煤改气锅炉尾部烟道受热面腐蚀的原因及防治措施

摘要：简述锅炉受热面低温腐蚀的形成过程及危害，分析低温腐蚀的原因并结合实际情况和资料提出防治锅炉低温露点腐蚀的切实有效措施。

关键词： 腐蚀；SO2 ；SO3；改造；防治

中图分类号：U261.17文献标识码：A

一、低温腐蚀部位及原因分析

燃气锅炉尾部腐蚀一般发生在尾部低温受热面，及省煤器、空气预热器、烟道根部及除尘装置，因本锅炉为煤改气炉，设计尺寸、特点不同，在除尘装置也存在腐蚀(图1)。现场实例来看，这种腐蚀相当严重，停炉检查时发现锅炉尾部钢板、支撑存在较重生锈腐蚀现象。最严重的地方已经锈穿（图2）。锅炉尾部烟道的低温腐蚀，主要是烟气中含有SO3 和水蒸气造成的。我厂煤气中硫含量为50mg/m3左右、硫化氢含量为200mg/m3左右。国家标准规定煤气中H2S的含量应小于10mg/m3。燃料中的硫燃烧后生成SO2 和SO3 ，因和烟气中的水蒸气结合生成H2SO3和H2SO4含有硫酸的烟气露点会大大生高。生成反应如下：

S+O2SO2

SO2+1/2O2SO3

SO2+H2OH2SO3

SO3+H2OH2SO4

当排烟温度稍低，就可能低于烟气露点温度，那么就会水蒸气和酸蒸气凝结下来，在烟道壁面和最低处积存，造成锅炉烟道腐蚀。燃料中含硫越多，生成SO3越多，露点就越高。当燃料的硫含量为1%时，露点可提高到130度左右。当硫含量为0.2%----0.5%时，露点温度接近水蒸气的凝结温度。温度对三氧化硫也有影响，850度以上时三氧化硫几乎不产生。在温度相同时压力升高也会增加向三氧化硫方向的转化。

图1

图2

二、防止低温腐蚀的有效措施

a)脱硫剂

降低烟气腐蚀程度，可以通过添加脱硫剂来减少燃烧过程中SO3生成。现在我国多数做法是添加石灰石（CACO3）或白云石（MGCO3 .CACO3）粉末来实现。具体方法：可在锅炉燃烧系统烟管后或燃烧器上部设置粉末入口，直接将石灰石或白云石 粉末吹入，使其与SO3反应生成MGSO4 .CASO4，从而降低烟气中SO3的含量，减轻腐蚀。这种方法要注意定期清除烟道内的积灰。

b)控制好适当的过剩空气系数

SO3的生成量是关键。如果减少SO3生成就可减轻腐蚀。SO3生成主要发生在高温区和有过剩氧的情况下，控制其中任意一个因素都可以降低SO3生成。可以采用降低锅炉燃烧室的 氧气氛围，在保证正常燃烧的情况下尽可能降低过剩空气量。燃煤锅炉要求1.25，因煤气特性可将过剩空气系数控制在1.05左右。在调整时要求四个燃烧器的煤气和空气量配比均匀。

c) 保持较高的锅炉负荷、调整送风旁通风道。

较高的锅炉负荷可以提高腐蚀部位的温度，减少H2SO3和H2SO4的生成。送风机提供锅炉燃烧所需的全部空气。本煤改气炉在送风机出口与锅炉空气预热器入口有旁通风道，可调整排烟温度。根据排烟温度进行调整可减轻低温腐蚀。

d) 尾部烟道和风道改造和维护

烟气凝结很难避免，为了减轻腐蚀可将尾部烟道改造成漏斗形，材质可换为不锈钢并涂以防腐材料。将材质20#拉撑管更换成1Cr18Ni9Ti材质的无缝管。1Cr18Ni9Ti材料的许用应力与20#钢相近，炉管板开孔和炉管焊接形式不作改变。焊接采用全位置角焊，材料用奥302，,Ф3.2焊条。加装热风再循环，预热器出口与送风机入口加再循环管，可调高排烟温度和提高效率。但是增加送风机耗电量。利用停炉机会对炉墙、炉门、尾部烟道彻底密封和保温，较少漏风。除尘装置处采用涂防腐材料外也可在其另加烟气通道，使其与烟气隔绝。但是工程量较大。

e) 煤气脱硫

降低燃料含硫量，在炉前加装脱硫装置，除去煤气中的硫，减少SO2 和SO3的生成。可从根本上解决低温腐蚀问题。

三、影响低温腐蚀的因素

除壁温外，影响低温腐蚀的主要因素是烟气中的三氧化硫含量。随烟气中三氧化硫含量的增加，硫酸蒸汽的含量也相应增加，并使烟气中酸露点明显提高。后者使受热面容易结露并引起腐蚀，前者使腐蚀程度加剧。烟气中氧化硫的含量与下列因素有关：

a)燃料中的硫分越多，则烟气中的三氧化硫含量也越多；

b)火焰温度高，则火焰中原子氧的含量增加，因而三氧化硫也含量也增多；

c)过量空气系数增加也会使火焰中原子氧的含量增加，从而使三氧化硫含量也增加；

d)飞灰中的某些成分，如钙镁氧化物和磁性氧化铁（Fe3O4）以及未燃尽的焦炭粒等有吸收或中和二氧化硫和三氧化硫的作用。故烟气中飞灰含量增加、切飞灰含上述成分又较多时，则烟气中三氧化硫量将减少。

e)当烟气中氧化铁（Fe2O3）或氧化钒（V2O5）等催化剂含量增加时，烟气中的三氧化硫将增加。

综上可知，在锅炉的运行及停运期间，存在着各种腐蚀是不可避免的。只要了解腐蚀原理，采取行之有效的措施，即可控制腐蚀速度，延缓腐蚀的发生，使锅炉安全正常的运行。