锅炉水热媒空气预热装置的原理及应用

锅炉水热媒空气预热装置的原理及应用
【摘要】本文介绍了水热媒空气预热装置在炼油厂动力锅炉上的应用情况，该装置彻底解决了锅炉漏风问题和低温露点腐蚀问题，保证了锅炉长期高效优质运行，提高了锅炉热效率，值得推广使用。

【关键词】锅炉；水热媒；空气预热器；给水加热器；烟气换热器；低温露点腐蚀
1.前言
动力锅炉是石油化工企业主要的耗能设备，锅炉热效率的高低直接影响到企业的生产成本和经济效益。

炼油厂的动力锅炉主要以渣油和瓦斯为燃料，生产的蒸汽供炼油装置使用。

由于炼油装置负荷波动及启停等原因，导致锅炉负荷波动频繁，严重降低了锅炉热效率，缩短了锅炉寿命。

尤其对空气预热器影响较大，造成了空气预热器漏风及低温露点腐蚀等问题。

1.1低温露点腐蚀的原理
燃料在燃烧时，其中的氢（H2）和氧（O2）化合生成水蒸气（H2O），而燃烧器大部分又采用蒸汽雾化，因而使炉子中的烟气带有大量的水蒸气。

另外燃料中的硫（S）在燃烧后生成二氧化硫（SO2），其中少量的SO2进一步又氧化成三氧化硫（SO3）三氧化硫与烟气中的水蒸气结合生成硫酸（H2SO4）。

含有硫酸蒸汽的烟气露点大为升高，当受热面的壁温低于露点时，含有硫酸的蒸汽就会在受热面上凝结成含有硫酸的液体，对受热面产生严重腐蚀。

因为它是在温度较低的受热面上发生的腐蚀，故称为低温腐蚀。

由于只有在受热面上结露后才发生这种腐蚀，所以又称露点腐蚀。

露点温度的高低除与燃料中的含硫量有关外，还与过剩空气系数和三氧化硫的生成量等因素有关。

炉膛温度越高过剩空气越少，则燃烧中的硫生成的SO2被氧化成SO3的份额就越小，露点温度越低。

1.2低温露点腐蚀的危害
由于动力锅炉负荷波动比较频繁，经常低负荷运行，排烟温度偏低，发生低温腐蚀后，使受热面腐蚀穿孔而漏风；由于腐蚀表面潮湿粗糙，使积灰、堵灰加剧，结果是排烟温度升高，锅炉热效率下降；由于漏风及通风阻力增大，使厂用电增加，严重时会影响锅炉出力；被腐蚀的管子或管箱需要定期更换，增大检修维护费用。

总之，低温腐蚀对锅炉运行的经济性、安全性均带来不利影响。

1.3空气预热器的现状
目前，炼油厂动力锅炉采用管式空气预热器，由于排烟温度低，给低温露点腐蚀创造了条件。

比较突出的问题是低温段腐蚀磨损严重，造成空气预热器漏风，甚至导致对流受热面烟道堵塞，使送入炉膛内的风量减少，影响锅炉的燃烧工况，
增加风机的电耗和排烟热损失，降低锅炉热效率和锅炉出力。

同时也增加了设备及检修的费用，使锅炉不能长期高效运行。

为了彻底解决动力锅炉存在的问题，经过分析和比较，决定对锅炉进行水热媒空气预热装置改造。

2.水热媒空气预热装置的原理
2.1工作原理
水热媒空气预热装置主要由给水加热器、空气预热器、烟气换热器及相应的给水管道组成，烟气换热器由低温段省煤器构成，利用锅炉除氧水作为热媒----中间热载体，建立一个开放式的加热系统，吸收锅炉尾部省煤器出口烟气中的余热，加热助燃空气和锅炉给水。

104℃、6.0Mpa锅炉给水经给水加热器加热至135℃后，进入烟气换热器吸收锅炉尾部烟气热量，温度升至188℃左右，然后分成两路：一路进入空气预热器（放置在风机出口）预热所需的助燃空气；另一路进入给水加热器加热锅炉给水，提高烟气换热器进口水温，避免烟气换热器发生低温露点腐蚀。

换热后两路低温水重新汇合，然后进入省煤器取热达到256℃，再进入汽包，如此循环将烟气的热量不断地传递给助燃空气。

由于进入烟气换热器的给水温度高于露点温度（一般为130—145℃），所以彻底消除了露点腐蚀的发生。

2.2技术特点
2.1无需象普通空气预热器一样，将烟气和空气直接换热，而是通过水热媒将烟气的热量传递给空气，避免了空气预热器漏风和窜风问题，省去了大量空气或烟气管道，结构简单，经济适用。

2.2适应动力锅炉负荷变化的要求。

由于进入省煤器的水温经过加热后均在135℃以上，即使锅炉负荷再低，省煤器烟气侧管壁温度也高于上水温度，也就是说高于露点温度，所以彻底避免了低温露点腐蚀。

2.3水热媒空气预热装置的烟气换热器、空气预热器均为箱式模块结构，焊接、试压等工作均在制造厂完成，实现工厂化制造，现场组装，有利于保证产品质量，缩短安装工期。

3.应用效果
2005年、2008年某炼油厂先后对5#、4#动力锅炉进行了水热媒空气预热装置改造，取得了良好的效果。

该锅炉的型号为HG—130/3.82—YI，通过改造，空气预热器的漏风和低温腐蚀问题得到了解决，锅炉热效率达到91﹪，每台锅炉年创造经济效益120万元，锅炉的出力也达到了额定负荷，大大增强了对炼油主体装置的保障能力。

4.结束语
水热媒空气预热装置利用其独特的换热原理，解决了炼油厂动力锅炉低温露点腐蚀问题，提高了锅炉热效率，在实际应用中取得了良好的效果，具有很大的推广价值。