电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀研究

刘云鲲

摘要：锅炉是电厂运行中的一项重要生产设备，其性能直接影响到电厂运行质量。然而，从电厂锅炉实际运用情况来看，锅炉空气预热器极易出现低温腐蚀现象，导致锅炉密闭性降低，影响到电厂的正常运行。为此，本文将针对电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀现象进行研究，探讨电厂锅炉空气预热器低温腐蚀现象的具体方法、措施与办法。

关键词：电厂锅炉；空气预热器；低温腐蚀

前言：

空气预热器在电厂锅炉中的运用能够有效提升电厂锅炉的热效率，最大程度上降低锅炉作业对外界環境的污染，积极相应绿色、环保的号召，是当代电厂运行的必然发展趋势。但是，空气预热器在电厂锅炉中运用时，受内外多种因素的影响，空气预热器极易发生低温腐蚀现象，不仅无法发挥空气预热器在电厂锅炉中的应用价值，同时影响到电厂的正常运行。

1.电厂锅炉空气预热器低温腐蚀原理

烟气中蒸汽的露点温度被称为“水露点”。通常情况下，其水露点比较低，烟气中蒸汽的露点温度在40℃到50℃之间。烟气中所含的三氧化硫（SO3）与蒸汽相碰撞发生混合，能够有效提升烟气中蒸汽的酸露点。通过观察图1，从中我们能够直观的了解到烟气露点温度同烟气中硫酸蒸汽量之间所存在的关系，即三氧化硫（SO3）的含量和水蒸气（H2O）的含量越高，烟气酸露点进一步增加。通常情况下，烟气蒸汽含量通常在0.05到0.15之间。若三氧化硫（SO3）在的含量为0.005%时，烟气中酸露点的温度将上升到150℃。通过研究得知，烟气中三氧化硫（SO3）的含量与水蒸气（H2O）的含量对烟气中硫酸蒸汽的酸露点具有决定性作用，按照公式对固体燃料工程估算方法得知： 。其中，“tsld”代表烟气的酸露点，单位为℃；“tld”代表烟气的水露点，单位为℃；“β”代表炉膛出口处空气系数有关的常数；“ ”代表燃料折算硫分的百分比；“ ”代表燃料折算灰分的百分比；“αfh”代表飞灰占总灰分的实际份额。

如果空气预热器低温段的壁温同酸露点的温度相近，或者是空气预热器低温段的壁温比酸露点的温度低，烟气中硫酸蒸汽即可发生凝结现象，并对设备产生腐蚀现象。此时所发生的化学反应为：（1）二氧化硫、水、铁发生反应，生产三亚硫酸亚铁和氢气，可用化学公式将其表示为： ；（2）三氧化硫、水、铁发生反应，生产硫酸亚铁和氢气，可用化学公式将其表示为： 。除此之外，在电离子的作用下，金属表面还会形成诸多微电池，以焊渣为正极、铁为负极，从而产生电化学腐蚀现象，即负极上发生氧化反应，铁元素失去两个电子，变成二价铁元素， （氧化）；正极上发生还原反应，氢元素得到两个电子，变成氢气， （还原）。

2.电厂锅炉空气预热器低温腐蚀的预防措施

2.1全面落实掺烧管理工作

掺烧工作不可仅注重锅炉结焦问题与机组负荷问题，还应进一步分析掺烧煤中硫现象对整个运行状态的影响。硫（S）与空气中的氧气（O2）在燃烧的状态下发生化学反应，生成二氧化硫（SO2）。二氧化硫（SO2）能够对催化剂与空气预热器安全运行产生一定的影响。掺烧后灰分对积灰堵塞、受热面的磨损、输灰等均有所影响。从当前燃烧所用的煤的质量来看，硫元素在煤质量中所占比例低于1%、灰分在煤质量中所占比例低于28%，能够满足运行的基本要求。通常情况下，高负荷掺烧过程准煤的燃烧量相对较大，低负荷掺烧过程尾煤的燃烧量相对较大，因尾煤中硫的含量在1.2%左右，低负荷掺烧过程烟的温度相对较低，此时烟的温度与硫酸蒸汽的露点相接近。在低负荷尾煤掺烧过程应适当增加低硫煤的掺入量，将入炉煤硫的质量分数控制在1%以下，尽可能降低二氧化硫（SO2）的生成，实现对空气预热器低温腐蚀的进一步控制。除此之外，可通过降低过剩空气质量等办法降低烟气中剩余氧气的含量，使硫元素无法与烟气中的氧气发生反应，以此降低三氧化硫（SO3）的生成量。若燃烧室过剩状态下的空气系数临界量在1.05时，拥有显著的抗低温腐蚀的效果。

2.2优化受热面的分布方式

通常情况下，优化受热面的分布方式有两种形式，即卧放管式空气预热器、转变传热方式。其一，卧放管式空气预热器。管式空气预热器在安置过程通常有两种形式，即卧放与立放。通过对比分析，从中我们能够得知烟气与空气在管式空气预热器入口处的温度一样时，将管式空气预热器卧放处理能够吧管式空气预热器的壁温提升10℃到30℃，与此同时，卧放管式空气预热器能够降低空气在管内的流动幅度，烟气在管外不断冲刷。其二，转变传热方式。通常情况下，为提升预热空气温度尽可能降低受热面积，一般运用逆流布置空气预热管的方法；为防止空气预热器受到低温腐蚀，需要对逆流布置空气预热管的方法进行优化，使其形成先顺流传热，然后逆流传热，或者是使其形成直接顺流传热的方式，有效提升空气预热器低温段金属的壁温。

2.3对锅炉的控制与优化

通过运用提升排烟温度法、提升省煤器入口温度法、提升空气预热器进风温度法，降低电厂锅炉空气预热器的低温腐蚀现象。通常情况下，壁温为105℃时，能够有效降低低温腐蚀对电厂锅炉空气预热器的影响。当锅炉出现超负荷或者是低负荷运行状态时，均会将排烟温度降低到烟气的露点之下，并使电厂锅炉空气预热器出现低温腐蚀现象。因此，在电厂锅炉预热器工作过程，应对锅炉运行状态进行全面控制，防止锅炉出现超负荷或者低负荷运行现象。

2.4落实对空气预热器进出口压差监视工作

空气预热器进出口压差对空气预热器是否会受到低温腐蚀现象具有一定程度的影响。为落实电厂锅炉空气预热器低温防腐工作，需要电厂工作人员提高对空气预热器进出口压差检查工作的重视，全面落实对空气预热器进出口压差的建设工作。对暖风器运行状态进行检查时，若暖风器调整方法缺乏科学性与专业性，均会导致暖风器无法正常运行，并在后期运行过程使空气预热器受到低温腐蚀。另外，对空气预热器进出口以及烟气的压差进行检查时，若发现异常，应在第一时间运用加强吹灰等方法对空气预热器的进出口或者是烟气的压差进行调整，使空气预热器的进出口、烟气的压差均能维持在一个相对政策的运行状态。若对空气预热器的进出口、烟气的压差调整后依然存在异常现象，说明空气预热器的冷端受热面出现积灰现象，并受到低温腐蚀，应立即停车对空气预热器的冷端受热面实施更换处理，并保证空气预热器的受热面具有良好的清洁度。

综上所述，电厂锅炉空气预热器受到低温腐蚀是一种常见问题，为保证电厂能够正常运行，技术人员需要提高对锅炉空气预热器低温腐蚀现象的重视，明确低温腐蚀现象的形成原因，针对不同的影响因素，结合电厂锅炉空气预热器的实际运行情况，运用与之相匹配的解决措施与办法，在日常工作中切实做好空气预热器的检查工作，在问题发生的第一时间从问题根源对其进行处理，以此降低低温腐蚀现象对电厂锅炉空气预热器的影响。

参考文献：

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