煤氣鍋爐低溫段空預(yù)器低溫腐蝕原因分析及改造方案

董 玉

（河北鋼鐵集團(tuán)唐山分公司 河北 唐山 063000）

1 引言

管式空氣預(yù)熱器由于結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，工作可靠，維修工作量少，嚴(yán)密性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在煤氣鍋爐上。然而在實(shí)際運(yùn)行中，由于煤氣負(fù)荷變動大，部分鍋爐往往都處于低負(fù)荷運(yùn)行，造成煙氣溫度大部分時(shí)間處于煙氣露點(diǎn)溫度以下，空氣預(yù)熱器換熱管腐蝕穿孔，大量助燃空氣漏入煙氣中，增大了風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷；換熱管因腐蝕造成換熱面的破壞，增加鍋爐排煙熱損失，嚴(yán)重時(shí)造成機(jī)組負(fù)荷受限，降低鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2 現(xiàn)狀

唐鋼公司動力北區(qū)9#煤氣鍋爐由唐山鍋爐廠設(shè)計(jì)制造，為中溫中壓、四角切圓燃燒，單爐膛平衡通風(fēng)、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置的自然循環(huán)汽包爐，型號為XD-130/3.82-QG燃料為高爐煤氣，焦?fàn)t煤氣點(diǎn)火及助燃用。鍋爐尾部煙道受熱面布置有兩級管式空氣預(yù)熱器，其中低溫段空氣預(yù)熱器分為獨(dú)立的上下兩部分。

該鍋爐投產(chǎn)于2008年，投產(chǎn)十年后發(fā)現(xiàn)空氣配比困難，送風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)鍋爐負(fù)荷始終在103t/h以下，而尾部煙道含氧量高達(dá)8%。煙氣檢測中co含量嚴(yán)重超標(biāo)。停爐對鍋爐進(jìn)行全面檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)低溫段空氣預(yù)熱器下部管腐蝕堵灰嚴(yán)重，破損的管束約占總管束的60%左右，在破損周邊有相當(dāng)管束管壁變薄如紙。并且空氣預(yù)熱器下部粘有大量黃綠色膠狀物。

空氣預(yù)熱器腐蝕情況見圖1。

圖1

3 腐蝕原因分析

該鍋爐煙氣排放溫度設(shè)計(jì)溫度為140℃，然而實(shí)際運(yùn)行中由于煤氣負(fù)荷變動大等因素造成鍋爐大部分時(shí)間處于低負(fù)荷狀態(tài)，負(fù)荷越低，排煙溫度越低。這就使得排煙溫度一直位于120°以下，而煙氣的露點(diǎn)溫度在130℃左右，煙氣溫度低于露點(diǎn)，空預(yù)器越靠近送風(fēng)機(jī)處煙氣溫度越低，腐蝕越嚴(yán)重。

鍋爐燃料主要燒高爐煤氣，當(dāng)負(fù)荷低時(shí)燃燒一部分焦?fàn)t煤氣，高焦?fàn)t煤氣中都含有一定量的硫成分。燃料燃燒生成二氧化硫，在氧氣富裕的情況下，二氧化硫進(jìn)一步生成三氧化硫。三氧化硫與煙氣中的水蒸氣生成硫酸蒸汽。硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點(diǎn)顯著升高。由于空氣預(yù)熱器下部空氣溫度較低，并且煙氣溫度也不高，因此壁溫常低于煙氣露點(diǎn)，因此硫酸蒸汽會凝結(jié)在管壁上，形成酸腐蝕，造成受熱面的低溫腐蝕。

凝結(jié)在管壁上的硫酸在腐蝕金屬管材的同時(shí)，并發(fā)生一系列復(fù)雜的物理-化學(xué)反應(yīng)，會使管壁變的粗糙，與煙氣的飛灰結(jié)合形成酸性結(jié)灰，由于其具有較強(qiáng)的粘結(jié)性，對煙氣中的飛灰有較強(qiáng)的吸附作用，形成水泥狀物質(zhì)，使管壁上的積灰變硬，從而加重鋼管受熱面的積灰和堵塞。隨著時(shí)間的推移，煙氣的飛灰都沉積在管壁內(nèi)，導(dǎo)致整個(gè)管堵死。使用吹灰器及高壓水沖洗都無法將其打開。管壁的腐蝕會造成破損與漏風(fēng)，造成低溫段空氣預(yù)熱器排煙溫度大大降低從而使煙氣溫度進(jìn)一步降低到90℃右，腐蝕進(jìn)一步加劇，空氣預(yù)熱器管大面積腐蝕破損，形成惡性循環(huán)。同時(shí)導(dǎo)致爐膛內(nèi)熱風(fēng)減少，不能保證煤氣完全燃燒，存在運(yùn)行中鍋爐滅火、尾部煙道二次燃燒等安全隱患為提高負(fù)荷送風(fēng)機(jī)長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，造成運(yùn)行電耗不僅浪費(fèi)。而且對風(fēng)機(jī)壽命有嚴(yán)重影響。

4 空氣預(yù)熱器改造方案

由于設(shè)計(jì)原因，低溫段空氣預(yù)熱器上下層之間空間比較小，且更換管箱需對上部做支撐，更換管箱施工難度較大，且工期較長。針對這種狀況，鍋爐技術(shù)人員決定拋棄更換立式管箱的方案。將原有下級下部空氣預(yù)熱器管箱全部拆除。在原有管箱送風(fēng)機(jī)出口，先按尺寸固定好兩端管板，Φ108*4mm鋼管分別裝入管孔，用焊接進(jìn)行密封。如此空氣從送風(fēng)機(jī)入口進(jìn)入管道中，預(yù)熱后進(jìn)入上部立式管箱。煙氣從預(yù)熱器上部從管外側(cè)換熱后進(jìn)入煙道。

空氣預(yù)熱器管道立式布置后，管式空氣預(yù)熱器的壁溫較立式高，有利于減輕空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕。另外，管式預(yù)熱器臥式布置，煙氣經(jīng)流管外，發(fā)生堵塞時(shí)比立式容易清理。并且由于高爐煤氣中含塵量相對較低，產(chǎn)生的煙氣較為潔凈，飛灰對管壁磨損影響較小，因此不需要另外加防磨措施，節(jié)約了費(fèi)用。

5 改造后效果

通過空氣預(yù)熱器管道立式布置后，效果明顯，排煙溫度提高到了130℃以上，徹底消除了熱風(fēng)配比調(diào)整困難、鍋爐送引風(fēng)機(jī)出力增加、排煙溫度偏低及鍋爐負(fù)荷難以調(diào)整等現(xiàn)象，消除了尾部煙道二次燃燒、后煙道爆炸等的安全隱患。并且在空氣預(yù)熱器改造半年后，停爐檢查空氣預(yù)熱器無腐蝕現(xiàn)象。

并且相對于整體更換管箱來縮更換難度及維修難度大大減輕，僅更換費(fèi)用一項(xiàng)就節(jié)約30多萬元。

6 結(jié)語

通過運(yùn)行實(shí)踐證明，低溫空氣預(yù)熱器下部立式改臥式布置解決目前低溫腐蝕，節(jié)約了費(fèi)用，保證燃燒效果的有效途徑，自改造成功以來，為其他煤氣鍋爐更改提供了可靠的改造方案，相信今后該技術(shù)會得到更加廣泛的推廣，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。