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摘要：锅炉一直是我国居民生活工业生产的重要设备。一直以来低温腐蚀成为影响蒸汽系统生产稳定的制约因素。尤其是煤电厂锅炉尾部设备更容易发生低温硫酸结露、堵灰、腐蚀甚至出现由于积灰导致的二次燃烧等问题,严重影响机组的安全、经济和环保运行。本文系统的阐述了燃气热水锅炉产生低温腐蚀的原因及其防治措施，旨在为业界人士提供一定的参考。
关键词：暖风器 结露 堵塞 差压大 节能增效
锅炉通过能源的热能转换为我们日常生活生产提供热水或蒸汽，由于排烟温度较低，受热面壁温受锅水温度低的影响，造成受热面壁温比烟气露点温度低，产生大量的冷凝水，使尾部受热面表面产生严重的腐蚀。影响日常生活生产的正常进行，因此加强相关方面的研究力度具有十分积极的意义。
一、锅炉尾部低温腐蚀问题及原因
1.1 锅炉尾部低温腐蚀问题
锅炉的腐蚀主要有低温腐蚀和化学腐蚀两种。锅炉尾部腐蚀严重容易造成锅炉事故频次最高、锅炉运行中检修工作量最大的受热部件。例如某公司热力厂的212-80/3.82-450型5#中压煤粉锅炉因尾部受热面腐蚀损坏严重,曾在过去采用了热管式预热器,虽延长了设备使用寿命,但一次性投资较大,且在降低排烟温度方面没有达到预期效果(接近200℃),使得改造效果不好,并浪费了人力和物力。锅炉系统给水温度设计为104℃而时常达不到规定值;同时在其它锅炉停炉时检查中发现尾部受热面低温段省煤器、空气预热器出现腐蚀严重,预热器漏风等情况,造成了锅炉送风量不够、冒正压、负荷带不上,电耗上升,检修工作量大等问题,直接危及到锅炉的安全经济和长周期运行,影响稳定用汽。
1.2 影响低温腐蚀的几个因素
1.2.1 燃料含硫量
SO3的生成量几乎与燃料的含硫量成正比。燃料含硫量为1%时,生成的SO3浓度已超过腐蚀危险浓度的下限,与此对应,露点温度则提高到130℃左右。有实验证明,含硫量在1% 到5%,含硫量每增加1个百分点,烟气露点温度升高4~5℃。
1.2.2 过量空气系数α
过剩氧的存在是使SO2氧化成SO3的基本条件。显然,α越大,过剩氧越多,生成的SO3也越多。由实验知:α<1.1 (含氧量<2% )时,露点急剧下降。因此,低氧燃烧是防止低温腐蚀的有效措施。
1.2.3 燃烧工况
燃烧工况对低温腐蚀有重要影响,火焰温度的变化是其中的一个重要因素。火焰温度越高,原子氧的浓度越大,生成的SO3越多。采用烟气再循环,将部分低温烟气引入炉膛,可减轻低温腐蚀。燃料和空气的混合情况对SO3的生成量也有一定的影响。一般情况下,混合得越均匀,SO3的生成量越少。特别是在平均过量空气系数比较低时更是如此。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这是因为如果混合不均匀,炉膛内某些地方就可能缺氧,产生不完全燃烧,而另一些地方则可能因出现空气显著过剩而生成大量SO3,因此必须合理组织燃烧。燃烧不好的情况下勉强将过量空气系数降低,不仅使锅炉效率下降,还会造成其他一些危害(如加速锅炉尾部受热面的低温腐蚀)。
二、预防低温腐蚀的措施
2.1提高受热面壁温度
通常采用调整空气再循环的方法,把预热的空气从再循环管送到风机入口与冷空气混合以提高其温度。在启动锅炉及低负荷运行时,增大再循环风量。但这种方法缺点是消耗电能较多,某厂基本上采用了这种方法。近年来,国内企业采用暖风器的方法,把冷空气加热到80℃,或用汽机轴封汽等加热冷空气,基本上可达到减少空气预热器的低温腐蚀的效果。
2.2 使用添加剂
为了防止低温腐蚀,常使用各种添加剂,其中固体类有白云石、镁石、锌粉和硅、硼等的氧化物,液体类有氯化镁水溶液,气体类有氨气等。上述添加剂的使用效果较为显著。但是即使同一种添加剂,在不同条件下所得到的效果也不相同,这与添加剂的用量、加入方法、均匀分布程度等一系列因素有关。
2.3提高锅炉出水温度
当供热系统有多台锅炉并联运行时,应按照供暖温度的要求, 通过控制锅炉运行数量的方法,使系统以尽可能少的锅炉投入运行,运行的锅炉应设定至较高的锅炉出水温度,使锅炉排烟温度高于烟气的露点温度, 减少锅炉的低温腐蚀。较高的锅炉出水温度使炉膛温度显著提高,天然气燃烧生成的水能迅速变成水蒸气后通过烟囱排除,避免了冷凝水的出现和化学腐蚀的产生。
2.4采用新的抗腐蚀材料
我国不少电厂在低温段空气预热器中使用各种抗腐蚀材料代替普通钢管,如再辅以适当提高排烟温度,使壁温不低于70℃,就不至于发生低温腐蚀。如果需要采取较低的排烟温度,可以使用耐腐蚀的材料。常用的有玻璃管式或热管式空气预热器。此类空气预热器体积小、阻力小、抗低温腐蚀能力强,漏风几乎为零,检修和日常维护容易,使用寿命长,一般为10到13 a。现在部分锅炉厂针对低温腐蚀,研发了一种ND钢(09CrCuSb),防腐效果也不错。这时采用低氧燃烧仍然是有利的,因为它不仅可以防止低温腐蚀,而且也是提高锅炉热效率的主要途径。
2.5减少SO3的生成份额
燃烧高硫份煤时,采用燃烧温度高、过量空气系数低的运行状态,可使生成的SO2被氧化成SO3的份额较少,并会使烟气的露点低一些,使锅炉的腐蚀情况改善。在投用重油助燃时,可采用小油枪或特殊的燃烧设备以降低SO2或SO3的生成量;也可将重油点火助燃改为轻油点火助燃,同时减少油枪使用次数,达到同样的效果。
2.6低氧燃烧
实验表明,只要使过量空气系数α降到1.1以下,露点就会急剧下降,从而可以避免或减轻低温腐蚀。有些电厂,在没有特殊的测试和自动调节设备的条件下,已经可以将α降到接近1.05。壁温在80到120℃时,随着过量空气系数的减少,腐蚀速度急剧下降。
2.7降低过量空气系数
过量空气系数的大小决定了烟气中氧气含量高低，过量空气越大，烟气中的游离氧分子越多。降低过量空气系数，不仅能降低燃气锅炉的热损失、提高热效率，还能降低烟气露点温度，防止低温腐蚀。因此，燃气热水锅炉在投入使用前的调试过程中应进行烟气含氧量的检测，将过量空气系数控制在1.2以下，并在生产运行中特别是燃气压力波动或改变时经常进行检测和校验，以达到控制烟气中氧含量、降低炉内金属表面发生氧化反应的目的。
2.8提高给水温度
一般将进低温段省煤器的锅炉给水温度控制在120℃以上，某厂锅炉由于设计问题锅炉进水温度至少稳定在104℃以上，使得省煤器和烟气换热器翅片管管束任何一点的金属壁面温度均大于烟气的酸露点温度，这样就避免或减少了低温酸露点腐蚀的发生，达到了锅炉长周期安全稳定经济运行的目的。
2.９ 减少锅炉内腔的空气接触
燃气热水锅炉作为备用锅炉停运时，燃烧器鼓风机进风口风门挡板通常会停止在其停机时的打开位置，这时冷空气会在烟囱的负压作用下继续在炉膛内流动，使锅炉受热面上凝结出冷凝水，造成锅炉的腐蚀。因此，锅炉在按照实际运行需要改为备用炉时，操作人员应在燃烧器停止运转以后观察其风门挡板的位置，并通过给燃烧器程序控制器再一次供电的方法，使燃烧器风门挡板复位后停止在全关闭的位置，通过减少进入锅炉的空气量以降低锅炉内冷凝水的产生。燃气热水锅炉在夏季或长期停运时，除了将燃烧器鼓风机进风口挡板全关闭以外，还应该将锅炉的烟囱出口挡板关闭，如果能用适当的材料将这两个口密封，基本使炉膛与空气隔绝，同时在炉膛内投放足够的干燥剂对锅炉进行干法保养，这将有效地避免锅炉在夏季由于冷凝水而产生的腐蚀。
结语：
锅炉尾部受热面(省煤器,空气预热器)在提高锅炉热效率、降低锅炉排烟温度、稳定锅炉燃烧等方面发挥了应有的作用。但这部分受热面也是最容易腐蚀损坏。因此，我们要在实际工作中，总结经验，寻找最佳解决策略，以保证锅炉高效运行，减少锅炉检修维护费用，延长锅炉使用寿命。
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[3]郝向辉. 大型燃煤锅炉低温烟气余热综合利用及节能分析[D].华北电力大学,2015.
论文作者:陈潇 周玉 欧阳司琪
论文发表刊物:《科技中国》2016年10期
论文发表时间:2017/1/5
标签：锅炉论文; 低温论文; 温度论文; 空气论文; 烟气论文; 尾部论文; 预热器论文; 《科技中国》2016年10期论文;