空气预热器的低温腐蚀机理和防止措施

２０１　３　ＮＯ．２４　工　业　技　术　ＳＣ１ＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　空气预热器的低温腐蚀机理和防止措施①　于兰凤　（大连熵立得传热技术有限公司辽宁大连１１　６６００）　摘　要：空气预热器是利用烟气的余热来加热所需空气的热交换设备，由于空气预热器布置在锅炉系统的烟气温度最低区，受热面壁温最低，因而　最易产生低温腐蚀。文章分析了锅炉空气预热器低温腐蚀的机理，讨论了含硫量和酸露点对低温腐蚀的影响，提出了防止低温腐蚀的的有效措施。　关键词：锅炉　空气预热器　低温腐蚀　中图分类号：ＴＫ２２４．９４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２－３７９１（２０１３）０８（ｃ）－００６３－０２　Ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｉｒ　ｐｒｅｈｅａｔｅｒ　Ｙｕ　Ｌａｎｆｅｎｇ　．　（Ｄａｌｉａｎ　Ｓｕｎｌｅａｄｅｒ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｄａｌｉａｎ　１１６６００　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｒ　ｐｒｅ－－ｈｅａｔｅｒ　ｉｓ　ａ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｗｈｉｃｈ　ｓｉｔｕａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｂｏｉｌｅｒ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｏｍｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｂｏｉｌｅｒ；Ａｉｒ　ｐｒｅ－ｈｅａｔｅｒ　ｌｏｗ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　余热锅炉作为工业高温余热回收的主　过程，从而影响锅炉安全运行。　要是烟气中存在着三氧化硫和受热面的金属　要设备，目前已经广泛应用于化工、石油、冶　壁温低于烟气露点温度。三氧化硫含量越高，　金、建材、轻工、电力以及机械等部门，并在　１低温腐蚀机理　受热面温度越低，越容易发生低温腐蚀。　能源节约方面取得了一定的成效，为充分利　烟气中水蒸汽凝结出来的露点温度　（１）锅炉燃料中或多或少的都含有硫，　用烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉热效　称为水露点，水露点仅仅与烟气中水蒸　当燃用含硫的燃料时，燃料中的硫在燃烧　率，锅炉的尾部都加装了空气预热器。但是　汽的分压力有关，一般情况下，燃煤锅炉　后，大部分变成二氧化硫，在一定条件下，　作为锅炉尾部的空气预热器，通常是含有水　尾部烟道中的水蒸汽分压为约ｌ０％，即　一部分进一步氧化形成三氧化硫气体。三　蒸汽和硫酸蒸汽的低温烟气区域，工作条件　０．０ｌ～０．０ｌ５　ＭＰａ，对应的水露点的温　氧化硫气体与烟气中的水蒸汽结合生成硫　比较恶劣，因而最易产生低温腐蚀。　度约为４０℃～４５℃，除非烟气中水分过　酸蒸汽，而烟气露点温度主要取决于硫酸　低温腐蚀程度和燃料密切相关，燃料　多，工质温度过低，否则不会在受热面上结　蒸汽的含量，二者的关系如图ｉ所示，烟气　中含硫越高腐蚀越严重。低温腐蚀易造成　露。当烟气中含有Ｓ０　时，Ｓ０　与水蒸汽结　的酸露点温度随着烟气中ＳＯ　和水蒸汽的　受热面的损坏和泄漏。空气预热器管子泄漏　合生成硫酸蒸汽而硫酸蒸汽凝结温度（称　含量增加而升高，当烟气中只有０．００５％左　损坏，会造成严重漏风，引起燃烧工况恶化。　为烟气酸露点）远远高于水露点，一般可达　右的ＳＯ　，而水蒸汽含量也仅仅０．５％时，　严重时不得不经常更换受热面，既增加了维　１２０℃～１６０℃，甚至更高。当受热壁面的　烟气露点温度就可达到１２Ｏ℃，如果此时　修工作量和材料损耗，又影响了锅炉的正常　温度低于烟气酸露点温度时，硫酸蒸汽便凝　水蒸汽含量增加到１　５％，烟气露点温度即　运行。冷空气进入烟气侧，还会降低烟温，加　结在受热面上，对金属产生严重腐蚀。　可达到１５０℃以上。随着烟气中硫酸蒸汽　速低温腐蚀的速度。另外腐蚀和堵灰相互促　和水蒸汽量的增加，。烟气露点温度急剧上　进，堵灰使传热减弱，受热面温度降低，而且　２影响低温腐蚀的因素　升，但是，当硫酸蒸汽的含量大干０．０ｌＯ％　在３５０　ｏＣ下积灰又能吸收ＳＯ，，加速腐蚀　上面的分析可看出，低温腐蚀的原因主　时，酸露点温度基本不再升高，但此时对金　２００　烟气中术燕｝气　磬董／　／／　一１５　一—一　己Ｏ　ｒ、　—０　５　］５０　乒　／　，，　］６　｜　］００　］己　｜　５０　ｉ　簧８　／　《４　？　０　／　０．００５　０川０　０．０］５　０．０８０　２０　４Ｄ　６Ｏ　８Ｄ　硫酸体积分数／　硫醒浓度　图１酸露点与烟气中硫酸蒸汽含量的关系　图２硫酸浓度与碳钢腐蚀速度的关系　（下转６５页）　①作者简介：于兰凤（１９７８一），女，大连人，大学本科，工程师，从事压力容器、余热锅炉和非标传热设备设计工作。　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　６３　工　业　技　术　ＳＣｌＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ　确保设备的维修保养工作按照国家标准进　送设备的维修保养工作，用科学的管理模　［３］邓婧．关于广播电视技术维护管理工作　行。　式，确保发送设备的正常运行，降低设备发　的思考［Ｊ］．新闻传播，２０１３（１）．　生故障的频率，保证人们能及时的了解和　【４］左江红，黄志明，饶茂林，等．浅谈地面　３结论　得到社会的信息。　数字广播电视发送系统的设立［Ｊ】．中国　随着信息传播速度的提高，广播电视　科技信息，２０１３（１　１）．　传播信息的途径也越来越重要。广播电视　参考文献　【５】李卓鸿．浅谈现阶段发射台的安全播出　的信息传播关系着人们对于社会的动态了　［１】刘红涛．广播发送设备的维护与管理［Ｊ】．　工作…．才智，２０１１（５）．　解，管理人员在广播电视发送设备的管理　河南科技，２０１３（９）．　上应该坚持科学的指导方针，尽职尽责，加　［２】江雪峰．对广播电视技术维护管理工作　强自身处理应急事故的业务能力，做好发　的思考［Ｊ］．科技创新与应用，２０１２（１７）．　（上接６３页）　里必须提到的是漏风的问题，如果预热器　炉停炉频繁而积灰结渣又没有得到及时清除　属受热面腐蚀仍然比较严重。　漏风，则预热器的烟气和空气温度、压力都　时，腐蚀和积灰的速度必然加快。掌握积灰规　特别提一下燃油锅炉，由于重油含氢　难以保持，必然影响正常的操作，严重的也　律，定期除灰。既可增大烟气流通面积，减少　最高，燃烧后生成大量水蒸汽，因此，含　会引发露点腐蚀。因此，减少漏风是十分重　烟气阻力，又相应减少受热面的腐蚀。　等量的硫份重油要比煤对锅炉受热面的腐　要的。由于预热器体积庞大，检修中焊接工　（５）运行中加强对空气预热器进、出口　蚀更为有害。　作量大，质量难以控制，且无法打压等手段　差压的监视。特别是在冬季气温急剧下降　（２）金属壁面被腐蚀的速度取决于硫　检查验收，只能靠眼睛看，在每次预热器的　时更应注意。如果暖风器运行不正常或调　酸的沉积量，硫酸凝结浓度和受热金属壁　检修中，都严把检修质量关，认真细致地检　整不当，很容易发生空气预热器冷端低温　面温度的高低。对一般碳钢而言，硫酸浓　查不放过任何一个漏点，确保检修质量。这　腐蚀及预热器堵塞。当发现空气预热器的　度６０％～９０％时腐蚀性不大。硫酸浓度在　是控制过剩空气系数重要的一环。　进、出口及烟气差压异常时，应加强调整，　５２％～５６％时腐蚀速率最大，并且在硫酸　（１）适当提高锅炉排烟温度或空气预　采取加强吹灰等措施。如采取措施后仍不　浓度为０～５０％情况下，金属腐蚀和硫酸　热器入口风温，将使空气预热器冷端传热　见好转，确认冷端受热面有可能被腐蚀并　浓度基本呈线性关系。如图２所示。　元件的金属温度相应提高　保证空气预热　开始积灰时，应利用停车的机会及时对冷　低温腐蚀时金属壁温有两个严重腐蚀　器受热面壁温高于烟气露点。低温受热面　端受热面进行更换，以确保受热面清洁，防　区，即受热面壁温低于酸露点１５℃左右　发生严重腐蚀通常在受热面壁温低于酸露　止腐蚀和积灰加剧。　以及水露点以下２个区域。为防止锅炉受　点１５℃左右以及水露点以下２个区域。对　热面产生严重腐蚀，必须避开这两个严重　大多数燃料要求壁温达到１０５℃，可避免　４结论　腐蚀区，但在实际锅炉运行中，受热面壁温　或减轻腐蚀。如投入暖风器提高空气预热　随着工业的发展，余热的回收利用越　不可能低于水露点，但有可能低于酸露点，　器入口温度，此法的优点是简便易行，缺　来越多地受到重视，也是节能的重要体现，　为了避免产生严重腐蚀，最好是金属壁温　点是锅炉效率降低。　锅炉设备越来越显示出经济价值。锅炉尾　高于烟气的硫酸露点。　（３）改变传热方式。在常见的空气预热　部受热面的低温腐蚀对锅炉正常运行影响　器中，为了达到使用较少的受热面积而得　很大，应从设计、制造和运行等多方面进行　３为防止空气预热器的低温腐蚀，在　到较高的预热空气温度，一般均采用逆流　治理，只要采取合理的措施，可以减轻低温　运行过程中可采取以下措施　布置方式。为了防止空气预热器的低温腐　腐蚀，提高锅炉运行的经济性，从而保证余　（１）在锅炉运行过程中，尽量降低过剩　蚀，可将逆流传热改为顺流传热方式或先　热的高效回收利用。　空气量，减少烟气中的过剩氧，能显著降低　顺流后逆流传热方式。两者均可以相应提　三氧化硫的生成量，相应的烟气露点温度　高空气预热器低温段的金属壁温。　参考文献　也降低了，这样也就减少了低温受热面腐　（４）加强空气预热器的清灰工作，保证　［１】张力．电站锅炉原理［Ｍ］．重庆：重庆大学　蚀的可能性。实际生产中烟气氧含量指标　吹灰蒸汽的过热度和吹灰效果，防止吹灰　出版社，２００９．　【２】周强泰．锅炉原理【Ｍ】．２版．北京：中国电　一直控制在４．５％～６％之间。一般情况下　蒸汽带水和飞灰黏附空气预热器冷端受热　力出版社，２００９．　燃烧室过剩空气系数的临界量约为１．０５，　面。腐蚀从管子冷端逐渐向热端延伸，且多　［３］叶江明．电厂锅炉原理及设备［Ｍ】．２　低于此数对降低低温腐蚀有显著作用。这　积聚在烟气流速较低的四周死角。当锅炉开　版．北京：中国电力出版社，２０ｌ０．　《【ｌ】外医疗》　稿件要求　翟　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　６５