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1、浅谈管式空预器的腐蚀原因浅谈管式空预器的腐蚀原因摘要:茂名石化动力厂热电二车间两台 410t/h 循环流化床锅炉采用卧式空预器利用烟气余热加热送风，管式空预器具有密封好，加热效率较高等优点。近两年热电二车间两台锅炉空预器出浅谈一些原因现了不同程度的腐蚀，穿孔现象，给公司带来了巨大的经济损失。本文将从实际运行方面分析造成空气预热器腐蚀的原因。 关键词：循环流化床锅炉、空气预热器、低温腐蚀、磨损、穿孔 1、前言 在火电机组中，锅炉侧空气预热器的运行状况直接影响整台机组的电耗和经济性。现国内煤粉炉机组中普遍采用三分仓或四分仓式回转空气预热器，其特点是占地空间小，换热面大，换热效率高等。但在流化床锅炉
2、等中小型锅炉采用的管式空气预热器，其耐腐蚀性能较差，易积灰。从而引起传热恶化，空气预热不足，漏风率增大等问题。若腐蚀情况严重，则需要停炉检修，更换空气预热器换热管，不仅增加检修工作量，降低锅炉可利用率，也会增加机组的发电成本。管式空气预热器采用卧式顺列四回程布置，空气在管内流动，烟气在管外流动，位于尾部竖井下方双烟道内，而且一二次风按照风量比例分开布置。每个回程的管箱上部两排采用规格为 573mm 的加厚管，其余管子的规格为 572mm，沿烟气流向前三回程管箱采用材质为 20/Q215-A 的换热管，最后一回程的管箱低温段采用耐腐蚀的考登钢钢管。各级管组管间管箱空气侧之间通过连通箱连接。一二次
3、风由各自独立的风机从管内分别通过各自的通道，被管外流过的烟气加热，加热后的热风从一、二次风道沿炉宽方向双进双出。 2、锅炉燃煤及脱硫石灰石分析 热电二车间两台 CFB 锅炉燃煤设计为 70%石油焦掺杂其他煤种混合燃烧，流化床锅炉具有适应煤种广等特点，在实际运行中大多数时间都是烧用劣质煤种，如煤矸石，白土渣等。包括石油焦在内的燃料都具有硫分比较高的特点，燃烧后生成大量的二氧化硫，在空气系数不够的情况下还生成其他还原性具有腐蚀的硫化物。烟气的露点与三氧化硫的含量成正比，与烟气中的水分结合形成硫酸，进而烟气流过低于露点的受热面时，硫酸结露，附着在空气预热器换热管壁表面，进而腐蚀换热管。形成硫酸的两个
4、充分条件是硫的氧化物和水分。 三氧化硫的生成机理： (1)在燃烧反应中，燃料中的硫分在炉膛燃烧区先形成二氧化硫，部分二氧化硫与烟气中剩余的氧气继续反应生成三氧化硫。即：2SO2+O2=2SO3。炉膛中燃烧温度越高，剩余过量的空气越多，烟气中 SO3 也就越多。 （2）催化反应生成 SO3。烟气流过对流受热面时，SO2 会遇到一些催化剂，如钢管表面的氧化铁（Fe2O3）及受热面管壁上的沉积物或燃料中矾燃烧后生成的 V2O5 等。催化剂的催化能力与温度有关，大约在 600 至 700时催化能力最强，这正是过热器管壁的温度范围，因此 SO2 在收到催化剂的作用下与烟气中过剩氧气结合，生成较多的SO3
5、，即 2SO2+O2=SO3。 3、积灰与腐蚀的原因分析 低温腐蚀和堵灰一般都会发生在受热面壁温最低的空气预热器的低温段，当空气预热器受热面壁温接近或低于烟气露点时，烟气中的硫酸蒸汽将在避免凝结进而对受热面产生腐蚀；同时烟气中的飞灰极易被受热面上的酸液粘附而形成沉积，受热面的积灰分为内结灰和外结灰两种，内结灰中碱性金属氧化物（Na2O,K2O）与酸液反应会生成水硬性硫酸盐，引起积灰硬化，形成很难清除的低温粘性积灰。空气预热器的低温粘性积灰使空气预热器管道的通流面积不断的减少，烟气流速加快，从而使未积灰的受热面管磨损速度。被磨损受热面处空气未被加热，直接进入烟气侧，温度降低，进而并且加快受热面管
6、壁腐蚀和积灰速度，产生恶性循环，最终导致空气预热器产生严重金属腐蚀和堵灰，使烟气通流阻力增加，通风不足，加大风机出力，直接影响锅炉运行的可靠性和经济效益。 4、吹灰影响 煤含有大量的灰分,虽然循环流化床布置有高效的旋风烟气分离器,但是飞灰还是以90%的比例逃出分离进入烟道,所以在各个受热面积存大量的飞灰。热电二车间在竖井烟道布置了三十只枪式吹灰器用于吹扫各个受热面的积灰，吹灰的介质采用的是汽轮机的抽汽（中压蒸汽 1.5MPa2.0MPa） ，在吹灰前都要对吹灰管道进行暖管操作以汽化管道中的积水和减小热应力。在班组的实际运行中有时暖管不充分而且颠倒吹灰位置顺序（自下而上）就会导致大量的积水随着吹
7、灰器进入尾部低温烟道，增大了空预器受热面的热应力和疲劳应力，同时烟气的露点温度与水蒸气的分压有直接的关系，水蒸气越多烟气的露点温度也就越高，大大增加了空预器低温段的低温腐蚀可能性。5、低温腐蚀和空气预热器堵灰的现象及危害 空气预热器受热面发生低温腐蚀时，不仅是空气预热器换热管被腐蚀造成漏风增大，而且还会因为其表面粗糙不平和具有粘性的产物使飞灰发生粘结，由于被腐蚀的表面覆盖着，这些低温粘结灰及松散的腐蚀产物使烟气同流截面积减小，引起烟气及空气之间的传热恶化，导致排烟温度升高，空气预热不足以及一、二次风机及引风机电耗增加。 空气预热器堵灰后，热风温度下降，风烟系统阻力上升，一次风、二次风正压侧与烟
8、气负压侧的压差增大，进而增大了空气预热器的漏风量，堵灰严重时影响锅炉的满负荷运行。 由于空气预热器的堵灰和低温腐蚀时相互促进的，空气预热器堵灰可加速烟气中硫酸蒸汽的凝结，加快空气预热器的低温腐蚀，致使空气预热器换热管严重损坏。所以有效预防空气预热器堵灰和低温腐蚀是电厂安全、经济运行所必须要解决的问题。6、预防措施 低温段空气预热器低温腐蚀及堵灰的根本原因是由于烟气中存在 SO3 以及受热面金属壁温低于烟气露点。因此要防止空气预热器腐蚀的主要应采取的措施有：一是减少烟气中的 SO3 的含量，以降低烟气中的露点和减少硫酸的凝结量，减轻腐蚀。而是提高空气预热器冷锻的壁温，使之在高于烟气露点下运行，二是空预器管采用特殊的抗腐蚀材料。三是对燃料进行脱硫处理，四是采取高温低氧的燃烧方式，减少硫氧化物的生成，五是严格执行车间制定的吹灰操作规程。参考文献1 党黎军循环流化床锅炉的启动调试与安全运行M北京：中国电力出版社，20022 胡荣祖，史启祯热分析动力学M北京：科学出版社，20013 周宝欣，常焕俊，徐钦田循环流化床锅炉技术问答北京：中国电力出版社，2006
