玻璃窯余熱鍋爐尾部受熱面的腐蝕分析與防腐措施

曹艷華,趙鐵彪,李 斌

（1.廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南寧 530007；2.廣西鑫灝恒能源科技有限公司,南寧 530031；3.南寧市資協(xié)節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心,南寧 530001）

1 項(xiàng)目概況

廣西鑫灝恒能源科技有限公司投資建設(shè)的4.5MW煙氣余熱回收發(fā)電項(xiàng)目與2013年6月19日開始試運(yùn)行。建有2臺(tái)余熱鍋爐一臺(tái)凝汽式汽輪機(jī)。電站主要設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：

1#鍋爐蒸發(fā)量11.9t/h，過熱蒸汽壓力2.4MPa，過熱蒸汽溫度410℃，除氧器進(jìn)水溫度38℃，壓力0.27 MPa，出水溫度138℃。鍋爐排煙溫度175℃。

1#窯煙氣溫度550℃，煙氣流量70000N m3/h，煙氣實(shí)測(cè)含二氧化硫量～4000mg/m3，含塵700 mg/m3。

由于玻璃生產(chǎn)的特殊性，燃料及原料均有硫在高溫燃燒而產(chǎn)生硫氧化物，硫氧化物在相應(yīng)的條件下就會(huì)對(duì)金屬受熱面產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕，會(huì)影響鍋爐的安全及正常的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 腐蝕現(xiàn)象

于2013年9月22日開始出現(xiàn)低溫受熱面爆管。

圖1 除氧蒸發(fā)器蛇形管的在爐內(nèi)的情況

圖2 做堵管處理后的除氧蒸發(fā)面

管子腐蝕的深度0-2.13mm不等。從腐蝕的顯現(xiàn)看，這是典型的酸露點(diǎn)腐蝕。

3 腐蝕機(jī)理分析及處理措施

3.1 露點(diǎn)溫度

露點(diǎn)溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時(shí)的溫度。形象地說，就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度。當(dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時(shí)，氣溫與露點(diǎn)溫度相同；當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時(shí)，氣溫一定高于露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)溫度越小于周圍環(huán)境的溫度，結(jié)露的可能性就越小，也就意味著空氣越干燥，露點(diǎn)不受溫度影響，但受壓力影響。煙氣中SO3的含量和煙氣中水蒸氣的含量是決定煙氣露點(diǎn)溫度的關(guān)鍵因素。煙氣露點(diǎn)溫度與燃料品種、燃燒狀態(tài)、過?？諝庀禂?shù)、煙氣中水蒸氣濃度和燃料中含硫量、灰分等有關(guān)[1]。

3.2 低溫腐蝕機(jī)理

低溫腐蝕是由于燃料中含有硫，燃燒后形成SO2，其中少量的進(jìn)一步氧化成SO3。SO3與煙氣中的水蒸氣結(jié)合成為硫酸蒸氣，含有硫酸蒸氣的煙氣的露點(diǎn)大為升高；當(dāng)受熱面壁溫低于露點(diǎn)時(shí)，硫酸蒸氣就會(huì)在管壁上凝結(jié)，并腐蝕管壁金屬[2]。

除氧蒸發(fā)受熱面的壁溫經(jīng)計(jì)算約134-137℃，酸露點(diǎn)溫度約135℃。排煙溫度175℃高于露點(diǎn)溫度10-20℃，但是幾個(gè)受熱面大面積酸露點(diǎn)腐蝕，說明受熱面的煙氣側(cè)壁溫低是腐蝕的真正原因。

4 防腐措施

分析清楚材料腐蝕的特性及造成材料腐蝕的環(huán)境，才能找出預(yù)防酸露點(diǎn)腐蝕的措施。在不改變運(yùn)行參數(shù)的條件下，更換低溫受熱面的材料，例如采用耐酸ND鋼，就是比較優(yōu)先采用措施，此種措施基本不影響原有鍋爐受熱面的傳熱溫差，也就不會(huì)影響鍋爐的熱效率。另外的措施就是提高受熱面內(nèi)工質(zhì)的溫度，即提高鍋爐的進(jìn)入受熱面的入口溫度，一般比酸露點(diǎn)溫度高出10-20℃左右。在排煙溫度不變的條件下，也能有效保護(hù)低溫受熱面。代價(jià)就是鍋爐的蒸發(fā)量略有下降，由于一部分飽和蒸汽用于加熱除氧器的給水。

5 結(jié)論

（1）高含硫煙氣的余熱發(fā)電鍋爐要想長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，避免低溫受熱面的腐蝕，主要是合理確定低溫受熱面的壁溫，至少高于露點(diǎn)溫度15℃以上，在起爐、停爐時(shí)會(huì)有短時(shí)間低溫出現(xiàn)，在安全允許的條件下，盡量加快速度，減少低溫工作時(shí)間，保護(hù)低溫受熱面少受腐蝕。

（2）根據(jù)玻璃窯燃料含硫量，及時(shí)調(diào)整除氧器的壓力及出水溫度，當(dāng)除氧器溫度下降時(shí)，應(yīng)開汽包的副汽加熱除氧水，提高水溫。并減少化學(xué)水補(bǔ)充量，增加凝結(jié)水補(bǔ)水量，提高除氧器進(jìn)口水的初溫。

（3）在除氧器溫度較低時(shí)，盡量不開定期排污，避免壓力下降，產(chǎn)生低溫受熱面酸露點(diǎn)腐蝕。在不增加自動(dòng)控制設(shè)備的條件下，仍然可以達(dá)到控制壁溫，避免酸露點(diǎn)腐蝕發(fā)生。在運(yùn)行上適當(dāng)調(diào)節(jié)參數(shù)，減少低溫受熱面腐蝕，可提高設(shè)備的使用壽命，提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能減排。

（4）更換低溫受熱面的管道材料，使用耐酸鋼，也是很好的防止鍋爐低溫受熱面腐蝕的有效途徑。

[1]王壯,付德強(qiáng).鍋爐尾部受熱面的腐蝕原因與對(duì)策[J].城市建設(shè)理論研究,2013(17).

[2]李傳瑾，王瑞真，馬月慧.燃?xì)忮仩t尾部受熱面低溫腐蝕的原因及預(yù)防措施[J].鋼鐵,第4l卷增刊,2006(12).

[3]一種避免燃?xì)忮仩t的空氣預(yù)熱器低溫腐蝕的系統(tǒng)使用新型專利，專利權(quán)人：攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司，發(fā)明人：劉廷躍、陳建，授權(quán)公告號(hào)CN 2022119687 U.