锅炉低温面的腐蚀、积灰形成机理及防止

锅炉低温面的腐蚀、积灰形成机理及防止

　锅炉低温面的腐蚀积灰形成机理及防止李许年青海石油管理局格尔木炼油厂，青海格尔木800610为了避开烟气的低温腐蚀，工业锅炉的排烟温度般大于180，但为了提高锅炉的热效率，在其尾部安装空气预热器以回收尾气余热。在节能降耗的同时，给锅炉的长期稳定运行带来了些问，如易腐蚀易积灰，不仅增加了繁重的检修工作，加大了检修费用，而且原设想的节能目的也难以达到。

　　我厂动力车间的台，3.8235，型锅炉，由济南锅炉厂设计制造。原设计中燃料为30的催化油浆和70催化干气混烧，排烟温度为160Q采用列管式空气预热器回收尾气余热。1996年，随着油田气田的开发利用，燃料改为天然气催化油浆及催化干气兼烧；空气预热器改为热管式；原来环形布置在炉墙内气体燃烧器改为喷枪式。改造后，由于多方面的原因，运行效果直不太好，具体现在空气预热器严重腐蚀和积灰。1998年底空气预热器因腐蚀积灰用去几十万元的检修费用。因此，解决锅炉的低温腐蚀与积灰形成问便成为当务之急，本文对此进行探讨。

　　1锅炉低温受热面腐蚀与积灰形成机理1.1低温受热面腐蚀机理当锅炉排烟温度过低，低于烟气的露点温度，烟气中的硫酸蒸气和水蒸气凝结在低温受热面如空气预热器上，产生低温受热面的低温露点腐蚀。这种腐蚀过程中既有化学腐蚀也有电化学腐蚀。

　　般燃料中均含有少量的硫，硫燃烧后生成SO2和SO3气体SO2和SO3气体不腐蚀金属，但当烟气产生低温露点腐蚀，反应如下腐蚀产生的FeSO4又与烟气中的SO2O2等进步形成强腐蚀的Fe2SO43.当pH3时，Fe2SO43将腐蚀锅炉金属并产生更多的，63，463，4继续和3，2，2反应，形成个，68，462，4363，4的腐蚀循环。

　　另外，当3，28，3和只2，起在管子面上冷凝时，在金属面上形成了许多微电池，其中电位低为正极，正极上进行还原反应，熔渣中的氢离子得到电子而成为氢气。反应如下电化学腐蚀的速度比化学腐蚀快很多，面越是不光滑如焊缝或杂质越多之处，电化学腐蚀就越严重，这些地方遭到腐蚀后，新的金属面就暴露出来，继续遭到腐蚀，腐蚀坑越来越深，甚至穿孔。从空气预热器的外观看，腐蚀是从上向下呈递增趋势，底部低温受热面呈溃疡形貌。

　　1.2低温受热面上积灰形成机理锅炉尾部的低温积灰主要是由于锅炉受热面布置不平衡，尾部低温区偏大，燃烧灰分增加，入口风温太低，燃烧不完全，吹灰设施不利以及低温露点腐蚀严重所致。

　　了作者简介李许年971兰州化学工业公司通过对结垢物的能量频谱分析组分析和电镜分析，获知积灰的主要成分是燃料燃烧后烟气中的灰分物质，主要有NaCaSVFeNi等元素，其中硫含量43.7，铁含量56.2，灰垢电镜下微观分析发现，积灰的垢样呈水泥花样形貌，灰白色壳中有大量黑色碳粒，其饱和溶液pH值在2 3之间。结垢最厚处其金属面腐蚀最严重。在烟气温度的影响下，低温粘性灰与冷凝在金属管壁上的硫酸形成以硫酸钙为基质的水泥状灰垢，呈硬结状，以结渣形式挂在空气预热器底部，常常堵塞管子。同时，这些酸性灰垢粘在管壁上又加剧了管壁的腐蚀。积灰的形成与腐蚀是密切相关的，要防止积灰形成，首先要解决低温腐蚀问。

　　2影响低温腐蚀的主要因素2.1燃料的含硫量烯料品质的优劣是影响锅炉低温腐蚀的个主要因素。燃料燃烧后3生成3，2和3，3，并出现在烟气中。烟气中水蒸气的露点温度较低，般约在3060除非燃料中水分太多，否则不易在低温受热面上结露。但当烟气中的幻3和水蒸气形成硫酸蒸气时，酸露点温度较高，其具体数值大小与烟气中8，3浓度水蒸气的含量有关。12水3汽含里由1可知随着燃料含硫量的增加，露点温度由50左右迅速升高到150，左右之后，露点温度的上升不明显。烟气中只要有0.005左右的3，3，烟气露点温度即可达到150，以上。由2可知，随着烟气中硫酸蒸气和水蒸气量的增加，露点温度均升高；烟气中水蒸气含量的变化对烟气露点温度的影响不及硫酸蒸气的影响大，但烟气中水蒸气含量越高。粘结在换热管面上的烟灰吸收水分，加剧了管壁的腐蚀。因此，锅炉尾部的蒸汽吹灰不宜采用。

　　烟气露点温度的提高，使低温受热面壁温低于露点上有大量的硫酸蒸汽凝结，引起该低温受热面严重的腐蚀，硫酸液与受热面上形成的积灰起化学反应，引起积灰硬化，使烟道内烟气的流动阻力增加，排烟温度提高，锅炉的热效率严重下降。

　　2.2过剩空气系数些试验数据明，锅炉燃料燃烧时的控制指标过剩空气系数8与受热面壁温腐蚀速度及3，3的浓度有关34.从3可知，过剩空气系数增加，锅炉燃烧室中氧原子浓度增加，生成的3，3量增加；从4可知，过剩空气系数8增加，不同壁温时的腐蚀速度均增加。所以，控制8较小，对抑制腐蚀是有利的。但实际上，锅炉在运行时难以实现低氧燃烧，通常控制8偏大，使炉内维持较大的过剩空气量以保证燃料充分燃烧，防止冒烟。般控制在1.201.30之间，最大时超过1.30，这就使大量的冷空气进入炉内，使烟气温度降低，并且使排烟温度也降低，若排烟温度降到烟气露点温度以下，烟气凝结，导致金属面低温腐蚀和积灰形成。

　　2.3受热面壁温低温受热面的最低壁温若高于烟气的酸露点，则硫酸蒸汽就不能凝结在低温受热面上，也就不会发生低温受热面的腐蚀。空气预热器的壁温不考虑灰垢的影响可用下式计算1对流过热器前；2对流过热器后；3省煤器后趔铟芨隹1横向冲刷，1006时含硫量5=2.07；似，空气侧及烟气侧放热系数，12.1；风，尽，空气侧及烟气侧受热面积，2.

　　由上式可，提高排烟温度9.，可以提高壁温减轻腐蚀。但提高排烟温度9.，会增加排烟热损失，降低锅炉工作的经济性。目前，采用提高排烟温度9.的办法来提高壁温也也只能使空气预热器冷端壁温高于水露点，如果使空气预热器冷端壁温高于酸露点，则排烟温度如将会提高到极不合理的数值。提高冷空气进口温度4，可以提高壁温心减轻腐蚀。但要相应提高排烟温度9.，否则锅炉内气体进出口温差小，不利于传热。因此，这方法也只能保持壁温4在水露点以上。

　　温正处于500600，之间，其催化作用不2.4锅炉受热面金属的催化作用燃料燃烧生成的3，2在氧化环境中继续氧化成3，3，化学平衡向有利于生成幻3的方向移动，但此反应在没有催化剂作用时反应速度极为缓慢，且烟气在锅炉烟道中通过剂，如02，3和，2，5，可使反应迅速进行，产生大量的3，3.锅炉金属受热面壁温在5，6间，其催化作用最强，在400，以下催化作用不大。我厂锅炉过热容忽视5.

　　2.5燃烧温度6，燃烧温度对低温腐蚀有明显的影响。燃烧温度升高，烟气中3，3含量增加，但燃烧温度高时，在炉壁附近烟气流动边界层中冷凝的硫酸液滴细而分散，它向金属面的整体迁移速度慢，从而受热面的腐蚀速度也慢。

　　2.6锅炉受热面布置及锅炉运行参数的影响锅炉受热面布置及锅炉运行参数是在锅炉满足热平衡参数值与原设计值偏离较大附。

　　由于锅炉在高原寒冷地区运行，实际冷风温度低于设计值。空气预热器尾部冷空气入口处未设置暖风设施进行热补偿，冷空气直接进入空气预热器尾部烟道，降低了尾部受热面壁温，造成低温腐蚀。

　　2.7其它方面，省煤器的长期氧腐蚀泄露降低了省煤器后烟温，烟气中水分凝结，增加了腐蚀与积灰的速度；蒸汽吹灰设施的利用，不仅没有起到吹灰作用，反而加剧了腐蚀与积灰形成。

　　3影响积灰形成的因素附锅炉运行参数与原设计值的比较项目炉号给水温度额定负荷t.h工作压力省煤器后烟温1空气预热器后烟温，冷风温度热风温度设计值运行值任何种燃料都含有矿物质，这些矿物质流经受热面时，部分以渣的形式沉积到炉底，另部分则以灰的形式随烟气流动沉积在受热面上，烟灰的沉积过程是个复杂的物理化学过程，与许多因素有关，主要因素是锅炉受热面布置不平衡，尾部低温区偏大，入口风温低，燃料燃烧不完全灰分大吹灰设施不利及低温露点腐蚀严重等。

　　4腐蚀与积灰的关系低温腐蚀与积灰是同时进行同时存在互为因果相互影响的；低温结露腐蚀在先，尾部积灰在后；若锅炉尾部受热面壁温降低，就有可能形成局部低温结露腐蚀，导致粘性低温灰粘附在受热面上，又反过来影响和加剧腐蚀。

　　5防止低温腐蚀与积灰形成的措施综合上述，为了减缓低温受热面腐蚀与积灰形成，采取如下改进措施1燃料脱硫。

　　控制燃烧。燃烧过程中应尽可能控制2在微量的限度内。

　　控制受热面壁温在露点温度以上。即提高冷空气进口温度。最简单的方法是用热空气再循环，7，b.

　　此流程可使冷空气进口温度提高到5065对于多硫燃料，尤其是在大容量锅炉中，采用预先在暖风器预热空气的方法提高冷空气进口温度，减轻低温腐蚀。此方法可使空气进口温度提高到80，左右，虽然排烟温度也提高了，但锅炉的经济性还是比较好。

　　解决锅炉受热面布置不合理的缺陷。如从防止积灰形成看，采用直列管束比错列管束布置好。

　　改进燃烧设备，提高雾化效果，减小空气过剩系数，减少不完全燃烧产物。

　　优化运行，严格控制锅炉低负荷运行时间。

　　改进吹灰设施，减轻锅炉尾部积灰形成。

　　严格控制省煤器的氧腐蚀泄露。