煤氣鍋爐低溫段空預器低溫腐蝕原因分析及改造方案

董 玉

（河北鋼鐵集團唐山分公司 河北 唐山 063000）

1 引言

管式空氣預熱器由于結構簡單，制作容易，工作可靠，維修工作量少，嚴密性好等優點被廣泛應用在煤氣鍋爐上。然而在實際運行中，由于煤氣負荷變動大，部分鍋爐往往都處于低負荷運行，造成煙氣溫度大部分時間處于煙氣露點溫度以下，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，嚴重時造成機組負荷受限，降低鍋爐運行的安全性和經濟性。

2 現狀

唐鋼公司動力北區9#煤氣鍋爐由唐山鍋爐廠設計制造，為中溫中壓、四角切圓燃燒，單爐膛平衡通風、全鋼懸吊結構、露天布置的自然循環汽包爐，型號為XD-130/3.82-QG燃料為高爐煤氣，焦爐煤氣點火及助燃用。鍋爐尾部煙道受熱面布置有兩級管式空氣預熱器，其中低溫段空氣預熱器分為獨立的上下兩部分。

該鍋爐投產于2008年，投產十年后發現空氣配比困難，送風機滿負荷運轉鍋爐負荷始終在103t/h以下，而尾部煙道含氧量高達8%。煙氣檢測中co含量嚴重超標。停爐對鍋爐進行全面檢查時發現低溫段空氣預熱器下部管腐蝕堵灰嚴重，破損的管束約占總管束的60%左右，在破損周邊有相當管束管壁變薄如紙。并且空氣預熱器下部粘有大量黃綠色膠狀物。

空氣預熱器腐蝕情況見圖1。

圖1

3 腐蝕原因分析

該鍋爐煙氣排放溫度設計溫度為140℃，然而實際運行中由于煤氣負荷變動大等因素造成鍋爐大部分時間處于低負荷狀態，負荷越低，排煙溫度越低。這就使得排煙溫度一直位于120°以下，而煙氣的露點溫度在130℃左右，煙氣溫度低于露點，空預器越靠近送風機處煙氣溫度越低，腐蝕越嚴重。

鍋爐燃料主要燒高爐煤氣，當負荷低時燃燒一部分焦爐煤氣，高焦爐煤氣中都含有一定量的硫成分。燃料燃燒生成二氧化硫，在氧氣富裕的情況下，二氧化硫進一步生成三氧化硫。三氧化硫與煙氣中的水蒸氣生成硫酸蒸汽。硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點顯著升高。由于空氣預熱器下部空氣溫度較低，并且煙氣溫度也不高，因此壁溫常低于煙氣露點，因此硫酸蒸汽會凝結在管壁上，形成酸腐蝕，造成受熱面的低溫腐蝕。

凝結在管壁上的硫酸在腐蝕金屬管材的同時，并發生一系列復雜的物理-化學反應，會使管壁變的粗糙，與煙氣的飛灰結合形成酸性結灰，由于其具有較強的粘結性，對煙氣中的飛灰有較強的吸附作用，形成水泥狀物質，使管壁上的積灰變硬，從而加重鋼管受熱面的積灰和堵塞。隨著時間的推移，煙氣的飛灰都沉積在管壁內，導致整個管堵死。使用吹灰器及高壓水沖洗都無法將其打開。管壁的腐蝕會造成破損與漏風，造成低溫段空氣預熱器排煙溫度大大降低從而使煙氣溫度進一步降低到90℃右，腐蝕進一步加劇，空氣預熱器管大面積腐蝕破損，形成惡性循環。同時導致爐膛內熱風減少，不能保證煤氣完全燃燒，存在運行中鍋爐滅火、尾部煙道二次燃燒等安全隱患為提高負荷送風機長期超負荷運轉，造成運行電耗不僅浪費。而且對風機壽命有嚴重影響。

4 空氣預熱器改造方案

由于設計原因，低溫段空氣預熱器上下層之間空間比較小，且更換管箱需對上部做支撐，更換管箱施工難度較大，且工期較長。針對這種狀況，鍋爐技術人員決定拋棄更換立式管箱的方案。將原有下級下部空氣預熱器管箱全部拆除。在原有管箱送風機出口，先按尺寸固定好兩端管板，Φ108*4mm鋼管分別裝入管孔，用焊接進行密封。如此空氣從送風機入口進入管道中，預熱后進入上部立式管箱。煙氣從預熱器上部從管外側換熱后進入煙道。

空氣預熱器管道立式布置后，管式空氣預熱器的壁溫較立式高，有利于減輕空氣預熱器的低溫腐蝕。另外，管式預熱器臥式布置，煙氣經流管外，發生堵塞時比立式容易清理。并且由于高爐煤氣中含塵量相對較低，產生的煙氣較為潔凈，飛灰對管壁磨損影響較小，因此不需要另外加防磨措施，節約了費用。

5 改造后效果

通過空氣預熱器管道立式布置后，效果明顯，排煙溫度提高到了130℃以上，徹底消除了熱風配比調整困難、鍋爐送引風機出力增加、排煙溫度偏低及鍋爐負荷難以調整等現象，消除了尾部煙道二次燃燒、后煙道爆炸等的安全隱患。并且在空氣預熱器改造半年后，停爐檢查空氣預熱器無腐蝕現象。

并且相對于整體更換管箱來縮更換難度及維修難度大大減輕，僅更換費用一項就節約30多萬元。

6 結語

通過運行實踐證明，低溫空氣預熱器下部立式改臥式布置解決目前低溫腐蝕，節約了費用，保證燃燒效果的有效途徑，自改造成功以來，為其他煤氣鍋爐更改提供了可靠的改造方案，相信今后該技術會得到更加廣泛的推廣，為企業創造更多的經濟效益和社會效益。