煉廠公用工程系統鍋爐水熱媒空氣預熱器改造

朱曉波（中國石油廣西石化分公司，廣西欽州 535000）

煉廠公用工程系統鍋爐水熱媒空氣預熱器改造

朱曉波（中國石油廣西石化分公司，廣西欽州 535000）

某大型煉廠公用工程系統配備3臺130t/h燃油燃氣鍋爐用來平衡全廠中、低壓蒸汽。鍋爐以重油和瓦斯為燃料，空氣預熱器為管式空氣預熱器。由于煉油廠運行特點，正常工況下，鍋爐保持40t/h左右的低負荷運行。由于鍋爐長時間低負荷運行，空氣預熱器低溫腐蝕現象嚴重，造爐空氣預熱器受熱面的損壞和泄漏，導致引風機負荷增加，限制鍋爐出力，嚴重影響鍋爐運行的安全性和經濟性。

1 空氣預熱器低溫腐蝕原因及危害

1.1 鍋爐空氣預熱器低溫腐蝕原因

鍋爐燃料在燃燒時，其中的氫元素和氧元素生成水蒸汽，且鍋爐燃燒器采用蒸汽霧化，所以煙氣中帶有大量水蒸汽。同時燃料中的硫元素燃燒生成的SO2和SO3氣體，與煙氣中的水蒸氣生成硫酸蒸汽。由于鍋爐長時間低負荷運行，排煙溫度達不到設計值。所以當空氣換熱器受熱面溫度低于煙氣露點時，硫酸蒸汽便凝結在空氣預熱器受熱面上形成酸性液體，對受熱面造成嚴重腐蝕。況且酸液體還會粘結煙氣中的灰分，增加了預熱器的積灰。此外，鍋爐空氣預熱器為管式換熱器，由于管式換熱器的結構特點，在冷風入口與煙氣出口交叉處會形成局部冷區。局部冷區的換熱面溫度遠低于換熱面平均壁溫，換熱面腐蝕情況尤其嚴重。

1.2 鍋爐空氣預熱器低溫腐蝕的危害

鍋爐空氣預熱器低溫腐蝕情況對鍋爐安全、平穩以及經濟運行帶來較大影響：

1.2.1 根據更換空氣預熱器時對空氣預熱器換熱管的觀察，局部換熱管由于腐蝕已經大面積穿孔。如果鍋爐長時間運行，換熱器管由于腐蝕斷裂，脫落的部分可能會對風機葉輪造成破壞，甚至導致風機連鎖停爐。一旦鍋爐緊急停爐將對全廠蒸汽平衡帶來較大影響。所以鍋爐空氣預熱器的低溫腐蝕不但是公用工程平穩運行的一個隱患，更是全廠平穩運行的一個隱患。

1.2.2 空氣預熱器換熱管腐蝕穿孔，大量助燃空氣漏入煙氣中，增大了風機運行負荷；換熱管因腐蝕造成換熱面的破壞，增加鍋爐排煙熱損失，降低鍋爐運行的經濟性。

2 水熱媒空氣預熱器改造

2.1 水熱媒空氣預熱器工作流程

水熱媒空預器主要由煙氣換熱器、空氣換熱器及相應的給水管道等組成。根據動力站現場情況，利用除氧水作為熱媒介質，吸收鍋爐省煤器出口處煙氣中的余熱，加熱助燃空氣。經過高壓加熱器加熱后的除氧水升至153℃，進入空氣換熱器與鍋爐助燃空氣換熱。除氧水加熱助燃空氣后進入煙氣換熱器換熱，被煙氣換熱后進入鍋爐省煤器。所以只要保證進入煙氣換熱器的水溫高于煙氣露點，即可保證排煙溫度高于煙氣露點。所以考慮到鍋爐長時間低負荷運行，為保證省煤器入口水溫，專門在空氣換熱器和煙氣換熱器之間增設給水旁路，防止在鍋爐低負荷運行時進入煙氣換熱器的給水溫度偏低，造成煙氣換熱器露點腐蝕。

2.2 水熱媒空氣預熱器與原管式換熱器的比較

該鍋爐水熱媒空氣預熱器每年可節約原管式空氣預熱器更換費用約40萬元。水熱媒空氣預熱器現場主要新增設備：煙氣換熱器和空氣換熱器。煙氣換熱器安裝在鍋爐省煤器出口、原空預器位置，利用鍋爐原有鋼結構作支撐。空氣換熱器就近安裝在鍋爐的西側。

控制方面，在原鍋爐DCS操作畫面中新增一幅水熱媒DCS畫面，用以監控水溫、煙溫、風溫以及給水旁路氣動截止閥開度。較之前的管式空氣預熱器，水熱媒空氣預熱器多了氣動截止閥開度調節（可投自動控制）的操作，但是

通過調節氣動閥開度，操作人員可以控制煙氣換熱器入口水溫，間接地控制了鍋爐排煙溫度，達到避免低溫腐蝕的目的。

水熱媒空氣預熱器自改造完成投入運行以來，連續運行近4個月工況良好，各項實際運行參數滿足動力站鍋爐運行要求。下面分別在鍋爐高負荷運行和低負荷兩種工況下，收集水熱媒空氣預熱器實際運行參數與原管式空氣預熱器做比較。鍋爐高負荷時，改造后的鍋爐排煙溫度為131℃和127℃，而原管式空氣預熱器鍋爐排煙溫度109℃和148℃。鍋爐高負荷工況時空氣預熱器相關運行參數可以看出，原管式空氣預熱器一側排煙溫度高于煙氣露點（水熱媒空氣預熱器設計單位根據動力站鍋爐運行情況計算出動力站鍋爐煙氣露點在120℃左右），而另一側側排煙溫度明顯低于煙氣露點，低溫腐蝕現象明顯。根據低溫腐蝕特點，可以預見：原管式空氣預熱器鍋爐空氣預熱器一側低溫腐蝕情況會越來越嚴重，排煙溫度也會越來越低。改造后水熱媒空氣預熱器兩側換熱效果平均，兩側排煙溫度均高于煙氣露點。

但是由于煉油廠的運行特點，動力站鍋爐常處于低負荷運行狀態。于是收集鍋爐在低負荷運行工況下空氣預熱器相關運行參數再做對比：原管式空氣預熱器鍋爐空氣預熱器兩側排煙溫度分別為64℃和103℃，排煙溫度兩側均已低于煙氣露點溫度，而改造后的鍋爐空氣預熱器兩側排煙溫度都在130℃左右，高于煙氣露點，可避免低溫腐蝕現象。

通過對比鍋爐高負荷和低負荷工況時管式空氣預熱器和水熱媒空氣預熱器實際運行參數可以發現水熱媒空氣預熱器無論在鍋爐高負荷還是低負荷運行時均可保證排煙溫度在煙氣露點之上，避免低溫腐蝕。且水熱媒空氣預熱器通過控制水溫調整排煙溫度，調整手段靈活。

3 水熱媒空氣預熱器改造結論

水熱媒空氣預熱器改造不僅解決了該鍋爐低溫腐蝕現象，為該廠公用工程蒸汽系統平穩運行提高了保障，而且每年可節約檢修費用40萬元。綜上所述，該鍋爐空氣預熱器水熱媒改造是成功的，為該廠公用工程蒸汽系統以及全廠平穩運行以及節能降耗做出了貢獻。