空氣預熱器低溫換熱段腐蝕問題原因分析及處理措施

逄燕

摘要:某石化公司加熱爐采用管式和熱管式復合空氣預熱器,空氣預熱器低溫段采用外壁鍍搪瓷管式結構,煙氣在管外流動,空氣在管內流動。

關鍵詞:空氣預熱器熱段腐蝕

中圖分類號:TB47 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0103-01

2009年3月在設備檢修過程中發現空氣預熱器低溫段腐蝕嚴重,主要有以下現象。

(1)在煙氣出口端有3、4排管在與空氣進口端管板連接處嚴重腐蝕,部分管子已腐蝕穿孔。

(2)煙氣出口接口管靠近管端腐蝕嚴重區域的保溫內襯板腐蝕嚴重,有很大面積已全部腐蝕掉。

(3)煙氣側箱體保溫內襯板腐蝕嚴重。

(4)空氣進口端管口內有嚴重的結垢現象,部分管口流通面積不到原來的50%。

1原因分析

(1)腐蝕機理。

燃料中含有硫(S),燃燒后生成二氧化硫(SO2),二氧化硫與煙氣中剩余的氧再氧化成三氧化硫(SO3),煙氣中含有水蒸汽,而SO3能與煙氣中的水蒸汽化合成硫酸蒸汽(H2SO4)。硫酸蒸汽本身不腐蝕金屬,當受熱面溫度低于酸露點溫度時,硫酸蒸汽就在管子表面冷卻結成液體,形成硫酸溶液,對金屬具有強烈的腐蝕作用。

(2)空氣預熱器管壁的最低允許溫度。

對于管式空氣預熱器管壁工作溫度大約為工作點煙氣和空氣溫度的平均值,設計工況空氣進口溫度20℃,煙氣出口溫度145℃,最低管壁溫度約80℃,冬季運行時由于空氣進口和煙氣出口溫度更低,管子的最低工作溫度也更低。腐蝕嚴重的區域管子的工作壁溫低于煙氣的酸露點溫度。

(3)低溫管端焊接密封環處搪瓷保護層防腐性能薄弱。

為了解決管子與管板焊接連接處的防腐性能,設計部門在管端焊接10mm厚密封環,在管子燒鍍搪瓷前將密封環與管子焊為一體,并將焊縫打磨光滑,一起燒鍍搪瓷,在管子安裝時在空氣側進行密封環與管板之間的焊接,利用密封圈的厚度抵御腐蝕,提高設備使用壽命。但由于管子與密封環之間的厚度相差較大,密封環的搪瓷質量不易保證,并且該處在設備的最低點,管子表面結露形成的硫酸溶液大部分流到該部位,所以該處的工作條件更差,也導致該處容易發生腐蝕。

(4)煙氣接口和管箱保溫內襯板腐蝕的原因是該處煙氣溫度已低于煙氣的酸露點溫度。

(5)管子空氣進口嚴重結垢的原因是帶有灰塵的硫酸溶液經腐蝕穿孔流入空氣進口,在空氣流的作用下形成霧狀,在空氣帶動下進入管子,部分粘結在管子內壁,在煙氣的加熱作用下,液體被蒸發隨空氣帶走,在管子內壁上形成堅硬的結垢,結垢程度從空氣進口到空氣出口由重變輕。

3預防及處理措施

為了減輕及防止空預器的低溫腐蝕,可從以下幾個方面采取措施。

(1)使用低硫燃料及采用低氧燃燒。煙氣露點溫度隨液體燃料或氣體燃料中的含硫量或硫化物含量的增多而升高。可通過向燃料室中噴入添加劑(如石灰、白云石等堿性物質)吸收或中和煙氣中的二氧化硫和三氧化硫,來除去煙氣中的硫。同時降低過量空氣并減少漏風,能顯著降低三氧化硫的生成量,相應的煙氣露點溫度也降低了,可減輕及防止低溫腐蝕問題。一般情況下燃燒室過剩空氣系數的臨界量約為1.05,低于此數對降低低溫腐蝕有顯著作用。

(2)提高空氣預熱器入口的空氣溫度可以提高預熱器冷側換熱面的壁溫,防止結露腐蝕。最常用的是采用空氣再循環的方法,既在已預熱的空氣出口管道上開一旁通管道引至風機入口和冷空氣混合來提高溫度。在開工或低負荷運行時,可增大熱風的再循環量。這種方法的缺點是風機消耗電能較多;并且由于縮小了空氣和煙氣之間的溫差．對提高加熱爐熱效率造成不利影響。理想的方法是:利用裝置的廢氣或其它熱源通過設置在空預器之前的前置預熱器,將冷空氣預熱到60℃～80℃后．再進入空氣預熱器。

3.3 改變材質及結構

(1)將下管板、煙氣出口接管和箱體的保溫內襯板材料由原來的Q235改為耐腐蝕的不銹鋼鋼板,下管板厚度增厚,煙氣出口接管和箱體的保溫內襯板厚度增厚,預留出腐蝕余量。

(2)管子與下管板連接處取消焊接密封環,將焊接結構改為橡膠密封環密封結構,并在結構上保證密封連接處不易集結硫酸溶液。

結合本臺設備,由于是現場檢修,根據現場實際情況,采取“3.3”條措施進行改造后,設備至今運行良好。