方式消除。

（2）減小漏風(fēng)量和過量空氣系數(shù)。增大鼓風(fēng)機的功率會使煙氣中的氧氣含量增加，勢必會使揮發(fā)分燃燒后煙氣中三氧化硫生成量增加。因此揮發(fā)分管道漏風(fēng)和送入焚燒爐爐膛的空氣都是導(dǎo)致三氧化硫生成量增加的重要因素，所以減少煙道漏風(fēng)量尤其是監(jiān)控好煙道連接處的漏風(fēng)情況，選擇匹配的鼓風(fēng)機工作轉(zhuǎn)速以控制好焚燒爐風(fēng)機的送風(fēng)量可以有效的避免低溫腐蝕[1]。

3.2 提高金屬壁的溫度

金屬壁的溫度直接影響余熱鍋爐的腐蝕現(xiàn)象，所以在余熱鍋爐中根據(jù)實際情況適當(dāng)?shù)牟扇〈胧⒔饘俦诘臏囟忍岣呖梢员苊獾蜏馗g現(xiàn)象的發(fā)生，可以達到較好的對余熱鍋爐的保護效果。

3.3 控制余熱鍋爐積灰

（1）提高省煤器的進水溫度。將省煤器進水與蒸汽提前預(yù)混，使得煙氣中硫酸的露點溫度低于省煤器受熱面壁溫，可以有效的切斷低溫腐蝕的化學(xué)反應(yīng)條件以消除積灰。馮春艷在文獻中經(jīng)過理論計算后指出：鍋爐排煙溫度每上升20℃，鍋爐熱效率將下降1%。實踐表明：提高省煤器進水溫度是減輕低溫腐蝕和減少積灰的一個方法，但是這種方法必須要有余熱鍋爐的停爐保護和必要的吹灰措施作為技術(shù)支持，否則該方法弊端也非常明顯。

（2）保持受熱面的清潔。合理布置吹灰器，采用振動、振打的方法及時清除積灰。

（3）采用耐腐蝕材料。在容易產(chǎn)生化學(xué)腐蝕的受熱面涂覆耐腐蝕材料的同時使余熱鍋爐受熱面壁溫處于合適的溫度范圍內(nèi)，使其數(shù)值大于硫酸露點溫度；在清灰困難的部位、煙氣流動的渦流區(qū)及停滯區(qū)采取局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施或涂保護層。

3.4 余熱鍋爐的日常維護操作

在對余熱鍋爐進行實際應(yīng)用時，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)及時用水位表對水位進行觀察，對出現(xiàn)損壞的水位表及時進行檢修和維護，對出現(xiàn)滴、漏等情況的閥門進行及時檢修和更換，確保余熱鍋爐的穩(wěn)定運行。余熱鍋爐運行中不同班次應(yīng)當(dāng)對傳動裝置的靈活性進行定期檢查，確保其工作狀態(tài)滿足余熱鍋爐運行的實際要求，以促進余熱鍋爐實際應(yīng)用價值的有效發(fā)揮。相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對余熱鍋爐系統(tǒng)的連接管道法蘭部位的嚴(yán)密性進行嚴(yán)格且仔細的檢查，若引風(fēng)機出現(xiàn)劇烈振動時，應(yīng)當(dāng)及時停止運行并對其內(nèi)部葉輪磨損情況進行檢查和調(diào)換，不定期對越熱鍋爐的汽壓、水位以及過熱蒸汽量進行檢查，確保其處于正常范圍內(nèi)[2]。做好高低水位報警器、低水位連鎖裝置以及超溫報警系統(tǒng)等裝置的設(shè)置，并定期進行報警連鎖試驗，確保各項裝置的實際使用性能處于正常范圍內(nèi)，并做好設(shè)備的養(yǎng)護工作，以保證余熱鍋爐的穩(wěn)定運行，盡可能減少低溫腐蝕情況的出現(xiàn)。

3.5 其他

采取有效措施控制煙氣中的金屬成分、煙氣中氧和硫的含量。同時還要合理確定低溫受熱面的壁溫，有效降低低溫工作時間，減少低溫腐蝕發(fā)生的機率。另外，也可以通過對低溫受熱面管道材料進行更換，提高受熱面材料的耐腐蝕性。

總之，余熱鍋爐在實際應(yīng)用過程中，極易出現(xiàn)結(jié)露和腐蝕現(xiàn)象，對余熱鍋爐的實際使用性能產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此加大力度對余熱鍋爐低溫腐蝕進行分析和研究，具有一定的重要性和必要性，需要引起我的重視。