電廠鍋爐空氣預熱器的低溫腐蝕研究

劉云鯤

摘要：鍋爐是電廠運行中的一項重要生產設備，其性能直接影響到電廠運行質量。然而，從電廠鍋爐實際運用情況來看，鍋爐空氣預熱器極易出現低溫腐蝕現象，導致鍋爐密閉性降低，影響到電廠的正常運行。為此，本文將針對電廠鍋爐空氣預熱器的低溫腐蝕現象進行研究，探討電廠鍋爐空氣預熱器低溫腐蝕現象的具體方法、措施與辦法。

關鍵詞：電廠鍋爐；空氣預熱器；低溫腐蝕

前言：

空氣預熱器在電廠鍋爐中的運用能夠有效提升電廠鍋爐的熱效率，最大程度上降低鍋爐作業對外界環境的污染，積極相應綠色、環保的號召，是當代電廠運行的必然發展趨勢。但是，空氣預熱器在電廠鍋爐中運用時，受內外多種因素的影響，空氣預熱器極易發生低溫腐蝕現象，不僅無法發揮空氣預熱器在電廠鍋爐中的應用價值，同時影響到電廠的正常運行。

1.電廠鍋爐空氣預熱器低溫腐蝕原理

煙氣中蒸汽的露點溫度被稱為“水露點”。通常情況下，其水露點比較低，煙氣中蒸汽的露點溫度在40℃到50℃之間。煙氣中所含的三氧化硫（SO3）與蒸汽相碰撞發生混合，能夠有效提升煙氣中蒸汽的酸露點。通過觀察圖1，從中我們能夠直觀的了解到煙氣露點溫度同煙氣中硫酸蒸汽量之間所存在的關系，即三氧化硫（SO3）的含量和水蒸氣（H2O）的含量越高，煙氣酸露點進一步增加。通常情況下，煙氣蒸汽含量通常在0.05到0.15之間。若三氧化硫（SO3）在的含量為0.005%時，煙氣中酸露點的溫度將上升到150℃。通過研究得知，煙氣中三氧化硫（SO3）的含量與水蒸氣（H2O）的含量對煙氣中硫酸蒸汽的酸露點具有決定性作用，按照公式對固體燃料工程估算方法得知： 。其中，“tsld”代表煙氣的酸露點，單位為℃；“tld”代表煙氣的水露點，單位為℃；“β”代表爐膛出口處空氣系數有關的常數；“ ”代表燃料折算硫分的百分比；“ ”代表燃料折算灰分的百分比；“αfh”代表飛灰占總灰分的實際份額。

如果空氣預熱器低溫段的壁溫同酸露點的溫度相近，或者是空氣預熱器低溫段的壁溫比酸露點的溫度低，煙氣中硫酸蒸汽即可發生凝結現象，并對設備產生腐蝕現象。此時所發生的化學反應為：（1）二氧化硫、水、鐵發生反應，生產三亞硫酸亞鐵和氫氣，可用化學公式將其表示為： ；（2）三氧化硫、水、鐵發生反應，生產硫酸亞鐵和氫氣，可用化學公式將其表示為： 。除此之外，在電離子的作用下，金屬表面還會形成諸多微電池，以焊渣為正極、鐵為負極，從而產生電化學腐蝕現象，即負極上發生氧化反應，鐵元素失去兩個電子，變成二價鐵元素， （氧化）；正極上發生還原反應，氫元素得到兩個電子，變成氫氣， （還原）。

2.電廠鍋爐空氣預熱器低溫腐蝕的預防措施

2.1全面落實摻燒管理工作

摻燒工作不可僅注重鍋爐結焦問題與機組負荷問題，還應進一步分析摻燒煤中硫現象對整個運行狀態的影響。硫（S）與空氣中的氧氣（O2）在燃燒的狀態下發生化學反應，生成二氧化硫（SO2）。二氧化硫（SO2）能夠對催化劑與空氣預熱器安全運行產生一定的影響。摻燒后灰分對積灰堵塞、受熱面的磨損、輸灰等均有所影響。從當前燃燒所用的煤的質量來看，硫元素在煤質量中所占比例低于1%、灰分在煤質量中所占比例低于28%，能夠滿足運行的基本要求。通常情況下，高負荷摻燒過程準煤的燃燒量相對較大，低負荷摻燒過程尾煤的燃燒量相對較大，因尾煤中硫的含量在1.2%左右，低負荷摻燒過程煙的溫度相對較低，此時煙的溫度與硫酸蒸汽的露點相接近。在低負荷尾煤摻燒過程應適當增加低硫煤的摻入量，將入爐煤硫的質量分數控制在1%以下，盡可能降低二氧化硫（SO2）的生成，實現對空氣預熱器低溫腐蝕的進一步控制。除此之外，可通過降低過剩空氣質量等辦法降低煙氣中剩余氧氣的含量，使硫元素無法與煙氣中的氧氣發生反應，以此降低三氧化硫（SO3）的生成量。若燃燒室過剩狀態下的空氣系數臨界量在1.05時，擁有顯著的抗低溫腐蝕的效果。

2.2優化受熱面的分布方式

通常情況下，優化受熱面的分布方式有兩種形式，即臥放管式空氣預熱器、轉變傳熱方式。其一，臥放管式空氣預熱器。管式空氣預熱器在安置過程通常有兩種形式，即臥放與立放。通過對比分析，從中我們能夠得知煙氣與空氣在管式空氣預熱器入口處的溫度一樣時，將管式空氣預熱器臥放處理能夠吧管式空氣預熱器的壁溫提升10℃到30℃，與此同時，臥放管式空氣預熱器能夠降低空氣在管內的流動幅度，煙氣在管外不斷沖刷。其二，轉變傳熱方式。通常情況下，為提升預熱空氣溫度盡可能降低受熱面積，一般運用逆流布置空氣預熱管的方法；為防止空氣預熱器受到低溫腐蝕，需要對逆流布置空氣預熱管的方法進行優化，使其形成先順流傳熱，然后逆流傳熱，或者是使其形成直接順流傳熱的方式，有效提升空氣預熱器低溫段金屬的壁溫。

2.3對鍋爐的控制與優化

通過運用提升排煙溫度法、提升省煤器入口溫度法、提升空氣預熱器進風溫度法，降低電廠鍋爐空氣預熱器的低溫腐蝕現象。通常情況下，壁溫為105℃時，能夠有效降低低溫腐蝕對電廠鍋爐空氣預熱器的影響。當鍋爐出現超負荷或者是低負荷運行狀態時，均會將排煙溫度降低到煙氣的露點之下，并使電廠鍋爐空氣預熱器出現低溫腐蝕現象。因此，在電廠鍋爐預熱器工作過程，應對鍋爐運行狀態進行全面控制，防止鍋爐出現超負荷或者低負荷運行現象。

2.4落實對空氣預熱器進出口壓差監視工作

空氣預熱器進出口壓差對空氣預熱器是否會受到低溫腐蝕現象具有一定程度的影響。為落實電廠鍋爐空氣預熱器低溫防腐工作，需要電廠工作人員提高對空氣預熱器進出口壓差檢查工作的重視，全面落實對空氣預熱器進出口壓差的建設工作。對暖風器運行狀態進行檢查時，若暖風器調整方法缺乏科學性與專業性，均會導致暖風器無法正常運行，并在后期運行過程使空氣預熱器受到低溫腐蝕。另外，對空氣預熱器進出口以及煙氣的壓差進行檢查時，若發現異常，應在第一時間運用加強吹灰等方法對空氣預熱器的進出口或者是煙氣的壓差進行調整，使空氣預熱器的進出口、煙氣的壓差均能維持在一個相對政策的運行狀態。若對空氣預熱器的進出口、煙氣的壓差調整后依然存在異常現象，說明空氣預熱器的冷端受熱面出現積灰現象，并受到低溫腐蝕，應立即停車對空氣預熱器的冷端受熱面實施更換處理，并保證空氣預熱器的受熱面具有良好的清潔度。

綜上所述，電廠鍋爐空氣預熱器受到低溫腐蝕是一種常見問題，為保證電廠能夠正常運行，技術人員需要提高對鍋爐空氣預熱器低溫腐蝕現象的重視，明確低溫腐蝕現象的形成原因，針對不同的影響因素，結合電廠鍋爐空氣預熱器的實際運行情況，運用與之相匹配的解決措施與辦法，在日常工作中切實做好空氣預熱器的檢查工作，在問題發生的第一時間從問題根源對其進行處理，以此降低低溫腐蝕現象對電廠鍋爐空氣預熱器的影響。

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