燃?xì)獍l(fā)電鍋爐的低溫腐蝕和對(duì)策

孫道華 孫又權(quán)

摘 要：通過(guò)鍋爐的低溫腐蝕產(chǎn)生的原理，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行討論，以找到減輕低溫腐蝕的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：鍋爐;低溫腐蝕;煙氣;酸露點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TK224.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）20-0173-02

0 引言

長(zhǎng)鋼煤氣發(fā)電2臺(tái)130噸鍋爐采用高轉(zhuǎn)混合煤氣作為燃料，空預(yù)器和低壓省煤器作為鍋爐煙道的尾部，受到了較嚴(yán)重的低溫露點(diǎn)腐蝕，為此，我們根據(jù)低溫腐蝕發(fā)生的機(jī)理探討，從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際影響因素出發(fā)，探討減輕和解決鍋爐低溫腐蝕的方法。

1 低溫輻射形成機(jī)理及影響因素

1.1 低溫腐蝕的形成機(jī)理

燃料中的硫成分燃燒生成二氧化硫（S+O2=SO2），二氧化硫在催化劑的作用下進(jìn)一步氧化生成三氧化硫（2SO2+O2= 2SO3），SO3與煙氣中的水蒸汽生成硫酸蒸汽（SO3·H2O即H2SO4）。硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點(diǎn)顯著升高。

1.2 低溫腐蝕有以下影響因素

影響低溫腐蝕的主要因素是露點(diǎn)溫度，而決定露點(diǎn)溫度的是煙氣中的三氧化硫含量。隨煙氣中三氧化硫含量的增加，硫酸蒸汽的含量也相應(yīng)增加，并使煙氣中酸露點(diǎn)明顯提高。后者使受熱面容易結(jié)露并引起腐蝕，前者使腐蝕程度加劇。煙氣中氧化硫的含量與下列因素有關(guān)：

（1）燃料中的硫分越多，則煙氣中的二氧化硫含量也越多，在同等條件下，生成的SO3就越多。

（2）燃燒越劇烈，火焰中心溫度越高，則火焰中原子氧的濃度就越大，所形成的SO3也越多。同時(shí)，SO3濃度還和火焰末端的溫度有關(guān)?；鹧婺┒说臏囟仍降停瑹煔庵蠸O3的濃度就越高。如果火焰中心溫度較高，而火焰溫度也很高，即使在火焰中心形成了較多的SO3，其中很大一部分在爐膛內(nèi)又將分解掉，不至于對(duì)低溫露點(diǎn)腐蝕造成很大影響。所以，從防止低溫露點(diǎn)腐蝕角度來(lái)看，是不希望火焰中心溫度過(guò)高的，特別是不希望火焰拖得很長(zhǎng)，延伸到爐膛出口，以致火焰末端的溫度很低。這時(shí)，在火焰中心形成的SO3將較多的保存下來(lái)，使低溫腐蝕加劇。

（3）尾氣中的氧含量：過(guò)剩氧的存在是使SO2氧化成SO3的基本條件?？諝膺^(guò)剩系數(shù)越大，過(guò)剩氧越多，SO3也越多。隨著空氣過(guò)剩系數(shù)的降低，煙氣中的SO3濃度顯著減少，接近或小于腐蝕危險(xiǎn)濃度，同時(shí)露點(diǎn)也隨之降低。當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)小于1.1（含氧量小于1%）時(shí)，露點(diǎn)急劇下降。

（4）其他因素：尾氣中水蒸氣含量也對(duì)SO3及硫酸的生成具有很大的影響。水蒸氣的分壓力越大，表示煙氣中的水蒸氣量越多。在同樣溫度和SO3含量的條件下，水蒸氣壓力越大，所形成的硫酸蒸氣越多。

2 現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查及露點(diǎn)腐蝕原因分析

通過(guò)以上原理的分析，我們可以對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行分析。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查

抽取1#鍋爐現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

（1）燃料中的硫分：現(xiàn)場(chǎng)的煙氣中SO2的含量是波動(dòng)的，跟現(xiàn)場(chǎng)條件無(wú)關(guān)，跟煤氣的來(lái)源的硫成分有關(guān)，所以，我們根據(jù)煙氣中的SO2的含量，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整低壓省煤器及空預(yù)器的運(yùn)行參數(shù)，如適當(dāng)?shù)慕档偷褪∧Y(jié)水的流量和空預(yù)器的冷風(fēng)量，可以提高壁溫，減輕低溫腐蝕。

（2）爐膛溫度：燃?xì)忮仩t的爐膛溫度較低，大約在800攝氏度左右，火焰中心溫度不高（約1150-1200攝氏度），這樣就會(huì)造成SO3的產(chǎn)生量較少，同時(shí)，產(chǎn)生的SO3分解也少。

（3）煙氣尾氣中的氧含量：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，氧含量冬季較高，而夏季相對(duì)較低，如表1所示;同時(shí)氧含量波動(dòng)相對(duì)也較大（如冬季1-6.6%，夏季1-5%），故SO3轉(zhuǎn)化率也處于1-4%范圍取值。

2.2 煙氣露點(diǎn)溫度計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我們將SO2的濃度分段及轉(zhuǎn)化率1、2、4%分別以荷蘭學(xué)者A.G.Okkes公式（根據(jù)各種資料分析，該公式與現(xiàn)場(chǎng)情況相對(duì)吻合）進(jìn)行計(jì)算：立表2如下：

Tsld=10.8809+27.6lgPH2O+10.83lgPSO3+1.06（lgPSO3+ 2.9943）2.19 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：PH2O—煙氣中水蒸氣分壓，Pa;

PSO3—煙氣中SO3氣體分壓，Pa。

表2計(jì)算結(jié)果與理論分析基本吻合，計(jì)算結(jié)果+30℃，可以在運(yùn)行中作為排煙溫度控制的依據(jù)之一。

2.3 空預(yù)器和低壓省煤器腐蝕及原因分析

壁溫：由于空預(yù)器中空氣的溫度和低壓省煤器中的凝結(jié)水溫度都較低，預(yù)熱器區(qū)段的煙氣溫度不高，壁溫常低于煙氣露點(diǎn)，這樣硫酸蒸汽就會(huì)凝結(jié)在空預(yù)器和省煤器的受熱面上，造成硫酸腐蝕。低溫腐蝕常發(fā)生在空預(yù)器和低壓省煤器上。

空預(yù)器：鍋爐現(xiàn)場(chǎng)的空預(yù)器采用錯(cuò)流布置，煙氣走管程從上而下冷卻，空氣走殼程自左（東）而右（西）被加熱，管壁溫度最低點(diǎn)在左下，以冬季、夏季空預(yù)器最低溫度對(duì)空預(yù)器壁溫進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)果見(jiàn)表3。

如有低溫腐蝕，應(yīng)以左下開(kāi)始并且最為嚴(yán)重，而上部和熱側(cè)基本不產(chǎn)生腐蝕，3月份檢修更換換熱器也證明了這一點(diǎn)，圖1圖2為拆下更換的空預(yù)器照片。

空預(yù)器的腐蝕是從下部溫度低點(diǎn)和冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)口開(kāi)始的，同時(shí)也是從內(nèi)自外腐蝕的，當(dāng)因腐蝕出現(xiàn)孔洞時(shí)，冷空氣從孔洞由風(fēng)道進(jìn)入煙氣側(cè)，造成煙氣降溫導(dǎo)致腐蝕情況擴(kuò)展。

低壓省煤器則是采用錯(cuò)逆流布置，煙氣自上而下，而