探讨如何减少锅炉尾部低温腐蚀

摘要：锅炉尾部受热面的腐蚀也称低温腐蚀。锅炉尾部低温段受热面的腐蚀是锅炉使用过程中普遍存在的问题。主要原因是其受热面的金属壁温低于烟气酸露点温度，烟气中的SO3和H2O反应，生成H2SO4，从而引起低温段受热面的硫酸腐蚀和堵灰。这些问题的存在将会严重影响尾部受热面的运行效果和锅炉效率的提高，严重时将会影响锅炉出力，甚至被迫停炉进行清灰或更换受热面。本文主要分析了锅炉尾部受热面腐蚀的原因，在此基础上探讨解决腐蚀问题的对策，为锅炉更好的使用提供借鉴。

关键词：锅炉 尾部受热面腐蚀 原因 对策

锅炉设备是常见的生活、生产中运用的工具，给人类提供了很多方便和经济效益，特别是在工业上如一些高原炼油厂、石油化工厂等有举足轻重的地位。如果没有起码的锅炉设备，整个工厂都无法正常运行，所以保护好锅炉设备使其安全运行有着明确的实际意义。低温腐蚀经常发生在中小型锅炉的预热器以及引风机进出口烟道。大容量的锅炉设备因为其给水温度高，省煤器壁温高，所以不易发生低温腐蚀，低温腐蚀一般发生在壁温最低的空气预热器低温段。低温腐蚀是一种常见的现象，直接影响着锅炉设备的安全与运行，从而影响其经济效益。

一、锅炉尾部受热面低温腐蚀概述

1.受热面的概念

现代锅炉机组中，主要受热面包括水冷壁、过热器、再热器、省煤器和空气预热器。省煤器和空气预热器布置在对流烟道的最后，进入这些受热面的烟气温度已不高，故把这两部分统称为尾部或低温受热面。尾部受热面的主要作用是使给水和送风的温度提高并降低排烟温度，提高锅炉效率，从而节约燃料。

2.低温腐蚀的概念

低温腐蚀是指锅炉尾部受热面的腐蚀。低温腐蚀不仅发生在空气预热器上，有时也会在省煤器、钢制烟道、除尘器和引风机等处发生。低温腐蚀已经成为机械蒸汽系统生产稳定的制约因素。

3.露点温度概念

露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。露点温度越小于周围环境的温度，结露的可能性就越小，也就意味着空气越干燥，露点不受温度影响，但受压力影响。烟气中SO3的含量和烟气中水蒸气的含量是决定烟气露点温度的关键因素。烟气露点温度与燃料品种、燃烧状态、过剩空气系数、烟气中水蒸气浓度和燃料中含硫量、灰分等有关。

二、锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因

1.使用的燃料

通过研究者对燃料催化干气组合的分析对比，得出结论：省煤器和空气预热器发生的腐蚀现象，燃料中的硫化氢增加是主要原因之一。

2.燃料含硫量

SO3的生成量几乎与燃料的含硫量成正比。当燃料含硫量为1%时。SO3浓度已超过腐蚀危险浓度的下限，与此相应，露点温度则提高到130℃左右。有实验证明，当含硫量在l%～5%范围内。含硫量每增加l%，露点温度约升高4～5℃。目前从高炉净化出口管道排水器取样化验：高炉煤气冷凝水pH值4.05，主要酸根（60 mg/L），这说明高炉煤气呈酸性，具有很强的腐蚀性。

3.锅炉给水温度对锅炉设备腐蚀的影响

省煤器的腐蚀包括管内腐蚀和管外腐蚀，其中管内腐蚀属于氧腐蚀。在温度较高的给水流经省煤器管内时，由于温度较高，极易发生省煤管内氧腐蚀，在管内壁上形成溃疡状腐蚀坑陷，危及省煤器的安全使用。

4.过量空气系数α

过剩氧的存在是使SO2氧化成SO3的基本条件，显然α越大，过剩氧越多，SO3也越多。某些实验得到，当降到1.05时，烟气中SO3的浓度显著减少，接近或小于腐蚀危险程度；当α小于1.1（含氧量小于2%）时，露点急剧下降。因此，低氧燃烧是防止低温腐蚀的有效措施。

三、锅炉尾部腐蚀的防止措施

1.尾部受热面的设计要求

（1）尾部受热面的传热温差小，致使空气预热器和省煤器所消耗的钢铁量占整台锅炉钢耗的30%左右。因此，要使空气预热器和省煤器总的金属消耗量最小，应合理地布置好尾部受热面。当锅炉燃烧所要求的热空气温度较高时，为保证空气预热器出口处的温度，应该将空气预热器分成两部分，与省煤器交错布置，即尾部受热面成双级布置。

（2）第一级省煤器出口端水温应低于水沸腾点40～50℃，保证进人第二级省煤器时不会发生汽化，以防止发生流量不均匀现象。

（3）尾部受热面在结构上不宜过长，过长时排烟烟道很难布置。

2.减少SO3的生成

烟气成分中的SO3少，烟气露点温度和硫酸在低温受热面的凝结率也下降，腐蚀和积灰就自然减轻。SO3的含量与诸多因素有关（包括运行），而燃料中的硫含量是关键因素。尽量少用高硫燃料当然好，但不现实。根据环保要求对燃用高硫燃料应采取脱硫措施，主要措施有燃料脱硫、燃烧脱硫和烟气脱硫，以使烟囱出口排烟的S0x排放量达标。

3.添加剂的使用

为了防止低温腐蚀常使用各种添加剂，固体类的有自云石、镁石、锌粉和硅、硼等的氧化物；液体类有氯化镁的水溶液；气体类的有氨气等。上述添加剂的使用效果较为显著。但是即使同一种添加剂在不同条件下所得到的效果也不相同。这与添加剂的用量、加人方法、均匀分布程度等一系列因素有关。

4.暖风器的使用

冬季锅炉正常运行中，由于煤中硫燃烧后产生的酸性蒸汽，当低于露点温度时，就会发生酸液凝结引起灰垢粘结和对设备腐蚀。当冬季不投用暖风器会引发空预器严重堵灰，造成送引风机电流增大，风机调节挡板开足，直接威胁机组安全运行，影响机组带负荷能力。公司锅炉的空预器为表面式换热，在空气进入空预器前装有暖风器。冬季气温较低时，利用在汽轮机做功后温度和压力较低的抽汽来加热锅炉送风。所以在冬季前，根据气温情况应投入暖风器运行，保证进入空预器的送风温度在30℃以上，使受热面壁温比酸露点温度高，就能大幅减少低温粘结灰。

在锅炉冷态启动中暖风器可用来提高点火风温，改善初始燃烧条件，不仅节省启动用油，而且大幅降低未燃烬油烟油垢聚积在尾部而引发二次燃烧可能性，是锅炉安全经济启动不可缺少重要措施之一。

四、结束语

目前节能降耗、节约增效越来越受社会各行各业重视，是人类自身求生存发展的需要，同样是电厂求生存求发展的需要。解决燃气锅炉尾部受热面的低温腐蚀问题。首先需解决燃料含硫问题，从高炉原料开始降低烧结矿种的硫含量，高炉喷吹使用低硫煤，以降低煤气中含硫量。同时投入暖风器可以有效控制空预器冬季低温腐蚀，改善锅炉燃烧风温，其安全效益和经济效益十分可观。