空氣預熱器的低溫腐蝕
1. 低溫腐蝕機理
燃料中的硫在燃燒后生成二氧化硫(SO2),其中有少量的SO2(只占SO2的1%左右)又會進一步氧化而形成三氧化硫(SO3)。由于三氧化硫在煙氣中存在,則使煙氣的露點溫度升高,即三氧化硫和煙氣中水蒸氣化合,生成硫酸蒸汽,露點溫度大為升高。當含有硫酸蒸汽的煙氣流經(jīng)低溫受熱面(空氣預熱器),受熱面金屬壁溫低于硫酸蒸氣的露點時, 則在受熱面金屬表面結硫酸露(也即在預熱器低溫冷端波紋板上結硫酸露),并腐蝕受熱面金屬。
蒸汽開始凝結的溫度稱為露點,通常煙氣中水蒸氣的露點稱為水露點;煙氣中硫酸蒸氣的露點稱為煙氣露點(或酸露點)。
水露點取決于水蒸氣在煙氣中的分壓力,一般為30-60℃,即使煤中水分很大時,煙氣水露點也不超過66℃。一旦煙氣中含SO3氣體,則使煙氣露點大大升高,如煙氣中只要含有0.005%(50ppm)左右的SO3,煙氣露點即可高達130-150℃或以上。
2. 低溫腐蝕危害
強烈的低溫腐蝕會造成空氣預熱器熱面金屬的破裂,大量空氣漏進煙氣中,使得送風燃燒惡化,鍋爐效率降低,影響空氣預熱器傳熱效率,同時腐蝕也會加重積灰,使煙風道阻力加大,影響鍋爐安全、經(jīng)濟運行。
3. 預防和減輕低溫腐蝕的主要措施
1) 減少三氧化硫的量,這樣不但露點溫度降低,而且減少了酸的凝結量,使腐蝕減輕;燃料脫硫,低氧燃燒,加入添加劑等方法。
2) 提高空氣預熱器冷端的壁溫,使其壁溫高于煙氣酸露點溫度,至少應高于腐蝕速度最快時的壁溫。實現(xiàn)后一途徑的方法有熱風再循環(huán),加裝暖風器等方法。
a.采用熱風再循環(huán)系統(tǒng)
采用熱風再循環(huán)的目的在于提高冷端傳熱元件的金屬壁溫,以使煙氣露點溫度低于冷端傳熱元件的金屬壁溫,不使煙氣出現(xiàn)結露,從而能防止或減輕金屬的腐蝕。
熱風再循環(huán)系統(tǒng)是利用熱風道與送風機的吸風管之間的壓差,將空氣預熱器出口的熱空氣,經(jīng)熱風再循環(huán)管送一部分熱風回到送風機的入口,以提高空氣預熱器的進口空氣溫度。熱風再循環(huán)只宜將預熱器進口的風溫提高到50—65℃,否則會使排煙溫度升高和風機耗電量增加,使鍋爐經(jīng)濟性下降。
b.暖風器
對于大容量鍋爐,尤其是燃用含硫量較高的煤種,常采用暖風器預先加熱空氣的方法來提高空氣預熱器的進風溫度。
暖風器為汽-氣熱交換器,它是利用蒸汽(在管內流動)的熱量來加熱進入空氣預熱器的冷風(在暖風器管外流動),使之達到所要求的溫度。通常使用暖風器可將空氣溫度提高到80℃左右(實際上沒有加熱到此溫度),在一般情況下,已能對預防低溫腐蝕產(chǎn)生良好的效果。
暖風器的汽源有兩處:一是啟動鍋爐來,機組啟動或全廠停用時供汽;二是再熱蒸汽冷段來汽,經(jīng)減溫減壓后引入暖風器系統(tǒng)。
c.采用耐腐蝕較好的金屬材料
d.加裝山東泓江自主設計并研發(fā)的智能在線清灰裝置
受熱面壁上發(fā)生積灰,它將會吸附煙氣中的水蒸氣、硫酸蒸氣以及其它有腐蝕性氣體,將使它們有充分的時間進行化學反應,導致腐蝕的加劇。
3) 運行中防止低溫腐蝕的措施
a.采用低氧燃燒??梢詫煔庵蠸O3大量降低,煙氣露點下降,腐蝕速度減小,但是化學未完全燃燒有增加,但是排煙損失減少,鍋爐效率稍有增加。
b.控制爐膛燃燒溫度水平,減少SO3的生成量。
c.定期吹灰,利于清除積灰,又利于防止低溫腐蝕。
d.定期沖洗。如空預熱器冷段積灰,可以用堿性水沖洗受熱面清除積灰。沖洗后一般可以恢復至原先的排煙溫度,而且腐蝕減輕。
e.避免和減少尾部受熱面漏風。因漏風,受熱面溫度降低,腐蝕加速。特別是空氣預熱器漏風,漏風處溫度大量下降,導致嚴重的低溫腐蝕。
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