余热锅炉的省煤器腐蚀及防护

2015-02-26薛锋南京南锅动力设备有限公司江苏南京210019

橡塑技术与装备 2015年17期

薛锋（南京南锅动力设备有限公司，江苏南京 210019）

余热锅炉的省煤器腐蚀及防护

薛锋
（南京南锅动力设备有限公司，江苏南京 210019）

我国近年来工业化程度不断推进，在带动了经济的同时也消耗了大量能源。尤其是诸如石油、煤炭等不可再生能源，使用起来不仅价格较高，而且带来的污染、存在的浪费较大。因此，有相当一部分专家学者对锅炉进行了一系列改造，对其余热进行回收，实现节能减排的目的。本文对余热锅炉省煤器腐蚀原理及防护措施进行探究。首先对余热锅炉及省煤器的概念、原理、构造等方面进行概述，接着分析省煤器发生腐蚀现象的原因，最后有针对性的提出几点防护措施。

余热锅炉；省煤器；腐蚀；防护；措施

1　相关概念阐述

1.1余热锅炉的概念

从字面上的意思能够较好的对其概念进行初步理解，即是将各种工业生产过程中产生的废气、废料、废液中存在的剩余热量或者是其他可燃物质燃烧之后产生的热量利用起来，对水进行加热处理的一种锅炉。余热锅炉分类方式较多，例如按照燃料可将其分为燃油型余热锅炉、燃气型余热锅炉等。

1.2余热锅炉的组成

余热锅炉组成部件较多，可以说是一个比较庞大、紧密的系统，其具体零部件组成有：锅筒、活动烟罩、路口段烟道、氧枪口、人孔、吊桥等。在这些组成部位里面，锅筒、活动烟罩、氧枪口等为其重要部位。此外，余热锅炉的循环回路一般包括6个，并且在各段烟道之间通过锅筒联通。

1.3余热锅炉的工作原理

余热锅炉的工作原理主要是利用燃烧时产生的高温烟气所释放出来的热量，这种烟气会比其他物质先行一步进入到锅炉的炉膛之中，待其进入之后会首先达到锅炉前烟箱，在这里安装有余热回收装置，会对带有热量的烟气进行第一次回收。在此之后，烟气会进入到锅炉中的烟火管，继续深入后烟箱，在这里也设置有余热回收装置对带有热量的烟气进行回收。最后，高温烟气经过层层“关卡”达到烟囱，排到大气中去。

1.4锅炉省煤器的概念

省煤器这一名字的由来主要是因为这一装置能够节省能源、提升效率，具体来说，锅炉省煤器则是指位于锅炉末端烟道里面进行余热回收工作的一种装置。按照省煤器的制造材料可以分为铸铁省煤器、钢管省煤器两种；按照其安装形式可以分为立式省煤器、卧式省煤器。

1.5锅炉省煤器的组成

通常使用碳素钢管制作省煤器，有时候会在钢管外面加设若干肋片等，达到改善传热的效果。

1.6锅炉省煤器的工作原理

在锅炉中利用省煤器主要是为了达到能源回收、节约能源的效果，省煤器增加了能源循环过程，使得吸热平均温度升高，进而加大循环效率。当锅炉启动之后，位于其中的汽水管道循环系统并没有立刻建立，而是出于停滞状态，与此同时省煤器中的水也并未流动。当锅炉进行燃烧，随着燃烧程度越来越强，产生的烟气温度也会越来越高，省煤器中的水受此影响被汽化，省煤器局部也到达了超温状态。一旦出现这种情况，将会影响锅炉的正常运转，因此在汽包的集中下水管处再接一段水管到达省煤器的入口处，让省煤器内部的水能够处于不断流入、流出的循环状态，杜绝气化现象的发生。

2　余热锅炉省煤器的腐蚀原因

2.1受到高温硫化的影响，省煤器容易腐蚀

高温硫化是一种在大多数余热锅炉省煤器中都会产生的问题，通常是金属在高温的状态下与化学物质硫发生了反应，导致腐蚀现象的发生。在余热锅炉中，硫的存在形式可能是气体状态，也可能是有机形态。通过研究发现，在高温状态下金属发生硫化反应的速率远大于氧化反应。

2.2受到给水质量的影响，省煤器容易腐蚀

给水质量的好坏对省煤器影响较大，而给水质量的好坏直接与水中氧气含量密切相关。在省煤器中使用的水应当尽可能地除去其中所含氧气，如果未能完全除去那么会在进入到省煤器之后受到温度影响，将氧气释放出来，附着于管道内部，形成水垢，并且加速省煤器的氧化反应[1]。

2.3受到原材料的影响，省煤器容易腐蚀

我国当前大部分余热锅炉的省煤器由碳钢制作而成，作为制作省煤器的原材料，碳钢有较强的耐热性，但是也容易在某种特定的环境中受到腐蚀，产生裂纹。例如，碳钢在氢氧化钠水溶液中容易发生应力腐蚀，导致金属出现裂纹，可能会引发断裂，继而造成省煤器腐蚀。

2.4受到煤粉近壁燃烧的影响，省煤器容易腐蚀

余热锅炉被大量用于煤炭业，其中尤以煤炭冶炼为主，在这过程中煤粉很容易出现近壁燃烧的现象。一方面，煤粉近壁燃烧使得省煤器表面的温度升高。另一方面，煤粉还会形成气流对省煤器的壁面带来冲击，导致已经存在的腐蚀物被吹落下来，加速腐蚀速度。如果此时陪风操作不恰当，还会使得后期风粉出现混合不良的情况，省煤器壁面出现氧气缺少，带来较强的还原性气氛，导致省煤器容易被腐蚀[2]。

3　余热锅炉省煤器腐蚀的防护策略

3.1引入新兴技术，对生产过程中还原性气氛进行改善

借助当前发达的科学文化技术，将生产过程中产生的还原性气氛进行改善，有助于防护余热锅炉省煤器的腐蚀。例如，贴壁二次风技术就是一种新兴科学技术，即利用二次风箱，将少量二次风从中引出来，并在高温腐蚀片区的上方、腐蚀片区省煤器所在处安装喷口，将空气喷入炉膛内部。这样一来，能够较好的对省煤器高温腐蚀片区的还原性气氛加以改善，提升局部所含氧气数量，缓解省煤器腐蚀情况。但是，在使用这个技术的时候要注意定期更换贴壁风的喷头，避免其由于龟裂、脱落之后掉入炉膛内从而丧失防止腐蚀的效果。

3.2在原有基础上，对省煤器系统结构进行改造

当前绝大多数企业所使用的省煤器系统结构都并不完善，会加速其腐蚀，因此，可以在现有基础之上对其加以改造。例如，可以以烟气流通为标准，将原来的省煤器系统改造成低温时段过热器、省煤器、烟气换热器，尽可能的将热量进行回收。还可以利用大概达到150 ℃的低压除氧水，将此作为水热媒介质，进行置换。除此之外，可以在锅炉及水泵出口位置添加若干台积水换热器，进行换热，并且确保锅炉上水的温度在150 ℃以上，避免出现低温露点腐蚀的情况。

3.3改进省煤器制作原材料，提升其抗腐蚀性

可以在当前制作省煤器的原材料，例如钢材表层进行渗铝处理，并且对其渗层结构进行优化，在最外层使用铝含量较高的氧化铝外壳，中部则使用铝铁的合金材质，最里面一层则为基体金属。通过这样的方式，对省煤器原有的制作原材料进行改进，能够在很大程度上提升其抗高温氧化、抗腐蚀的性能。在使用这一改进技术的时候要注意的是，避免渗铝管与钢管之间存在焊接缝隙而被腐蚀。在技术层面上来，目前还很难通过改进焊接缝隙自身实现其抗腐蚀性，因此可以尽可能使用长度更大的渗铝管，使得焊接缝隙与高温腐蚀区之间的距离尽可能的远一些，避免焊接缝隙受到腐蚀。但是，在使用并尽可能的加大渗铝管的长度时还需要考虑到实际成本，一般而言渗铝管的采购价格会比普通钢管的价格高出大概40%，企业应当从节能、经济两方面综合考虑，选择性价比最优的方式[3]。