余热锅炉低温腐蚀机理及预防措施

张林香

太原锅炉集团有限公司 山西太原 030000

1 余热锅炉的特点

相较于常规锅炉，余热锅炉没有相应燃烧装置，而且对载热介质和来源没有统一要求，其在材料和受热面布置方面与工业锅炉存在较大的差别。余热锅炉多设置在工业生产工艺过程的各个部位，工作环境较为复杂，这也对余热锅炉的安全性和稳定性具有较高的要求。工业废气具有高温和高压的特点，部分工业废气还具有易爆性和腐蚀性，这就对余热锅炉的结构和材料具有特殊的要求。在余热锅炉入口处经常会受到较强的冷热冲击，这也决定了余热锅炉结构设计要具有自身的独特性。余热锅炉结构主要以过热器和省煤器为主。多数将过热器布置在冷却室的顶棚，通常会采用立式过热器，这样更有利于应对恶劣的烟气和烟尘条件。在余热锅炉的尾部设置省煤器，以此来实现能源的高效利用。

2 余热锅炉低温腐蚀机理

余热锅炉低温腐蚀的特点是均匀腐蚀，它使管壁厚度逐渐减薄以至破裂。当进入余热锅炉的烟气中含有较多二氧化硫时，其中一部分二氧化硫进一步转化为三氧化硫，二氧化硫和三氧化硫气体不会或者轻微对金属造成腐蚀，但当烟气进入省煤器后，由于省煤器区域温度较低，三氧化硫与烟气中的水蒸气结合生成硫酸蒸汽，随着烟气的流动管壁温度的进一步降低，当管壁温度降至硫酸蒸汽的露点温度时，硫酸蒸汽逐渐凝结在管壁上，产生强烈的低温露点腐蚀，生成FeSO4,FeSO4在烟灰沉积物的催化作用下与烟气中的二氧化硫和氧气进一步反应生成Fe2（SO4）3，而Fe2（SO4）3在二氧化硫向三氧化硫转化过程中有催化作用，可大大加速二氧化硫向三氧化硫的转化。低温腐蚀形成的腐蚀层容易脱落，而烟气的冲刷使得管壁的腐蚀层脱落并在其上形成新的腐蚀层，在长时间运行过程中，由于低温腐蚀的原因，管壁不断减薄，严重时会造成爆管泄露。在余热锅炉运行时生成三氧化硫的过程是非常的复杂的。在余热锅炉运行时催化器的作用也会对烟气产生一定的影响，促进烟气中二氧化硫转化为三氧化硫的速度。

3 余热锅炉低温腐蚀预防措施

3.1 灰分的利用

（1）在烟道增设螺旋管件，减少烟灰沉积物，使烟气在管内的流动由轴向平行流动变为轴向旋转流动，旋转流动的烟气有效地击破了烟气的层流附面层，烟气由层流变为一定程度的紊流，提高了烟气对管子的传热系数，并且大部分烟层尚未与管子接触就被分离沉积下来，即使有一些松散的积灰附着于管壁上，也很容易用机械方式消除。

（2）减小漏风量和过量空气系数。增大鼓风机的功率会使烟气中的氧气含量增加，势必会使挥发分燃烧后烟气中三氧化硫生成量增加。因此挥发分管道漏风和送入焚烧炉炉膛的空气都是导致三氧化硫生成量增加的重要因素，所以减少烟道漏风量尤其是监控好烟道连接处的漏风情况，选择匹配的鼓风机工作转速以控制好焚烧炉风机的送风量可以有效的避免低温腐蚀[1]。

3.2 提高金属壁的温度

金属壁的温度直接影响余热锅炉的腐蚀现象，所以在余热锅炉中根据实际情况适当的采取措施将金属壁的温度提高可以避免低温腐蚀现象的发生，可以达到较好的对余热锅炉的保护效果。

3.3 控制余热锅炉积灰

（1）提高省煤器的进水温度。将省煤器进水与蒸汽提前预混，使得烟气中硫酸的露点温度低于省煤器受热面壁温，可以有效的切断低温腐蚀的化学反应条件以消除积灰。冯春艳在文献中经过理论计算后指出：锅炉排烟温度每上升20℃，锅炉热效率将下降1%。实践表明：提高省煤器进水温度是减轻低温腐蚀和减少积灰的一个方法，但是这种方法必须要有余热锅炉的停炉保护和必要的吹灰措施作为技术支持，否则该方法弊端也非常明显。

（2）保持受热面的清洁。合理布置吹灰器，采用振动、振打的方法及时清除积灰。

（3）采用耐腐蚀材料。在容易产生化学腐蚀的受热面涂覆耐腐蚀材料的同时使余热锅炉受热面壁温处于合适的温度范围内，使其数值大于硫酸露点温度；在清灰困难的部位、烟气流动的涡流区及停滞区采取局部结构优化措施或涂保护层。

3.4 余热锅炉的日常维护操作

在对余热锅炉进行实际应用时，相关人员应当及时用水位表对水位进行观察，对出现损坏的水位表及时进行检修和维护，对出现滴、漏等情况的阀门进行及时检修和更换，确保余热锅炉的稳定运行。余热锅炉运行中不同班次应当对传动装置的灵活性进行定期检查，确保其工作状态满足余热锅炉运行的实际要求，以促进余热锅炉实际应用价值的有效发挥。相关人员应当对余热锅炉系统的连接管道法兰部位的严密性进行严格且仔细的检查，若引风机出现剧烈振动时，应当及时停止运行并对其内部叶轮磨损情况进行检查和调换，不定期对越热锅炉的汽压、水位以及过热蒸汽量进行检查，确保其处于正常范围内[2]。做好高低水位报警器、低水位连锁装置以及超温报警系统等装置的设置，并定期进行报警连锁试验，确保各项装置的实际使用性能处于正常范围内，并做好设备的养护工作，以保证余热锅炉的稳定运行，尽可能减少低温腐蚀情况的出现。

3.5 其他

采取有效措施控制烟气中的金属成分、烟气中氧和硫的含量。同时还要合理确定低温受热面的壁温，有效降低低温工作时间，减少低温腐蚀发生的机率。另外，也可以通过对低温受热面管道材料进行更换，提高受热面材料的耐腐蚀性。

总之，余热锅炉在实际应用过程中，极易出现结露和腐蚀现象，对余热锅炉的实际使用性能产生了严重的影响。因此加大力度对余热锅炉低温腐蚀进行分析和研究，具有一定的重要性和必要性，需要引起我的重视。