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

摘 要：玻璃窯余熱鍋爐尾部受熱面出現的低溫腐蝕現狀，分析腐蝕產生的原因。受熱面的金屬壁溫低于煙氣酸露點溫度，煙氣中的SO3和H2O反應，生成H2SO4，從而引起低溫段受熱面的硫酸腐蝕。在此基礎上探討解決腐蝕問題的對策，為余熱鍋爐安全高效運行提供借鑒。

關鍵詞：玻璃窯煙氣;余熱鍋爐;低溫受熱面;低溫腐蝕

1 項目概況

廣西鑫灝恒能源科技有限公司投資建設的4.5MW煙氣余熱回收發電項目與2013年6月19日開始試運行。建有2臺余熱鍋爐一臺凝汽式汽輪機。電站主要設備設計技術參數：

1#鍋爐蒸發量11.9t/h，過熱蒸汽壓力2.4MPa，過熱蒸汽溫度410℃，除氧器進水溫度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，煙氣實測含二氧化硫量～4000mg/m3，含塵700 mg/m3。

由于玻璃生產的特殊性，燃料及原料均有硫在高溫燃燒而產生硫氧化物，硫氧化物在相應的條件下就會對金屬受熱面產生強烈的腐蝕，會影響鍋爐的安全及正常的經濟運行。

2 腐蝕現象

于2013年9月22日開始出現低溫受熱面爆管。

管子腐蝕的深度0-2.13mm不等。從腐蝕的顯現看，這是典型的酸露點腐蝕。

3 腐蝕機理分析及處理措施

3.1 露點溫度

露點溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時的溫度。形象地說，就是空氣中的水蒸氣變為露珠時候的溫度叫露點溫度。當空氣中水汽已達到飽和時，氣溫與露點溫度相同;當水汽未達到飽和時，氣溫一定高于露點溫度。露點溫度越小于周圍環境的溫度，結露的可能性就越小，也就意味著空氣越干燥，露點不受溫度影響，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溫度的關鍵因素。煙氣露點溫度與燃料品種、燃燒狀態、過剩空氣系數、煙氣中水蒸氣濃度和燃料中含硫量、灰分等有關[1]。

3.2 低溫腐蝕機理

低溫腐蝕是由于燃料中含有硫，燃燒后形成SO2，其中少量的進一步氧化成SO3 。SO3 與煙氣中的水蒸氣結合成為硫酸蒸氣，含有硫酸蒸氣的煙氣的露點大為升高;當受熱面壁溫低于露點時，硫酸蒸氣就會在管壁上凝結，并腐蝕管壁金屬[2]。

除氧蒸發受熱面的壁溫經計算約134-137℃，酸露點溫度約135℃。排煙溫度175℃高于露點溫度10-20℃，但是幾個受熱面大面積酸露點腐蝕，說明受熱面的煙氣側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境，才能找出預防酸露點腐蝕的措施。在不改變運行參數的條件下，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，也就不會影響鍋爐的熱效率。另外的措施就是提高受熱面內工質的溫度，即提高鍋爐的進入受熱面的入口溫度，一般比酸露點溫度高出10-20℃左右。在排煙溫度不變的條件下，也能有效保護低溫受熱面。代價就是鍋爐的蒸發量略有下降，由于一部分飽和蒸汽用于加熱除氧器的給水。

5 結論

（1）高含硫煙氣的余熱發電鍋爐要想長期穩定運行，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，至少高于露點溫度15℃以上，在起爐、停爐時會有短時間低溫出現，在安全允許的條件下，盡量加快速度，減少低溫工作時間，保護低溫受熱面少受腐蝕。

（2）根據玻璃窯燃料含硫量，及時調整除氧器的壓力及出水溫度，當除氧器溫度下降時，應開汽包的副汽加熱除氧水，提高水溫。并減少化學水補充量，增加凝結水補水量，提高除氧器進口水的初溫。

（3）在除氧器溫度較低時，盡量不開定期排污，避免壓力下降，產生低溫受熱面酸露點腐蝕。

在不增加自動控制設備的條件下，仍然可以達到控制壁溫，避免酸露點腐蝕發生。在運行上適當調節參數，減少低溫受熱面腐蝕，可提高設備的使用壽命，提高機組的熱經濟性，實現高效節能減排。

（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。

參考文獻：

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

[2]李傳瑾，王瑞真，馬月慧.燃氣鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕的原因及預防措施[J].鋼鐵，第4l卷增刊，2006（12）.

[3]一種避免燃氣鍋爐的空氣預熱器低溫腐蝕的系統使用新型專利，專利權人：攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司，發明人：劉廷躍、陳建，授權公告號CN 2022119687 U.

作者簡介：曹艷華（1960—），女，河北昌黎人，碩士研究生，教授。主要從事：合同能源管理及煙氣脫硫除塵技術，鍋爐節能減排、電站運行、教學科研工作。