电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀研究

电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀研究

发表时间：2018-08-21T13:32:36.267Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：李辉

[导读] 摘要：空气预热器的出现，提高了电厂锅炉的热效率，最大限度降低了电厂锅炉作业对环境的污染。

(山东电力建设第三工程有限公司山东省 266100)

摘要：空气预热器的出现，提高了电厂锅炉的热效率，最大限度降低了电厂锅炉作业对环境的污染。因此，空气预热器被越来愈多的企业追捧。然而，对于电厂锅炉而言，空气预热器也是最容易发生低温腐蚀与堵灰问题的，一旦发生该问题就会严重影响电厂锅炉的整体作业。如何采取合理的措施，预防空气预热器的低温腐蚀与积灰问题是笔者阐述的重点。鉴于此，本文是对电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀进行研究和分析，仅供参考。

关键词：电厂锅炉;空气预热器;低温腐蚀

引言：电厂锅炉的实际运行安全会受到空气预热器低温度腐蚀的影响，为进一步提高电厂锅炉的实际运行效益，必须采取科学合理的措施，解决空气预热器的低温腐蚀问题。结合个人实践工作经验与相关参考文献，就电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀问题加以阐述，以期为广大同行提供参考借鉴。

一、空气预热器的低温防腐机理

水露点指的是烟气中蒸汽的露点温度，通常来说水露点较低，大约在40℃～50℃。硫酸蒸汽是由烟气之中的SO3与蒸汽相结合形成的，大大提升了烟气中的酸露点。通过图1烟气露点温度与硫酸蒸汽含量示意图，可以清楚看到随着烟气中SO3与H2O含量的进一步提高，烟气酸露点也进一步提高。一般情况下，烟气蒸汽含量维持在0.05～0.15。而当当烟气之中的SO3含量到达0.005%时，此时酸露点温度则高于150℃。

烟气中的SO3及蒸汽含量直接决定了烟气中硫酸蒸汽的酸露点，可以用以下公示对固体燃料工程进行估算:

图1烟气露点温度与烟气中硫酸蒸汽量的关系

公式中:tsld表示烟气酸露点/℃;tld表示烟气水露点/℃;β表示与炉膛出口空气系数有关联的常数;Syzs，Ayzs表示燃料折算硫分和折算灰分百分比;αfh表示飞灰占总灰分的实际份额。

如若空气预热器中的低温段壁温和酸露点相接近，或是已经低于酸露点，那么此时烟气中的硫酸蒸汽就开始凝结，造成腐蚀，其化学反应公式如下:

SO2↑+H2O+Fe→FeSO3+H2↑

SO3↑+H2O+Fe→FeSO4+H2↑

此外，金属表面还会形成许多的微电池，负极为铁，正极为焊渣，发生的腐蚀电化学反应示如下:

负极:Fe－2e→Fe2(氧化)

正极:2H+2e→H2↑(还原)

二、空气预热器低温腐蚀的预防措施

为进一步降低空气预热器的低温腐蚀问题，在实际工作过程中可以通过提高壁温，使硫酸蒸汽不会发生冷凝产生结露，或是低于腐蚀的浓度范围，这是两种方法。

对于管式空气预热器而言，如若将管内的灰尘及管壁热阻、管子内壁和外壁之间的面积都忽略不计，那么壁温Tw、烟稳θ、空气温度t，三者之间的关系可以用以下公式表达:

公式中:αy、αk表示烟气侧换热系数、空气侧换热系数。

上述公式也是人们用来提高壁温的重要理论依据所在。通常情况下，越是靠近进风口，其壁温也越低，容易受到低温腐蚀的影响。要想提高壁温、降低低温腐蚀，可以采取提高预热器进风温度的方法。

对于一些含有硫的燃料，特别是硫含量较高时，采取提高冷段壁温至酸露点的这种方法是十分不划算、不经济的。因为使用该种解决方式，不仅会大大提高排烟温度，还会大大降低锅炉的实际利用效率。当壁温过低且壁温和蒸汽间的露点差值并没有超过一定数值的时候，末级的预热器会遭到严重腐蚀。因此，在设计锅炉时，必须要做好预热器冷段壁温的选取工作。国内外的实际研究结果表明，当燃用的硫含量为Sy=2.5%～3.0%时，其相应的酸露点则为tsld=120℃～140℃燃煤的煤粉炉，此时的预热器其冷端壁温、蒸汽露点二者之间的tld差值最低应达到20℃，此时的冷端壁温不得低于70℃～75℃。如若此时的壁温低于此数值，那么壁面之上就会发生严重的积灰与腐蚀问题，积灰变硬无法清除干净;而当Tw的数值在90℃以上时，壁面的积灰和腐蚀情况也会大大下降，且积灰也更加容易清除。因此，壁温达到90℃以上，可以有效抑制低温腐蚀问题的发生。由此可知，对于使用多硫燃料的锅炉而言，预热器的冷端壁温必须要达到90℃以上。选择此数值不会使锅炉的排烟温度变得更高。

℃，则预热器的冷端壁温可以达到，此时能够略微提高锅炉的经济性能。