燃氣發電鍋爐的低溫腐蝕和對策

孫道華 孫又權

摘 要：通過鍋爐的低溫腐蝕產生的原理，針對現場的情況進行討論，以找到減輕低溫腐蝕的對策。

關鍵詞：鍋爐;低溫腐蝕;煙氣;酸露點

中圖分類號：TK224.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0173-02

0 引言

長鋼煤氣發電2臺130噸鍋爐采用高轉混合煤氣作為燃料，空預器和低壓省煤器作為鍋爐煙道的尾部，受到了較嚴重的低溫露點腐蝕，為此，我們根據低溫腐蝕發生的機理探討，從現場的實際影響因素出發，探討減輕和解決鍋爐低溫腐蝕的方法。

1 低溫輻射形成機理及影響因素

1.1 低溫腐蝕的形成機理

燃料中的硫成分燃燒生成二氧化硫（S+O2=SO2），二氧化硫在催化劑的作用下進一步氧化生成三氧化硫（2SO2+O2= 2SO3），SO3與煙氣中的水蒸汽生成硫酸蒸汽（SO3·H2O即H2SO4）。硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點顯著升高。

1.2 低溫腐蝕有以下影響因素

影響低溫腐蝕的主要因素是露點溫度，而決定露點溫度的是煙氣中的三氧化硫含量。隨煙氣中三氧化硫含量的增加，硫酸蒸汽的含量也相應增加，并使煙氣中酸露點明顯提高。后者使受熱面容易結露并引起腐蝕，前者使腐蝕程度加劇。煙氣中氧化硫的含量與下列因素有關：

（1）燃料中的硫分越多，則煙氣中的二氧化硫含量也越多，在同等條件下，生成的SO3就越多。

（2）燃燒越劇烈，火焰中心溫度越高，則火焰中原子氧的濃度就越大，所形成的SO3也越多。同時，SO3濃度還和火焰末端的溫度有關?；鹧婺┒说臏囟仍降?，煙氣中SO3的濃度就越高。如果火焰中心溫度較高，而火焰溫度也很高，即使在火焰中心形成了較多的SO3，其中很大一部分在爐膛內又將分解掉，不至于對低溫露點腐蝕造成很大影響。所以，從防止低溫露點腐蝕角度來看，是不希望火焰中心溫度過高的，特別是不希望火焰拖得很長，延伸到爐膛出口，以致火焰末端的溫度很低。這時，在火焰中心形成的SO3將較多的保存下來，使低溫腐蝕加劇。

（3）尾氣中的氧含量：過剩氧的存在是使SO2氧化成SO3的基本條件?？諝膺^剩系數越大，過剩氧越多，SO3也越多。隨著空氣過剩系數的降低，煙氣中的SO3濃度顯著減少，接近或小于腐蝕危險濃度，同時露點也隨之降低。當空氣過剩系數小于1.1（含氧量小于1%）時，露點急劇下降。

（4）其他因素：尾氣中水蒸氣含量也對SO3及硫酸的生成具有很大的影響。水蒸氣的分壓力越大，表示煙氣中的水蒸氣量越多。在同樣溫度和SO3含量的條件下，水蒸氣壓力越大，所形成的硫酸蒸氣越多。

2 現場情況調查及露點腐蝕原因分析

通過以上原理的分析，我們可以對比現場的情況進行分析。

2.1 現場情況調查

抽取1#鍋爐現場數據見表1。

（1）燃料中的硫分：現場的煙氣中SO2的含量是波動的，跟現場條件無關，跟煤氣的來源的硫成分有關，所以，我們根據煙氣中的SO2的含量，適當的調整低壓省煤器及空預器的運行參數，如適當的降低低省凝結水的流量和空預器的冷風量，可以提高壁溫，減輕低溫腐蝕。

（2）爐膛溫度：燃氣鍋爐的爐膛溫度較低，大約在800攝氏度左右，火焰中心溫度不高（約1150-1200攝氏度），這樣就會造成SO3的產生量較少，同時，產生的SO3分解也少。

（3）煙氣尾氣中的氧含量：根據現場的數據，氧含量冬季較高，而夏季相對較低，如表1所示;同時氧含量波動相對也較大（如冬季1-6.6%，夏季1-5%），故SO3轉化率也處于1-4%范圍取值。

2.2 煙氣露點溫度計算

根據現場的實際情況，我們將SO2的濃度分段及轉化率1、2、4%分別以荷蘭學者A.G.Okkes公式（根據各種資料分析，該公式與現場情況相對吻合）進行計算：立表2如下：

Tsld=10.8809+27.6lgPH2O+10.83lgPSO3+1.06（lgPSO3+ 2.9943）2.19 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：PH2O—煙氣中水蒸氣分壓，Pa;

PSO3—煙氣中SO3氣體分壓，Pa。

表2計算結果與理論分析基本吻合，計算結果+30℃，可以在運行中作為排煙溫度控制的依據之一。

2.3 空預器和低壓省煤器腐蝕及原因分析

壁溫：由于空預器中空氣的溫度和低壓省煤器中的凝結水溫度都較低，預熱器區段的煙氣溫度不高，壁溫常低于煙氣露點，這樣硫酸蒸汽就會凝結在空預器和省煤器的受熱面上，造成硫酸腐蝕。低溫腐蝕常發生在空預器和低壓省煤器上。

空預器：鍋爐現場的空預器采用錯流布置，煙氣走管程從上而下冷卻，空氣走殼程自左（東）而右（西）被加熱，管壁溫度最低點在左下，以冬季、夏季空預器最低溫度對空預器壁溫進行計算，得出結果見表3。

如有低溫腐蝕，應以左下開始并且最為嚴重，而上部和熱側基本不產生腐蝕，3月份檢修更換換熱器也證明了這一點，圖1圖2為拆下更換的空預器照片。

空預器的腐蝕是從下部溫度低點和冷風進風口開始的，同時也是從內自外腐蝕的，當因腐蝕出現孔洞時，冷空氣從孔洞由風道進入煙氣側，造成煙氣降溫導致腐蝕情況擴展。

低壓省煤器則是采用錯逆流布置，煙氣自上而下，而