浅析焦炉煤气电站锅炉空气预热器低温腐蚀的原因及对策 张魏雄 曹虎银

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陕西神木洁能电厂两台蒸发量为240t/h燃气发电锅炉，2010年安装调试正式运行，半年后锅炉小修时发现空气预热器低温段的管子腐蚀严重。本文就这种现象进行了分析，查找在很短时间内管子腐蚀的原因，并提出了预防治理建议。

1、锅炉参数及燃料特性：

1.1锅炉相关参数（见表1）

1.2锅炉设计燃料特性（见表2）

2、腐蚀情况

腐蚀发生在空气预热器低温段。1#、2#锅炉空气预热器四个管箱，每个管箱靠前段的几排管子严重腐蚀，有的管壁腐蚀开孔，内部有白色结晶体。空气预热器材质为考登钢（Corten），管子规格￠40x1.5mm， 锅炉低负荷运行烟道温度低时，有凝结水流出，严重的地方被腐蚀溶解。

根据运行经验将冷风温度提高到20度以上，两台引风机运行保持烟气均衡时腐蚀不是很严重，冷风温度低时腐蚀就比较严重，虽然烟道用高温环氧树脂漆防腐，但油漆全部成片脱落，不起作用。采用搪瓷内外封面的空预器管子，用烟道的凝结水浸泡几天，搪瓷管腐蚀严重。在夏季、由于环境温度比较高对管子腐蚀就比较小。由于时间短，腐蚀数量少，电厂将腐蚀透的管子上下封堵，暂时不影响锅炉运行。

3、腐蚀成因分析

对空气预热器内部白色结晶体进行化验为硫化物结晶体，对凝结水化验PH为2.0为酸性。经过分析认为属于低温腐蚀。

经化验煤气中硫化氢含量过高。在燃烧过程中，燃烧中的硫化氢在燃烧后生成二氧化硫，二氧化硫与火焰高温区域内的氧原子反应生成三氧化硫。烟气中的全部或一部分三氧化硫与烟气中的水蒸气化合生成硫酸蒸汽。

三氧化硫转化为硫酸蒸汽的转化率为：

X=PH2SO4/（PSO3+PH2O）

计算得出，燃料燃烧后烟气中水蒸气体积比为18.59%，水露点为59.220C。燃烧后燃料中的SO2和H2S都将被部分氧化成SO3， 假设SO3转化率为2%，则在烟气中的SO2含量为80PPm，假设SO3转化率为2%，则SO3的含量为1.6PPm，对应的酸露点温度为1190C。

4、建议对策

按照苏联73版热力学计算公式，推荐金属壁面温度低于酸露点300C左右时，腐蚀速率可以接受，可知暖风器的冷却的冷端壁温需要保持在900C以上。该锅炉排烟温度为1500C，当空气预热器进口暖风设计值为300C，则壁面温度为900C，但考虑到负荷变化，为了延长空气预热器的使用寿命并加大安全系数，在设计上建议使用耐硫酸露点腐蚀的ND钢来制造空气预热器。而选择普通碳钢管作为暖风器的材料，在设计上确保暖风器将冷空气温度从-150C提高到300C，可以避免低温腐蚀。另外，在设计上采用旋转式暖风器，可以根据环境温度的变化调整暖风器的出口温度。

经过讨论分析，有两种方案可以解决陕西神木洁能电厂空气预热器的低温腐蚀，其一是在空气预热器前增加暖风机，抽取部分水蒸气加热冷空气，暖风机受热面采用扩展受热面组成，增加暖风机需要的暖风换热器，而且最好投入旋转式暖风器，可以根据环境温度来控制暖风器的位置，具有动态节能的效果。其二是增加一台风机抽取空气预热器出口的部分热空气用来加热冷空气，使部分空气进行在循环，但该方案可能造成燃烧器需要的热空气不足，或者空气量增加后热空气温度达不到燃烧要求，要求系统具有较高的调节功能。

5、结束语

低温腐蚀现象是在锅炉低温受热面上发生的。对于动力锅炉，主要发生在空气预热器中。在低参数小容量锅炉中，由于给水温度低，低温腐蚀还可能在省煤器上发生。对于锅壳式燃气锅炉来说，没有省煤器、空气预热器等低温受热面，且设计排烟温度一般在2000C以上，不应该出现低温腐蚀现象。