燃气发电锅炉的低温腐蚀和对策

孙道华 孙又权

摘 要：通过锅炉的低温腐蚀产生的原理，针对现场的情况进行讨论，以找到减轻低温腐蚀的对策。

关键词：锅炉;低温腐蚀;烟气;酸露点

中图分类号：TK224.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）20-0173-02

0 引言

长钢煤气发电2台130吨锅炉采用高转混合煤气作为燃料，空预器和低压省煤器作为锅炉烟道的尾部，受到了较严重的低温露点腐蚀，为此，我们根据低温腐蚀发生的机理探讨，从现场的实际影响因素出发，探讨减轻和解决锅炉低温腐蚀的方法。

1 低温辐射形成机理及影响因素

1.1 低温腐蚀的形成机理

燃料中的硫成分燃烧生成二氧化硫（S+O2=SO2），二氧化硫在催化剂的作用下进一步氧化生成三氧化硫（2SO2+O2= 2SO3），SO3与烟气中的水蒸汽生成硫酸蒸汽（SO3·H2O即H2SO4）。硫酸蒸汽的存在使烟气的露点显著升高。

1.2 低温腐蚀有以下影响因素

影响低温腐蚀的主要因素是露点温度，而决定露点温度的是烟气中的三氧化硫含量。随烟气中三氧化硫含量的增加，硫酸蒸汽的含量也相应增加，并使烟气中酸露点明显提高。后者使受热面容易结露并引起腐蚀，前者使腐蚀程度加剧。烟气中氧化硫的含量与下列因素有关：

（1）燃料中的硫分越多，则烟气中的二氧化硫含量也越多，在同等条件下，生成的SO3就越多。

（2）燃烧越剧烈，火焰中心温度越高，则火焰中原子氧的浓度就越大，所形成的SO3也越多。同时，SO3浓度还和火焰末端的温度有关。火焰末端的温度越低，烟气中SO3的浓度就越高。如果火焰中心温度较高，而火焰温度也很高，即使在火焰中心形成了较多的SO3，其中很大一部分在炉膛内又将分解掉，不至于对低温露点腐蚀造成很大影响。所以，从防止低温露点腐蚀角度来看，是不希望火焰中心温度过高的，特别是不希望火焰拖得很长，延伸到炉膛出口，以致火焰末端的温度很低。这时，在火焰中心形成的SO3将较多的保存下来，使低温腐蚀加剧。

（3）尾气中的氧含量：过剩氧的存在是使SO2氧化成SO3的基本条件。空气过剩系数越大，过剩氧越多，SO3也越多。随着空气过剩系数的降低，烟气中的SO3浓度显著减少，接近或小于腐蚀危险浓度，同时露点也随之降低。当空气过剩系数小于1.1（含氧量小于1%）时，露点急剧下降。

（4）其他因素：尾气中水蒸气含量也对SO3及硫酸的生成具有很大的影响。水蒸气的分压力越大，表示烟气中的水蒸气量越多。在同样温度和SO3含量的条件下，水蒸气压力越大，所形成的硫酸蒸气越多。

2 现场情况调查及露点腐蚀原因分析

通过以上原理的分析，我们可以对比现场的情况进行分析。

2.1 现场情况调查

抽取1#锅炉现场数据见表1。

（1）燃料中的硫分：现场的烟气中SO2的含量是波动的，跟现场条件无关，跟煤气的来源的硫成分有关，所以，我们根据烟气中的SO2的含量，适当的调整低压省煤器及空预器的运行参数，如适当的降低低省凝结水的流量和空预器的冷风量，可以提高壁温，减轻低温腐蚀。

（2）炉膛温度：燃气锅炉的炉膛温度较低，大约在800摄氏度左右，火焰中心温度不高（约1150-1200摄氏度），这样就会造成SO3的产生量较少，同时，产生的SO3分解也少。

（3）烟气尾气中的氧含量：根据现场的数据，氧含量冬季较高，而夏季相对较低，如表1所示;同时氧含量波动相对也较大（如冬季1-6.6%，夏季1-5%），故SO3转化率也处于1-4%范围取值。

2.2 烟气露点温度计算

根据现场的实际情况，我们将SO2的浓度分段及转化率1、2、4%分别以荷兰学者A.G.Okkes公式（根据各种资料分析，该公式与现场情况相对吻合）进行计算：立表2如下：

Tsld=10.8809+27.6lgPH2O+10.83lgPSO3+1.06（lgPSO3+ 2.9943）2.19                                      （1）

式中：PH2O—烟气中水蒸气分压，Pa;

PSO3—烟气中SO3气体分压，Pa。

表2计算结果与理论分析基本吻合，计算结果+30℃，可以在运行中作为排烟温度控制的依据之一。

2.3 空预器和低压省煤器腐蚀及原因分析

壁溫：由于空预器中空气的温度和低压省煤器中的凝结水温度都较低，预热器区段的烟气温度不高，壁温常低于烟气露点，这样硫酸蒸汽就会凝结在空预器和省煤器的受热面上，造成硫酸腐蚀。低温腐蚀常发生在空预器和低压省煤器上。

空预器：锅炉现场的空预器采用错流布置，烟气走管程从上而下冷却，空气走壳程自左（东）而右（西）被加热，管壁温度最低点在左下，以冬季、夏季空预器最低温度对空预器壁温进行计算，得出结果见表3。

如有低温腐蚀，应以左下开始并且最为严重，而上部和热侧基本不产生腐蚀，3月份检修更换换热器也证明了这一点，图1图2为拆下更换的空预器照片。

空预器的腐蚀是从下部温度低点和冷风进风口开始的，同时也是从内自外腐蚀的，当因腐蚀出现孔洞时，冷空气从孔洞由风道进入烟气侧，造成烟气降温导致腐蚀情况扩展。

低压省煤器则是采用错逆流布置，烟气自上而下，而