空气预热器腐蚀原因及防腐措施

空气预热器腐蚀原因及防腐措施
摘要：简述加热炉空气预热器的作用，说明近年来在检验中发现的腐蚀状况及原因，提出预防腐蚀的措施。

关键词：空气预热器腐蚀露点温度防腐措施
一、概述
空气预热器是利用烟气余热来提高燃烧时所需空气温度的热交
换设备，它装在锅炉垂直对流烟道的尾部，是整个锅炉机组中金属温度最底的受热面，也是锅炉沿烟气流程的最后一个受热面。

空气预热器是现代锅炉的重要组成部分。

[1]它的工作原理是：受热面的一侧通过烟气、另一侧通过空气，进行热交热，使空气得到加热，提高温度；使烟气排烟温度下降。

（预热器流程图见图—1）。

空气预热器有如下作用：
1、改善并强化燃烧。

当经过预热器后的热空气进入炉内，加速了燃料的干燥、着火和燃烧过程，保证炉内稳定燃烧，起着改善、强化燃烧的作用。

2、强化传热。

由于炉内燃烧得到改善和强化，加上进入炉内的热风温度提高，炉内平均温度水平也有提高，从而可强化炉内辐射传热。

3、提高加热炉热效率。

由于炉内燃烧稳定，辐射热交换的强化，可以降低化学不完全燃烧损失；另一方面，空气预热器利用烟气余热，减少排烟热量损失，提高加热炉热效率。

二、空气预热器腐蚀现状
根据最近几年我特检所对丹东各企业的检验发现，空气预热器普遍出现积灰和腐蚀现象。

当空气预热器产生积灰时，使炉膛出口温度过高，造成加热炉达不到额定负荷运行，而且排烟温度较高，预热器热效率较低。

预热器中换热管的低温腐蚀现象较为严重，集灰斗下的排污口就会开始流出“酸水”。

随着时间的推移，腐蚀不断恶化，影响燃烧器的正常燃烧，燃烧不充分、冒黑烟，加热炉的热效率降低、能耗上升，被迫甩掉预热器。

三.空气预热器腐蚀原因分析
3.1烟气露点腐蚀
加热炉使用的燃料主要是燃料油、瓦斯和煤。

造成露点腐蚀的直接原因是含硫燃料在燃烧时生成了含so2、so3的烟气，烟气经过换热温度下降，当下降到其露点温度时，烟气中的可凝结组分冷凝下来形成露滴—即“结露”，“结露”后形成了腐蚀性强的硫酸、亚硫酸溶液，于是对金属设备造成腐蚀。

（露点腐蚀与含硫量的关系见图-2）
3.2低温式结渣
由于燃料中含有灰份，排烟时固体颗粒易沉积在管束部位形成积灰，同时，凝结在低温受热面上的硫酸液体，还会粘附烟气中的灰尘形成不易清除的粘灰，使烟气通道不畅甚至堵塞管束，由于积灰在烟气和管壁之间起隔热作用，使壁温降低，容易在积灰下形成低温露点腐蚀。

3.3空气预热器元件布置紧密
由于空气预热器的传热元件布置较紧密，烟气中的飞灰易沉淀在受热面上，使气体流动阻力增加，影响空气预热器的正常工作。

此外低温受热面积灰将造成金属壁温更低，硫酸蒸汽能透过灰层扩散到金属壁上，形成硫酸，使积灰变硬，难以清除。

四、防腐措施探讨与建议
4.1 提高入口空气温度
提高空气预热器入口的空气温度可以提高预热器冷端换热面的壁温，防止结露腐蚀。

最常用的是采用空气再循环的方法，把已预热的空气从再循环管道引入风机入口和冷空气混合来提高温度。

在开工和低负荷运行时，可增大热风的再循环量。

这种方法的缺点是风机消耗电能较多；并且由于缩小了空气和烟气之间的温差，对提高加热炉热效率造成不利影响。

较理想的方法是，利用装置的废气或低温热源通过暖风器，将冷空气预热到60～80℃后，再进入空气预热器。

另外一种方法是在管式空气预热器内将管子水平放置，使烟气在管外横流冲刷换热面，空气在管内纵向流动。

这样设计的预热器，其壁温比立式（烟气走管内）稍高，则可以完全防止露点腐蚀的发生。

一般为了安全可靠，并考虑到炉子负荷可能下降、尾部换热面壁温不均匀能因素，可取金属表面温度比露点温度高5～10℃。

采取这种措施虽然可以防止低温腐蚀的发生，但加热炉的热效率又受到一定限制。

4.2 严格控制排烟温度
丹东地处东北，冬夏温差大，而气温的高低会直接影响预热器的
管壁温度。

气温低则排烟温度低，管箱进风处的管壁温度也低，且很可能会低于烟气露点温度，只依靠管箱的改造并不能完全避免管壁结露。

所以在实际操作中充分利用热风循环的办法提高进风口处的空气温度，从而提高管壁温度避免露点腐蚀发生。

根据实际情况，通过调节鼓风量、引风量、循环风量控制排烟温度。

如果预热器漏风，则预热器的烟气和空气温度、压力都难以保持，必然影响正常的操作，严重的甚至会引发露点腐蚀。

因此，减少漏风是十分重要的。

由于预热器体积庞大，检修中焊接工作量大，质量难以控制，且无法打压等手段检查验收，只能靠眼睛一点一点的看，在每次检验中，都严把检修质量关，认真细致地检查不放过任何一个漏点，确保检验质量。

4.3 降低烟气中水蒸气含量
烟气露点的高低取决于水蒸气的分压，而分压的大小是烟气中水蒸气含量的多少所决定的，烟气中水蒸气的含量越高，分压就越大，露点温度也就越高[2]。

在冬季为了防冻，加热炉的备用火嘴都要通适量的蒸汽，烟气中水蒸气的分压较高，露点温度就会略有提高，而冬季排烟温度往往会有所降低，由于这两方面的原因，使得预热器在冬季更容易发生腐蚀。

因此，冬季应严格控制火嘴的防冻蒸汽量，不单单是节能，还对减少烟气中水蒸气的含量，避免腐蚀有着重要的意义。

4.4 有效保温
加热炉和预热器的保温不仅影响加热炉的热效率，而且对防止露
点腐蚀也是非常关键的[3]，如果保温不好，不仅仅降低热效率，更主要的是烟气遇到低温发生露点腐蚀。

所以作好保温尤为重要。

原来企业普遍采用岩棉板保温，由于岩棉板难以固定，且板与板之间结合不紧，结构松散，散热量较大，影响了预热器的保温效果。

近年来，部分企业预热器的保温材料换成了复合硅酸盐，这种保温材料具有隔热效果好，便于施工，尤其便于复杂结构的施工，整体性好，牢固耐用的特点，保温效果明显强于岩棉，降低了预热器热量损失，保证了壁温，对防止腐蚀起到了十分重要的作用。

4.5 吹灰及清洗管束
2003年以后，每次全面检验后企业都对预热器管束进行吹灰及清洗工作，吹灰尽可能在锅炉运行处于高负荷下进行，并且紧接在锅炉其他部件吹灰之后。

，吹灰开始前，切断空气再循环，先用逆流吹灰器吹灰，然后再用顺流吹灰器吹灰。

一般吹灰时间不少于
30min，吹灰所需的蒸汽参数推荐值：压力为1.4一1.6mpa，温度为350℃，蒸汽压力高于此值应降压使用。

在停炉检验时，还可采用高压水清洗的办法，冲掉管束上的积灰，一方面可以强化传热，提高热效率，更主要的是可以防止过厚的积灰造成管壁温度过低，引起露点腐蚀。

五、结束语
在检验过程中，我们通过与企业之间的沟通、探讨与协作，在预防空气预热器腐蚀上做了大量努力，为加热炉的正常高效运行和企业的平稳生产提供了可靠的保障。

参考文献：
1. 《管式加热炉》中国石化出版社钱家麟主编 2003年
2.?石油华工厂设备检修手册—防腐工程? 中国石化出版社秦国治袁士霄 1996年8月
3. 〈碳钢大气腐蚀时表面结露行为的某些影响因素〉《腐蚀与防护》徐乃欣等 2001年
作者简介：
武恒泽，男，丹东市特种设备监督检验所（2011—），毕业于中国石油大学（北京），主要从事特种设备与控制工程方向。

龚庆鑫，男，丹东市特种设备监督检验所（2009-），毕业于北京石油化工学院，过程装备与控制工程专业。

王长龙，男，丹东市特种设备监督检验所（）。