防止锅炉尾部受热面低温腐蚀的探讨

摘要：随着现代科学技术的不断发展与进步，给我国锅炉尾部受热面低温腐蚀的控制工作也带来了新的问题与挑战。本文通过对影响锅炉尾部受热面低温腐蚀的主要因素进行分析，提出几点将锅炉尾部受热面低温腐蚀加以降低的措施和方式，希望能够对锅炉的运行和改造工作提供一些必要的、具体的方式。

关键词：锅炉受热面尾部

中图分类号：TK229文献标识码： A

为了能够有效的提高锅炉的运行和研制效率，对燃料在燃烧时产生的热能更加充分的加以利用，一个有效的措施就是要将锅炉的排烟温度加以降低。排烟的温度较低，如果锅炉尾部的受热面壁温通烟气露点的温度相比较明显较低时，那么受热面就会出现碱性灰同硫酸溶液的反应，从而对金属造成一定程度的腐蚀，这种腐蚀就是所谓的低温腐蚀，也可以称作露点腐蚀。锅炉尾部受热面发生的低温腐蚀，主要就表现为空气的预热器受到了腐蚀，这就会对整个锅炉的安全性和经济性产生很大的影响和制约。

一、影响低温腐蚀尾部受热面的主要因素

影响低温腐蚀的因素有很多，其中主要包括了烟气的露点、酸的浓度以及管壁的温度等。而影响管壁温度的因素主要有两个，分别是管壁的酸量以及管壁的酸浓度，所以在探究锅炉尾部受热面的低温腐蚀问题时，必须将上述的因素结合起来进行分析和探讨。

低温腐蚀的过程是燃料中的硫燃烧产生的二氧化硫,其中一部分进一步氧化为三氧化硫,它在锅炉受热面的低温部分与水蒸汽作用凝聚成为H2SO4,使受热面发生严重的腐蚀。

因硫酸蒸汽在受热面的管壁上凝结,则管壁的温度必须低于硫酸蒸汽的温度(即低于烟气的露点温度)。烟气露点是随烟气中SO3含量的增加而升高。当烟气中的SO3含量为零时,烟气的露点低于纯水的沸点,它仅取决于烟气中水蒸汽的分压。因此,烟气露点是一个可以表征低温腐蚀是否发生的重要指标,并能反映出腐蚀的严重程度。

二、防止低温腐蚀尾部受热面的有效办法

1、解决设计上的问题

在设计的方面，首先应该采取有效的措施将排烟的温度加以提高，H2SO4蒸汽浓度5一50ppm范围内，炉烟露点的变化范围在129~147℃,故一般设计排烟温度应该超过160℃,中型的锅炉超过180℃。此外，还可以利用空气的再循环提高进风温度，从而使得壁温有所升高，从而减轻腐蚀的现象和程度。在进行预热器的选择时，应该尽量地选择卧式的管式，这是由于在流速相同的条件之下，同空气侧的放热系数相比较，烟气侧的放热系数要大，但是与此同时，冷却面却比加热面小，也就意味着管子的受热面条件明显优于冷却面的条件，所以就造成管壁温度比较高的现象，在通常的情况下，要比立式的高出10~20℃。

采用回转式空气预热器,其转子处于危险区只占工作时间的50~60。回转式空气预热器腐蚀速度较管式慢,这是因为回转式空气预热器平均工作壁温较高, 回转式空气预热器的壁温比管式的高。当烟温为160℃,冷却空气温度为30℃时,管式空气预热器壁温为82℃,而回转式空气预热器壁温为108℃,即高出26℃,再加上在危险区的工作时间短,因而腐蚀就较少。

采用抗腐蚀的材料。例如,玻璃管式预热器中的换热管束用硼酸类玻璃制成,具有耐硫酸腐蚀的性能。或是采用内涂玻璃的钢管、渗铝管等作管式空气预热器。用陶瓷材料作回转式空气预热器冷端传热材件。因陶瓷耐酸性好并能耐1600℃的高温,可以承受的温度变化速度为1.4℃/s,可完全满足回转式空气预热器的要求。

2、解决运行方面的问题

在运行方面采取的一个十分重要的防腐方式就是对于燃烧器进行适当和合理的选择，相关的实验表明，如果锅炉的负荷相同，那么单个的燃烧器容量越大，产生的露点温度就会越高。原因：容量越大的燃烧器，火焰充满程度就越差，造成局部混合不均匀的现象，这样就会导致局部的高温，并且增加了SO3的含量。所以在进行燃烧器的选择时，应该尽量选择容量比较小的燃烧器，可以适当地对燃烧器的数量加以增加，这样就可以适当的降低烟气的露点温度。

此外，还可以采用低氧燃烧技术。当炉内过量空气系数在1.01~1.02时,烟气露点会大大降低。在42atm、475℃、蒸发量为40一60t/h锅炉蒸汽雾化喷嘴的角式喷燃器中进行试验,为低氧燃烧取消了燃烧器的旋转射流,空气直流喷出速度提高到60m/s,为了保证喷油量的均匀性,每只油喷嘴单独装设,运行中CO不超过0.02%,燃用不同硫分重油测得的露点会随着供氧的降低而降低。

由此可见，低氧燃烧可以得出下面的结论，首先就是烟气的露点温度可以降低几十度，此外，尾部受热面的腐蚀速度会降低几倍到十几倍，烟气中SO3含量可减少8至9倍、排烟损失降低,例如烟气中氧量由2%降低至1%,排烟损失约降低0.2%、烟尘浓度可能会增加几倍、化学未完全燃烧损失Q3有所增加,如采用低氧燃烧控制得好时,锅炉总热效率应略有增高。

3、解决炉内温度的控制问题

炉内温度水平越高,火焰尾部温度水平偏高,会使SO3含量增加,如果把火焰燃烧中心及尾部进行适当的冷却,则会减慢SO2十〔O〕SO3反应的速度,一般需要降低空气预热器温度,在火焰中心或尾部漏入、喷入冷风,或是采用烟气再循环等措施,来降低火焰最高温度,并在尾部燃尽区再适当送入部分氧,这样可把最高温度降低,同时可使SO2难以生成SO3。

燃油炉还应该尽量减少碳黑的形成。燃油锅炉如果运行不当会引起碳黑的形成,这样会使机械不完全燃烧热损失Q4增加,造成空气污染,而且还使低温腐蚀加重。因烟气中的碳黑会粘附在锅炉尾部受热面上,并吸收烟气中的SO2和O2,反应后生成SO3,在350℃以下转变成H2SO4使低温腐蚀加重。

可以采用添加剂的方式，来对锅炉尾部受热面的腐蚀加以适当的防止和控制。可以采用云石或者是镁石，原因：由于云石和镁石都含有碳酸镁以及碳酸钙的成分，加人后与烟气中的SO3及H2SO3中和生成MgSO4和CaSO4,降低烟气中的SO3含量,并降低烟气露点。将气态NH3喷入高于150℃、低于600℃的烟道内,NH3与SO3快速反应,其反应式为:

NH3十SO3+H2ONH4HSO4

气气 气液

NH4HSO4+NH3(NH4)2SO4

液 气固

当加入量适中,可大大降低烟气露点,甚至使烟气露点降至纯水蒸汽露点。

结语：

综上所述，通过上述的分析与讨论可以得出下面的结论，首先，锅炉尾部受热面腐蚀的根本原因是烟气中生成的SO3,在金属表面上会形成硫酸溶液,从而造成金属的腐蚀。防止低温腐蚀的主要方式有:设计上要提高排烟温度、提高尾气受热面的壁温、改进尾部受热面的结构、选择抗腐蚀性的材料等。在运行方面要选择容量合适的燃烧器，采用低氧燃烧来控制炉温水平从而防止燃油炉产生碳黑

技术。采用添加剂减少SO3的生成,将烟气露点加以降低。

参考文献：

[1]岳德梅.低温运行对燃油热水锅炉的危害及防治措施[J].潍坊学院学报. 2002(06).

[2]王传成.低温运行对燃油热水锅炉的危害及防治措施[J].潍坊学院学报. 2003(04).

[3]陈婷飞,杨秀芹.燃气锅炉尾部受热面防低温腐蚀的有效措施[J].河南城建高等专科学校学报.2002(02).

[4]陈宝军.水热媒空气预热器在炼油厂动力锅炉上的应用[J].胜利油田职工大学学报.2008(06).

[5]王武林.紧凑型热水锅炉的结构及性能分析[J].扬州工业职业技术学院学报. 2007(02).