預(yù)防加熱爐露點腐蝕措施探討

杜俊杰，霍朝陽

（天津石化公司工程質(zhì)量監(jiān)督站，天津 300270）

一、低溫露點腐蝕機理

在燃料油或燃料氣中的硫燃燒后產(chǎn)生SO2，其中1%～3%在燃燒室中與氧進一步結(jié)合形成SO3。當(dāng)煙氣溫度降低到400℃以下，SO3與煙氣中的水蒸汽化合成硫酸蒸汽，當(dāng)硫酸蒸汽凝結(jié)到爐子尾部受熱面時即產(chǎn)生低溫硫酸腐蝕。因此煙氣的露點腐蝕實質(zhì)上是硫酸在設(shè)備低溫部位凝結(jié)造成的腐蝕。由于凝結(jié)的硫酸濃度和溫度都較高，腐蝕非常劇烈，很多加熱爐和鍋爐尾部的換熱管數(shù)月就被腐蝕穿孔，腐蝕產(chǎn)物和灰垢粘結(jié)造成嚴重積灰堵塞，惡化工業(yè)爐操作狀況，降低了加熱爐的熱效率。

二、減輕低溫露點腐蝕的措施

1.建立燃料質(zhì)量監(jiān)測制度，控制燃料的純凈度

重視脫硫設(shè)施的設(shè)置是降低露點腐蝕的基本要求。操作人員應(yīng)時刻關(guān)注脫硫裝置運行效果，堅持按時對燃料質(zhì)量進行監(jiān)測分析，并根據(jù)燃料中硫含量的變化，及時對排煙溫度設(shè)定值進行調(diào)整。

為防止露點腐蝕，從燃料脫硫方面改造加熱爐可以起到事半功倍的效果。中石化煉化企業(yè)改造加熱爐時正在逐步進行這方面的工作，如燃料渣油改天然氣、逐年增加天然氣脫硫設(shè)施改造投入、嚴格燃料脫硫質(zhì)量監(jiān)測等。在制度管理上，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實施了實時燃料成分查詢，熱效率實時監(jiān)測等在線監(jiān)測系統(tǒng)，在加熱爐管理上也發(fā)揮了重要作用。

2.采用低氧燃燒，嚴格控制燃燒過剩空氣量

要實現(xiàn)低氧燃燒就必須保證加熱爐的嚴密性，爐體泄漏可分為向外漏和向內(nèi)漏兩種。向內(nèi)漏包括漏水和漏氣，漏入的雨水在爐內(nèi)產(chǎn)生瞬間氣化而損壞襯里；漏氣是指外界冷空氣的漏入，它不但不參與燃燒，使煙氣中的氧含量增加，降低爐效，還會加劇爐管的氧化、降低爐膛溫度和增加煙氣中氮氧化物生成量等。向外漏即在爐膛出現(xiàn)正壓操作時高溫?zé)煔庀蛲庑孤斐蔁崃繐p失，并導(dǎo)致爐墻外壁鋼結(jié)構(gòu)的局部過熱。

因此應(yīng)建立加熱爐定時巡檢制度，以減少煙道、看火門、防爆門及各連結(jié)處漏風(fēng)，特別是減少爐膛漏風(fēng)，并嚴格控制每一個燃燒器的進風(fēng)量。需要強調(diào)的是，低氧燃燒必須在保證燃料能完全燃燒的前提下進行，科學(xué)合理的配風(fēng)，以便能在較小的氧富裕度下達到最穩(wěn)定和最經(jīng)濟的燃燒效果。

3.建立定期清洗和維護燃燒器制度，必要時改造燃燒器

燃燒器投用后，火嘴處常出現(xiàn)結(jié)焦、噴孔堵塞、噴孔不對中等現(xiàn)象，如不及時處理會影響燃燒效果。因此，應(yīng)建立定期清洗和維護制度，加強安裝質(zhì)量檢查和日常維護工作。

要想有質(zhì)的飛躍，對硬件進行升級改造是必要的。如某企業(yè)焦化加熱爐改造前爐膛過剩空氣量一直較高，過氧空氣系數(shù)在1.3以上。把過氧空氣系數(shù)調(diào)低后，CO檢測值有大幅升高現(xiàn)象，表明燃氣沒能充分燃燒、爐膛溫場分布不均。當(dāng)對燃燒器進行改造后，原加熱爐爐底26臺燃燒器全部更換為小能量、扁平焰、低NOx氣體燃燒器，燃燒效果大為改觀。

（1）原燃燒器為單臺單火嘴結(jié)構(gòu)，共計26臺，26個火嘴；新型燃燒器為單臺三個火嘴結(jié)構(gòu)，共計36臺，108個火嘴。火嘴數(shù)量較原來大為增加。

（2）實現(xiàn)了小能量燃燒，使?fàn)t膛溫場分布更為均勻，加熱爐火焰更加整齊，爐管熱強度趨于均勻，減少了火焰發(fā)軟、發(fā)黃的情況。

（3）實現(xiàn)了小火苗、齊火焰燃燒，避免和減少了舔燒爐管現(xiàn)象的發(fā)生；NOx的生成量大為減少，使煙氣排放更為符合環(huán)保要求。

4.定期、規(guī)范吹灰

根據(jù)燃料的品質(zhì)、燃燒質(zhì)量及爐負荷等因素，正確設(shè)定吹灰器的工作程序；嚴格按其設(shè)定的工作程序進行吹灰，吹灰器出現(xiàn)故障應(yīng)及時消除。定期對空氣預(yù)熱器進行除灰清理可以避免露點腐蝕、換熱效率降低。

5.防止局部露點腐蝕

有些單位對局部冷點區(qū)域露點腐蝕問題重視不夠。局部冷點露點腐蝕，多為設(shè)計問題或維修失誤所致，使局部保溫失效，造成局部區(qū)域煙氣溫度處在露點之下，從而產(chǎn)生局部露點腐蝕，發(fā)生部位一般在煙氣換熱或排放末段。

如某300萬t/年常減壓裝置加熱爐空氣預(yù)熱器于2005年更換，8月下旬裝置開工投運。從2006年1月下旬開始爐膛負壓逐漸下降，出現(xiàn)空氣預(yù)熱器堵塞現(xiàn)象，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器熱管段堵塞嚴重，熱管翅片嚴重腐蝕。

經(jīng)測定，常減壓爐的酸露點在120℃左右，由于預(yù)熱器換熱設(shè)計是煙氣和空氣逆流換熱，雖然換熱效率較高，但其煙氣末端熱管工作溫度最低，管表溫度只有121℃左右，已到露點，易發(fā)生局部露點腐蝕。由于入口空氣沒有預(yù)熱，因此冬季換熱面溫度低于121℃，極易發(fā)生露點腐蝕并積灰。

對于因結(jié)構(gòu)設(shè)計或保溫失效造成的局部冷點區(qū)域露點腐蝕問題，除了優(yōu)化設(shè)計，及時修復(fù)保溫外，還可以利用增加加熱盤管的方法，通過提高空氣預(yù)熱器入口的空氣溫度，來保證低溫區(qū)域煙氣溫度始終處于露點腐蝕安全溫度之上，防止局部露點腐蝕的發(fā)生。

三、結(jié)束語

綜合利用各種防露點腐蝕措施，尤其是從源頭、從腐蝕機制上消除露點腐蝕因素，對于消除露點腐蝕、保障設(shè)備安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行具有良好的效果。

以前露點腐蝕較為嚴重的焦化車間，采取上述措施后，排煙溫度基本維持在155～170℃，不但為保持加熱爐的高效率打下了基礎(chǔ)，換熱器維修也由半年一修提高到3年一修，加熱爐空氣預(yù)熱器使用壽命大大延長，露點腐蝕控制工作取得了良好的效果。

[1]錢家麟.管式加熱爐（第二版）[M].中國石化出版社.

[2]郭拂娟.紅外熱成像技術(shù)在石化行業(yè)中的應(yīng)用實例[J].中國設(shè)備工程，2008.5.