摘要：空气预热器的出现，提高了电厂锅炉的热效率，最大限度降低了电厂锅炉作业对环境的污染。因此，空气预热器被越来愈多的企业追捧。然而，对于电厂锅炉而言，空气预热器也是最容易发生低温腐蚀与堵灰问题的，一旦发生该问题就会严重影响电厂锅炉的整体作业。如何采取合理的措施，预防空气预热器的低温腐蚀与积灰问题是笔者阐述的重点。鉴于此，本文是对电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀进行研究和分析，仅供参考。
关键词：电厂锅炉;空气预热器;低温腐蚀
引言：电厂锅炉的实际运行安全会受到空气预热器低温度腐蚀的影响，为进一步提高电厂锅炉的实际运行效益，必须采取科学合理的措施，解决空气预热器的低温腐蚀问题。结合个人实践工作经验与相关参考文献，就电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀问题加以阐述，以期为广大同行提供参考借鉴。
一、空气预热器的低温防腐机理
水露点指的是烟气中蒸汽的露点温度，通常来说水露点较低，大约在40℃～50℃。硫酸蒸汽是由烟气之中的SO3与蒸汽相结合形成的，大大提升了烟气中的酸露点。通过图1烟气露点温度与硫酸蒸汽含量示意图，可以清楚看到随着烟气中SO3与H2O含量的进一步提高，烟气酸露点也进一步提高。一般情况下，烟气蒸汽含量维持在0.05～0.15。而当当烟气之中的SO3含量到达0.005%时，此时酸露点温度则高于150℃。
烟气中的SO3及蒸汽含量直接决定了烟气中硫酸蒸汽的酸露点，可以用以下公示对固体燃料工程进行估算:
图1烟气露点温度与烟气中硫酸蒸汽量的关系
公式中:tsld表示烟气酸露点/℃;tld表示烟气水露点/℃;β表示与炉膛出口空气系数有关联的常数;Syzs，Ayzs表示燃料折算硫分和折算灰分百分比;αfh表示飞灰占总灰分的实际份额。
如若空气预热器中的低温段壁温和酸露点相接近，或是已经低于酸露点，那么此时烟气中的硫酸蒸汽就开始凝结，造成腐蚀，其化学反应公式如下:
SO2↑+H2O+Fe→FeSO3+H2↑
SO3↑+H2O+Fe→FeSO4+H2↑
此外，金属表面还会形成许多的微电池，负极为铁，正极为焊渣，发生的腐蚀电化学反应示如下:
负极:Fe－2e→Fe2(氧化)
正极:2H+2e→H2↑(还原)
二、空气预热器低温腐蚀的预防措施
为进一步降低空气预热器的低温腐蚀问题，在实际工作过程中可以通过提高壁温，使硫酸蒸汽不会发生冷凝产生结露，或是低于腐蚀的浓度范围，这是两种方法。
对于管式空气预热器而言，如若将管内的灰尘及管壁热阻、管子内壁和外壁之间的面积都忽略不计，那么壁温Tw、烟稳θ、空气温度t，三者之间的关系可以用以下公式表达:
公式中:αy、αk表示烟气侧换热系数、空气侧换热系数。
上述公式也是人们用来提高壁温的重要理论依据所在。通常情况下，越是靠近进风口，其壁温也越低，容易受到低温腐蚀的影响。要想提高壁温、降低低温腐蚀，可以采取提高预热器进风温度的方法。
对于一些含有硫的燃料，特别是硫含量较高时，采取提高冷段壁温至酸露点的这种方法是十分不划算、不经济的。因为使用该种解决方式，不仅会大大提高排烟温度，还会大大降低锅炉的实际利用效率。当壁温过低且壁温和蒸汽间的露点差值并没有超过一定数值的时候，末级的预热器会遭到严重腐蚀。因此，在设计锅炉时，必须要做好预热器冷段壁温的选取工作。国内外的实际研究结果表明，当燃用的硫含量为Sy=2.5%～3.0%时，其相应的酸露点则为tsld=120℃～140℃燃煤的煤粉炉，此时的预热器其冷端壁温、蒸汽露点二者之间的tld差值最低应达到20℃，此时的冷端壁温不得低于70℃～75℃。如若此时的壁温低于此数值，那么壁面之上就会发生严重的积灰与腐蚀问题，积灰变硬无法清除干净;而当Tw的数值在90℃以上时，壁面的积灰和腐蚀情况也会大大下降，且积灰也更加容易清除。因此，壁温达到90℃以上，可以有效抑制低温腐蚀问题的发生。由此可知，对于使用多硫燃料的锅炉而言，预热器的冷端壁温必须要达到90℃以上。选择此数值不会使锅炉的排烟温度变得更高。
在预热器入口温度的提高上，可以使用热空气再循环及热暖风器等方法。锅炉的暖风器温度必须要严格按照冬季预热器要求，其本身也要满足上文中的最低冷端温度值。如若锅炉的实际排烟温度达到150℃，相应的比值应是αk/αy=1.8。冬季暖风器的实际出口温度为40℃～45℃，则预热器的冷端壁温可以达到，此时能够略微提高锅炉的经济性能。
为了进一步减轻空气预热器的低温腐蚀问题，还可以对空气预热器进行分段。在设计空气预热器的过程中，可以将冷空气的入口处壁面温度低于烟气露点温度的部分，使其成为一个独立整体，一旦发生腐蚀问题也能以较低的成本给予更换。最好是采用具有较强耐腐蚀性能的材料于壁温低于烟气露点的地方，如，搪玻璃钢管空气预热器，能够解决低温腐蚀、堵灰的问题。因为搪玻璃钢管的工艺较为特殊，是在钢管之外又覆盖了一层厚度大概为0.3mm的玻璃于其上，并用石棉绳、石墨密封圈将搪玻璃钢管与管板相互连接，以此达到密封的效果。因此，搪玻璃钢管空气预热器的耐腐蚀性能较强，耐磨损性能也较强，且积灰清理十分方便。
此外，在运行过程中，要想降低空气预热器的低温腐蚀问题，可以采取低氧燃烧技术、控制炉膛燃烧温度水平、定期冲洗预热器的方法，最大限度降低烟气中的酸露点温度，避免预热器积灰，达到降低腐蚀的目的。
结束语
如若空气预热器受到了低温腐蚀，那么相伴而来的积灰问题也会更加突出，在二者的相互作用下，还会造成更加恶劣的影响，致使电厂锅炉无法正常运行。针对这一问题，必须要了解低温腐蚀的基本原理，采取科学合理的措施，对低温腐蚀问题加以解决。笔者结合个人研究经验，就这一问题加以概述，以期为广大同行在今后的实践工作提供有益的参考借鉴，从而最大限度提高电厂锅炉的实际运行效益。
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论文作者:李辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
标签：预热器论文; 空气论文; 烟气论文; 锅炉论文; 低温论文; 露点论文; 电厂论文; 《电力设备》2018年第15期论文;