摘要：分析燃油电站锅炉低温腐蚀的原因，烟气中含硫量和酸露点对低温腐蚀的影响，以及对低温腐蚀的预防措施。
关键词：空气预热器；低温腐蚀；露点
沙特拉比格电站一期2×660MW机组，锅炉为亚临界参数、自然循环、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、再热汽温采用烟气再循环调节、平衡通风、单炉膛背靠背型露天布置、全钢构架的汽包锅炉。锅炉燃用沙特 AVAILABLE 380 CST重油，该型号重油属于高硫份重油，含硫量为3.7%，低位发热量为40280KJ／kg。由于含硫量很高，所以低温腐蚀应以特别重视。低温腐蚀主要是燃料中的硫分,燃烧后生成SO2和SO3，并与烟气中的蒸汽相互作用,生成硫酸蒸汽。当锅炉尾部受热面壁温低于烟气酸露点时,便结露凝聚于该壁面上,由于液态硫酸腐蚀性强,造成低温受热面的金属腐蚀。锅炉沿烟气流向的末级空气预热器最容易遭受低温腐蚀。在低温腐蚀出现的同时,伴随而来的就是空气预热器的积灰,它们相互促进,形成恶性循环,破坏锅炉的正常运行，必须采取措施，防止低温腐蚀和集灰。
1、低温腐蚀原理。
1．1、水露点和酸露点与低温腐蚀之间的关系
烟气中蒸汽的露点温度称为水露点,一般比较低,约为40～50℃。烟气中所含的SO2与蒸汽结合生成硫酸蒸汽,使得烟气露点(称为酸露点)大大升高。烟气的酸露点是随烟气中SO3和H2O含量的增加而提高的。烟气中蒸汽的含量一般在0.05～0.15 之间,当烟气中SO3的含量为0.005%时, 其酸露点便可以提高到150℃以上。烟气中硫酸蒸汽的酸露点主要取决于烟气中SO3和蒸汽的含量。
1.2、低温受热面腐蚀原理。
当空气预热器的低温段壁温接近或低于酸露点，烟气中的硫酸蒸汽和蒸汽将在壁面凝结并在壁面产生腐蚀。化学腐蚀如下：
SO2 ↑+ H2O + Fe →FeSO4 + H2 ↑
SO2 ↑+ H2O + Fe →FeSO4 + H2 ↑
另外, 在金属表面还会形成许多微电池, 其中铁是负极, 焊渣等杂质为正极。电化学腐蚀反应如下:
负极: Fe - 2e →Fe2 (氧化)
正极: 2H + 2e →H2 ↑ (还原)
2、低温腐蚀的防治措施
沙特拉比格电厂空预器防止低温腐蚀的措施，主要有以下几种措施。
2.1、通过暖风器来提高空预器入口空气温度。
提高空预器入口空气温度，可以提高其壁温,使硫酸蒸汽不会在壁面上冷凝结露或壁面上凝结的硫酸液不处于高腐蚀速率的浓度(0～56%)范围。若不考虑壁面内积灰并忽略壁面热阻及管子内壁和外壁面积的差别,壁温Tw与烟温θ和空气温度t 的关系如下：
式中, αy 、αk 分别为烟气侧和空气侧的换热系数。此公式也是人们采取提高壁温措施的理论依据。从公式可以得出，空气预热器冷端综合温度（烟气出口温度+空气进口温度）越低，也越容易造成低温腐蚀。对于含硫燃料, 特别是含硫量较高时, 将冷端壁温提高到酸露点以上是不经济的。因此, 拉比格燃油锅炉设计时, 空气预热器冷端壁温的选取是一个影响锅炉经济和可靠性的重要指标。国内外研究表明， 对于燃用含硫量为Sy = 2.5 %～3.0 % , 酸露点为tsld = 120～140 ℃。空气预热器冷端壁温与蒸汽露点tld的差值至少应为20℃, 或者粗略地说,冷端壁温不应低于75～80℃。当壁温低于此值时,壁面上的积灰和腐蚀过程十分严重,积灰过程不仅迅速, 灰分也变得坚硬而难以清除; 当Tw 提高到80～90 ℃以上时, 壁面上的积灰和腐蚀以数量级的降幅减少, 而且积灰变得疏松且易于清除。也就是说80～90 ℃的壁温即可抑制低温腐蚀。但是拉比格电站锅炉是燃油锅炉，与国内燃煤机组还是有一定的区别。该锅炉燃用的是沙特 AVAILABLE 380 CST重油，其含硫量为3.7%，是高硫份燃量，所以暖风器的出口风温比燃煤机组高。暖风器的出口风温的设定值取决于最低允许的空气预热器冷端金属温度Tw 。沙特拉比格电站规定暖风器出口温度在80～100℃,排烟温度160℃，根据公式
也就是说，壁温在105～120℃时，可抑制低温腐蚀。105～120℃是该锅炉空气预热器冷端壁温的一个门槛。低于该温度时，空气预热器冷端集灰严重，形成严重的低温腐蚀。暖风器正常运行时，暖风温度最好在80℃以上，在低负荷时，控制在100℃以上。
2.2、空气预热器设置旁路通道。
空气预热器旁路通道就是在预热器空气侧设置旁路，用一个电动关断挡板和调阀控制。在锅炉启动或低负荷时，为了防止预热器低温腐蚀，开启旁路通道，冷空气不经过预热器，直接进入炉膛。这样预热器烟道侧的烟气就没有经过换热而提高排烟温度，以此来提高壁温，从而抑制低温腐蚀。当省煤器出口烟气高于180℃时，空气预热器出口风道上的关断挡板开启，逐步关闭旁路风门（用电动调们控制），使空气逐步全部通过空气预热器送入炉膛，预热器处于正常工作状态。当省煤器出口烟气温度低于180℃时，空气旁路上的关断挡板开启，同时预热器进出口风道的关断挡板关闭，冷空气全部从空气旁路通过，预热器中只有烟气通过，没有冷空气通过，避免因烟道温度降低引发低温腐蚀。由于旁路可以根据调门控制，在不同负荷下还需根据排烟温度的情况确定旁路风门的开度。
2.3、 运行中的防止低温腐蚀。
（1）降低过量空气系数和减少漏风。
烟气中的过量氧会增大SO3的生成量，无论是送入炉膛的助燃空气还是锅炉各部分的漏风，对SO3的生成量都有影响。因为在烟气流动中，只要有过量氧存在，SO2便能继续变成SO3。因此为防止低温腐蚀，应尽可能采取较低的过量空气系数并减少烟道漏风。
(2) 控制炉膛燃烧温度水平。
由于炉温高易增加SO3的生成量，所以控制炉膛温度也可以在一定程度减小低温腐蚀。沙特拉比格电站锅炉是通过烟气再循环风机来调节再热汽温，在再热汽温允许的范围内，也可以通过烟气再循环风机降低炉膛温度。
(3)正确进行吹灰。
空气预热器的腐蚀和积灰具有相互促进作用的特点。因此，装设吹灰器并合理进行吹灰可减轻受热面的积灰，从而对减缓低温腐蚀起一定的辅助作用。为此，运行中应注意监视空气预热器的进出口压差、风机电流以及出口风温。如风侧阻力增大，同时空气预热器出口风温降低，送引风机电流增大，则表明空气预热器堵灰比较严重，应及时进行吹灰操作。空预器在运行中的吹灰操作，燃油炉比燃煤炉更加频繁，也更加重要。因为燃油炉烧出的油灰，比煤灰粘着，易吸附受热面上引起积灰。所以沙特拉比格电站锅炉规定，在启炉时必须不间断地加强对空气预热器的吹灰。
3、结论
锅炉尾部受热面的低温腐蚀和积灰对电站锅炉正常工作影响很大,只要采取合理的措施，可以减轻低温腐蚀和积灰, 提高电厂锅炉运行的经济性。
参考文献:
[1]陈志国. 锅炉低温腐蚀及暖风器应用的经济性分析. 东南大学硕士论文, 2001.3
[2]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整. 北京: 中国电力出版社. 2007.2
论文作者:丰利
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/15
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