回转式空气预热器低温腐蚀产生原因及其处理措施

回转式空气预热器低温腐蚀产生原因及其处理措施

摘要：关于大容量锅炉使用回转式空预器运行中，发生低温腐蚀原因及如何防治，结合实践运行参数和经验，给出了相关意见和方法

关键词：三分仓回转式空气预热器低温腐蚀过量空气系数烟气温度

0 引言

作为锅炉尾部受热面，空气预热器布置在锅炉对流烟道的最后。当受热面壁

温接近或低于烟气露点温度时，烟气中的硫酸蒸汽就会在壁面凝结和对壁面产生

腐蚀。我厂空预器进口烟温一般在260-360℃左右，出口烟温大约在110-160℃之间，在这样的烟温下工作的受热面，空气预热器低温区段烟气温度较低时，烟气

中的水蒸汽和硫酸蒸汽有可能在管壁上凝结，从而导致受热面金属产生低温腐蚀。

1 回转式空预器介绍

我厂锅炉主设备为东方锅炉股份有限公司生产的DG1163/17.35—Ⅱ13型锅炉，该锅炉为亚临界参数、单炉膛自然循环汽包锅炉。平衡通风，摆动燃烧器四角切

圆燃烧，干式排渣煤粉炉，同步建设烟气脱硫、脱硝装置。

尾部烟道设有两台三分仓回转式空气预热器。由于设计煤种水分高，需采用

较高的干燥剂温度，故空气预热器器先加热一次风，以获得较高的热一次风温，

满足炉内燃烧的需要。

这种空气预热器是以逆流方式运行的热交换器。加工成特殊波纹的金属蓄热

元件被紧密地放置在转子扇形隔仓格内，转子以0.99转/分的转速旋转，其左右

两侧分别分为烟气通道和空气通道。空气侧又由一次风通道及二次风通道组成，

当烟气流经转子时，烟气将热量传给蓄热元件，烟气温度降低；当蓄热元件旋转

到空气侧时，又将热量传给空气，空气温度升高。循环往复，以此实现烟气与空

气的热交换。

2 腐蚀原因

锅炉尾部受热面的腐蚀，属低温腐蚀，它是由于燃料中含有硫，燃烧后形成SO2，其中少量的进一步氧化生成SO3，SO3与烟气中的水蒸气H2O结合成为硫

酸H2SO4，含有硫酸蒸汽的烟气露点温度大为升高。当受热面低于露点温度时，

硫酸蒸汽就会在受热面上凝结腐蚀金属。为了减轻低温腐蚀，应首先设法了解影

响烟气中硫酸形成的因素、硫酸蒸汽冷凝在受热面上的因素，这些均是影响低温

腐蚀速度的主要因素。具体包括燃料的含硫量、运行时的过剩空气系数、最低金

属壁温、烟气排烟温度、燃烧运行方式等。

2.1燃料含硫量的影响

燃料中的硫是形成SO3的根本原因。燃烧中大量的硫分通过燃烧生成SO2，

一部分进一步氧化为SO3：另一部分还可以由尾部受热面的某种物质催化作用(如Fe、V、Ni的氧化物)生成SO3。燃料中含硫越多，烟气中生成SO3转化为硫酸的

量也越多，露点温度也就越高，当壁温低于露点时，就产生了硫酸低温露点腐蚀。

2.2过剩空气系数的影响

低氧燃烧不但可以减少热损失，也可抑制烟气中SO2过氧燃烧转化为SO3，

有效防止低温腐蚀。锅炉实际运行时过剩空气系数的选取原则是：在保证燃料稳

定燃烧的基础上，减少锅炉的排烟热损失及化学不完全燃烧热损失，以及降低各

大风机出力电耗。

2.3金属壁面温度的影响

研究结果表明，当t≥200～250℃时，SO3和水蒸气反应很少，因而烟气中

H2SO4蒸汽存在不多：但当t≤110℃后，则基本上全部反应生成H2SO4蒸汽。在

合适的温度下，SO3和H2O的反应是很快完成的，当烟气流过低于露点的受热面时，硫酸蒸汽在其上凝结成酸液，使金属腐蚀，其浓度随壁温的降低而升高。

2.4烟气温度的影响

大量实践证明，烟气温度不仅对壁温产生影响，而且对低温腐蚀也有直接的

作用，因为它和烟气中硫酸冷凝的条件有关。当烟气温度高时，在烟气中冷凝的

硫酸液滴细而分散，影响了硫酸向金属表面的迁移速度，从而也影响了受热面的

腐蚀速度。

2.5锅炉运行工况影响

大型燃煤煤粉锅炉运行中，尤其是冬季低温天气下，低负荷运行时期，炉膛

火焰中心较低，烟气流量少、流速慢，低温烟气流经尾部受热面及空气预热器时，携带的热量释放后，烟气温度极易低于硫酸露点温度，进而增加了空气预热器低

温腐蚀的几率。

3 锅炉空预器腐蚀的预防

为减少低温腐蚀，首先是降低烟气露点温度。当烟气露点温度在一定范围内

不再下降时，应采取措施使腐蚀控制在最低程度。

3.1减少SO3的生成

烟气成分中的SO3减少，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。尽量减少燃用高硫燃料。

3.2控制锅炉燃烧过量空气系数

各发电厂对机组运行效率指标的考核力度不断加大，锅炉燃烧系统的可操作

性较大，优化节能效果明显。尤其风烟系统，控制适当的总风量，不仅可以优化

燃烧，降低各风机电耗指标，还可有效控制空气预热器附近烟气温度，保证排烟

温度高于烟气露点温度，有效防治该区域的低温腐蚀。另外还应考虑到锅炉的漏

风量，尤其是干渣机渣井处漏风点的处理。

3.3合理选择排烟温度

一般燃煤锅炉烟气露点温度多数为125～145℃。要将空气预热器的冷端金属

壁温控制在烟气露点以上或最大凝结温度以上是很不经济的，尤其是在低负荷时

难以达到。锅炉排烟温度高，则机组效率低。目前我厂锅炉排烟温度多在125～160℃，

排烟温度的选择，既要控制冷端平均烟温，同时又要保证机组较高的效率。

北方地区在冬季，机组低负荷时期排烟温度受环境温度风温低的影响，会降至露

点温度以下，故在冬季低负荷时为避免低温腐蚀，建议调整制粉系统运行序列，

使用靠上层的制粉系统运行，配合调整二次风以便提高火焰中心，使热烟气区段

后移提高排烟温度。

3.4正确的材料选择

我厂回转式空气预热器蓄热元件冷段为耐腐蚀的搪瓷传热元件，其余热段蓄

热元件为碳钢。有些空气预热器厂家低温段采用抗腐性能更好的塑料。而某些结

构件表面还涂上玻璃纤维等涂层。都可有效控制低温腐蚀。

3.5提高空气预热器入口风温

锅炉处于低负荷运行时，排烟温度下降。在冬天，空气预热器冷端温度降低，有时甚至大大低于烟气露点温度。冷端平均温度低于设计值，受热面极易凝结大

量硫酸，加速腐蚀。为避免此现象，就得通过提高空气预热器入口风温将受热面