關于SHL20—1.6—AⅡ鍋爐積灰及腐蝕的研究

【摘要】省煤器和空氣預熱器是鍋爐的兩個重要部件，鍋爐運行一段時間后，省煤器和空氣預熱器管壁外表面經常出現積灰現象，并且當二者空氣進口的初始區域內管壁溫度低于煙氣酸露點時，就會在其管壁表面出現硫酸的凝結現象，從而造成低溫酸性腐蝕。本文就這一工程實際，闡述了省煤器喝空氣預熱器管壁積灰及腐蝕的機理，提出了解決方案。

【關鍵詞】鍋爐積灰酸性腐蝕省煤器空氣預熱器

1前言

在日常運行中，省煤器和空氣預熱器管壁外表面經常出現積灰現象，這種積灰不僅是煙氣中原有固化灰粒形成的松散性積灰，更主要的是由硫酸和煙氣中飛灰反應后沉積所形成的粘結性積灰。當省煤器、空氣預熱器空氣進口的一段區域內管壁溫度低于煙氣酸露點時，在省煤器、空氣預熱器管壁表面會出現硫酸的凝結現象，從而造成低溫酸性腐蝕。省煤器、空氣預熱器的積灰與腐蝕不但影響了受熱面傳熱效果，降低鍋爐運行的經濟性，而且隨著積灰腐蝕進一步發展，煙氣阻力和空氣漏風量都會增加大，使得鼓、引風機電耗增加。積灰腐蝕情況嚴重時會造成鼓、引風機出力不足而使得鍋爐停運的事故。

2工程實際

我公司一期使用紅光鍋爐廠兩臺型號SHL20—1.6—AⅡ鍋爐，因鍋爐積灰嚴重，使得這兩臺鍋爐一直不能夠正常運行，而且存在著巨大的人身、設備等安全隱患。使用到共22個多月兩臺爐交替使用卻發生31次不得不清理積灰和處理省煤器彎頭滲漏的問題。 這其中有幾次情況非常危險，省煤器瞬間崩漏，蒸汽、熱水瞬間噴出，鍋爐無法繼續進水，附近馬上什么都看不見，給運行人員操作鍋爐供應生產和處理故障帶來很大的難度和危險，后果不堪設想。由于省煤器長期過熱變形，導致省煤器彎頭換墊時螺絲拆裝困難，同時清理積灰時都無法徹底清理。

2.1省煤器、空氣預熱器管壁積灰及腐蝕的分析

2.1.1積灰的形成積灰

積灰最初只是些小顆粒飛灰在空氣預熱器管外表面的慣性沉積，飛灰顆粒尺寸是不均勻的，一般都小于200μm，相當一部分為10～30μm。對于小于3μm的灰粒，分子引力比本身重量還大，當這些細小灰粒與金屬表面接觸時，粘附在表面上。含灰煙氣流動時，煙氣中灰粒會因靜電感應而帶電，帶電荷的灰粒與管壁接觸，在靜電引力、熱泳力、范德華力和渦流擴散力的綜合物理作用下，當靜電引力大于灰粒本身重量時，灰粒就吸附在管壁上，形成積灰。沉積在受熱面上的灰粒都是10～30μm以下的細灰粒。由于煙氣流過管子時流線發生變化，并在管子背面產生渦流區，隨著鍋爐運行時間的加長，使管子背后積灰嚴重。同時背后的積灰又不易被較大顆粒的飛灰沖刷掉，因此管子背面積灰最厚，管子正面（迎風面）積灰較少。

2.1.2腐蝕產物分析

從外部形態上觀察，積灰腐蝕產物大致可分為三類：緊貼在管壁外表面的是一層粘結性積灰，顏色呈淡黃，主要是由針狀硫酸亞鐵結晶物和氧化鐵構成；中間積灰腐蝕產物為白色的無定型物質；外層松散型積灰腐蝕產物主要是鐵的氧化物和燃料灰份。上述積灰腐蝕產物的共同點在于它們的吸濕能力很強，這就為煙氣中的水份提前凝結提供了場所和條件。我們將積灰腐蝕產物添加適量蒸餾水后，測得其PH值在4—5范圍內，高于酸性積灰1-2.5的范圍。

2.2.3通過對省煤器、空氣預熱器低溫積灰與腐蝕的分析及所采取的防治措施，可得出下列結論和建議：

(1)鍋爐省煤器、空氣預熱器產生低溫積灰與腐蝕的根本原因是煙氣中存在SO3和空氣預熱器管壁金屬溫度低于煙氣酸露點的緣故。可以考慮通過錯過煙氣酸漏點溫度的辦法。鍋爐省煤器、空氣預熱器管壁溫度介于160℃-190℃之間為最佳。控制煙速。

(2)現有的蒸汽吹灰和聲波吹灰效果不理想，難以保證空氣預熱器受熱面的清潔。建議選用次聲波新型節能吹灰器，或脈沖吹灰器。加爆破清灰裝置。成本低效果好。

(3)現有的定期清洗完全是憑經驗的人工操作，難以確保清洗質量。建議請專業清洗隊伍清洗。另外，清洗后應保持省煤器、空氣預熱器處于較為干燥的狀態，以防止鍋爐停爐階段省煤器、空氣預熱器受到稀酸二次腐蝕的侵害。

(4)采用耐腐蝕材料和涂層技術可有效地防止省煤器、空氣預熱器積灰與腐蝕的發生，經常使用的空氣預熱器有用硼硅玻璃管制作的和用鑄鐵管制作的。建議長期使用。同時需要改善空氣預熱器出口角度，增大死角空間。改善煙道曲線。

(5)控制煤的各項指標。建議除了發熱量還要關注的是灰分≤30%、含硫量≤2%等。

由于煤炭屬于固體燃料、并且含有較多的灰分（常用煤的灰分含量一般在20％-30％之間，一些劣質煤的灰分含量高達40％以上），燃煤鍋爐的受熱面必然要產生各種積灰，而且一般都比較嚴重；煤的發熱量與含硫量有一定關系，一般發熱量高大多含硫量也會大，所以在灰分和含硫量控制上要有很好的控制，普遍現象，現在的煤販子供應企業的是一種混合煤種，指標不穩定。

3建議解決方案

3.1合理組織燃燒。

通過積灰與腐蝕產物的分析結果可知：降低鍋爐煙氣中氧和硫的含量可減少積灰與腐蝕現象的發生，由于煙氣脫硫投資成本大而且運行操作復雜。在實際工作中，我們采用低氧燃燒技術來減少鍋爐煙氣中的SO3含量。低氧燃燒就是指在很低的空氣量（空氣過剩系數α值為1.03～1.05）下組織燃燒，由于煙氣中剩余氧量少，降低了SO2轉化為SO3的百分率，使得鍋爐空氣預熱器管壁外表面的露點溫度急劇降低，有效的防止了低溫腐蝕與積灰。在鍋爐運行過程中，保證燃料能完全燃燒的前提下，盡可能降低過剩空氣系數α值， 同時堵絕鍋爐機組的漏風， 以利于低氧燃燒的組織。減少煙氣中的過剩氧，能顯著降低三氧化硫的生成量，在現有條件下，燃料不完全燃燒所產生炭黑顆粒會吸附硫酸使其粘性增加，導致空氣預熱器管壁形成粘結性積灰。為防止炭黑生成，在鍋爐開停爐和低負荷運行期間，調整好負壓，同時適量增加配風量以保證鍋爐的燃料完全燃燒。

3.2保持集流管束、省煤器、空氣預熱器外部受熱面的清潔。

3.2.1按時吹灰。

熱管元件的外表面采用了鰭片結構，這樣雖然增加了換熱效率，但是同時也給積灰創造了條件。如：聲波吹灰器、脈沖吹灰器、蒸汽吹灰器、壓縮空氣吹灰器、人工清灰等。

3.2.2定期清洗。

為避免鍋爐集流管束、省煤器、空氣預熱器積灰與腐蝕的進一步發展，我們還會在停爐后組織定期清洗工作。其具體步驟：首先用消防高壓水沖掉集流管束、省煤器、空氣預熱器表面的疏松性積灰，再引入堿性水中和粘結性酸性積灰腐蝕產物，堿性水濃度控制在3%范圍內，時間可稍長一些以利于中和反應更徹底；接著再用高壓消防水將中和產物徹底沖洗干凈；最后烘干集流管束、省煤器、空氣預熱器。

3.2.3提高省煤器空氣、預熱器管壁金屬溫度。

低溫積灰與低溫腐蝕只是在省煤器、空氣預熱器管壁金屬溫度低于煙氣酸露點的條件下才會發生。因此，提高省煤器、空氣預熱器管壁金屬溫度可有效的防止低溫積灰與低溫腐蝕的發生，其提高是有限度的。比較常見的方法是提高空氣進口溫度。

3.2.4減小省煤器橫截面積。

省煤器由原來三組變為兩組，高度不變，橫截面積變為原來2/3、增加煙氣流速、減少省煤器積灰量、上水流速增加、與煙氣系統同步。同時空氣預熱器出口端角度進行改造、懷疑角度過小、煙氣阻力太大、流通不暢。2010年我公司對省煤器進行了改造效果良好。

3.2.5集流管束前端與后拱管區間增加擋煙板。

集流管束前端與后拱管區間增加擋煙板，減少煙氣含灰密度，使得更多的灰沉積到落灰斗，同時增加集流管束和后拱管的吸熱效果降低煙氣溫度。