空预器冷端腐蚀（堵灰）防控措施课件

空预器冷端腐蚀（堵灰） 防控措施 许彦君 一、低温腐蚀的机理 1、硫酸的形成及其对金属的腐蚀 水露点：烟气中的水蒸气进入低温受热面 后，由于烟气温度降低或接触到较冷的受热 面，水蒸气便发生凝结现象。水蒸气发生凝 结时的温度称为水露点，其值是由烟气中水 蒸气的分压力所决定的。在一般情况下,燃煤 锅炉尾部烟道中水蒸气的分压约为10%，即 0.010.015MPa，对应水露点为4045， 发生水蒸气凝结的可能性较小。 酸露点：煤中的硫分在燃烧时产生的SO2，一 部分又转化为SO3。当烟气温度低于200后 ， SO3开始与水蒸气结合生成硫酸蒸汽。由 于硫酸的沸点远高于水，因此，尽管烟气中 硫酸的含量较低，一般仅为050g/cm 3,但是 已经使烟气露点显著提高。烟气中硫酸蒸汽 凝结的温度称为酸露点，硫酸蒸汽含量越高 ，酸露点越高，可以达到110160，甚至 更高。 这样，硫酸蒸汽就在低于酸露点的受热 面表面凝结，对金属产生沾污和腐蚀。由于 其发生在锅炉的尾部受热面，而尾部受热面 区段的烟气和管壁温度都较低，因此称之为 低温腐蚀。 另外，金属的腐蚀与硫酸浓度的关系很大。 如图1所示，对碳钢来说，硫酸浓度在 60%90%时腐蚀性不大，最大的腐蚀发生在 52%56%浓度下。 单位时间内凝结的硫酸量也是影响腐蚀速 度的因素，凝结量越大，腐蚀速度越大。管 壁温度对腐蚀速度也有影响，壁温越高，腐 蚀反应速度越快。 根据上述的分析，一般来讲对于锅炉低温 腐蚀最严重的区域是在壁温低于酸露点 2545的区域。 硫酸浓度对碳钢腐蚀速度的影响 2、低温腐蚀和积灰的机理 锅炉低温腐蚀最严重的部位是空气预热器 的冷端。低温腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐 蚀。通常低温受热面发生的腐蚀不均匀，这 是由于烟气中SO3浓度、受热面上积灰程度 和烟气冲刷的不均匀造成的。 低温受热面发生的腐蚀是多阶段的过程， 包括以下反应： Fe2O3+6H +3SO 4 2-3H2O+2Fe3+3SO 4 2- Fe+2H +SO 4 2- H2+Fe2+SO 4 2- 4Fe+8H +4SO 4 2- 4H2O+FeS+3Fe2+ 3SO 4 2- Fe2O3+5Fe+H2SO4H2+7H2O+FeS+4FeSO4+Fe2(SO4)2 因此，腐蚀产物主要是由低价铁的硫酸铁 和铁的硫化物组成。 另外，在空气预热器的烟气出口段，沉积 的硫酸溶液溶解管壁上的氧化膜和金属铁并 与飞灰生成酸性黏结性灰，其成分包括 Al2(SO4)2、CaSO4、 FeSO4和Fe2(SO4)3，严 重时会造成烟气通道的堵灰，使烟气阻力剧 增甚至造成通道全部堵死。腐蚀与堵灰往往 是相互促进的，堵灰使传热减弱，受热面壁 温降低，而且在350以下沉积的灰又能吸收 SO2,这将加速腐蚀过程。而一旦空预器受腐 蚀泄漏后，便会发生漏风，漏风使烟温进一步 降低，加速了腐蚀和堵灰过程，形成恶性循 环。 二、影响低温腐蚀的各种因素 1、不同燃料和燃烧方式对低温腐蚀的影响 研究表明，即使燃料中折算含硫量相同， 对不同的燃烧方式，烟气中的SO3含量及露 点可能出现相当大的差异。这是因为燃烧温 度越高， SO3的转化率也就越高，露点温度 也相应越高。 对于煤粉炉，煤油混烧或单独投油时，由 于燃油中的硫是几乎全部转变为SO2。同时 燃油中含氢量较高，约为11%12%，燃烧后 生成大量的水蒸气，这两个方面也造成了处 于这两种燃烧方式时的低温腐蚀较严重，故 需加强空预在这两种燃烧方式下的吹灰。 2、烟气中含氧量对低温腐蚀的影响 烟气中氧含量越高，积灰速度越大。其原因 为烟气中含氧量较少（低过量空气系数）时 ，将使烟气中CO浓度升高，而CO能抑制 SO3的形成，因此，采用低过量空气系数， 能降低空预器的积灰，同时还能减轻其腐蚀 。 3、燃料含硫量及烟速对低温腐蚀的影响 燃料中含硫量越低，生成SO3量越小，腐蚀 也随之减轻。研究还表明，在相同的酸浓度 下，烟速改变时，烟气的热力学露点不变， 但当烟速增加时，酸的最大沉积速度有所增 加。 因此，在尾部受热面中，处于局部烟速较 高、其传热较为强烈的部位，可能遭受较严 重的低温腐蚀。 4、燃料中含钙量对低温腐蚀的影响 当燃料中钙含量增加时，钙能与SO3形成 CaSO4，降低了SO3浓度，也降低了H2SO4含 量，从而收到了降低空预积灰和腐蚀的效果 。 5、锅炉负荷变动的影响 随着负荷的降低，排烟露点也有所降低， 过量空气系数越低，露点降得越厉害。这是 因为锅炉负荷降低时，火炬温度和过热器壁 温均降低，无论是氧化或催化产生的SO3量 均减少，从而使烟气露点随之降低。 三、防止空预低温腐蚀的技术措施 防止和减轻空预积灰腐蚀的主要原则是： 提高受热面壁温，使之大于烟气露点温度； 燃料脱硫；改善燃烧方式，以减少SO3的含 量；采用抗腐蚀材料作为受热面等。 1、受热面壁温要高于露点 提高受热面壁温是防止空气预热器低温腐 蚀的最有效的方法。要提高壁温，可以从提 高排烟温度和入口空气温度两方面入手。由 于提高排烟温度增加了排烟损失，使锅炉热 效率降低，因此，提高排烟温度是有限的。 在实践中常用的提高壁温的方法是提高空 气入口温度，可采用暖风器或热风再循环。 我公司采用的是暖风器，一期经过改造已能 满足需要。二期的暖风器出力不够，计划改 造。 2、低温受热面采用耐腐蚀材料 在燃用高硫煤时，可以用陶瓷材料作为回转 式空气预热器冷端传热元件。实践表明很有 效。我公司一期在空预器冷端改造以前，基 本上是正常运行约三个月就发生了堵灰，差 压增大，严重影响锅炉的正常运行。改造后 正常运行至今未发生空预堵灰的现象，差压 始终维持在正常的范围以内。 4、运行中采取的防腐措施 （1）采用低氧燃烧方式 烟气中的过剩氧会增大SO3的生成量。研究 表明，过量空气系数在1.05以下，可以有效 地减轻低温腐蚀，同时，低氧燃烧时，排烟 热损失降低，有利于提高锅炉效率。但是， 低氧燃烧也可能带来如下不利影响，如化学 未燃尽损失有所增加，煤尘量可能会增加几 倍，由于烟量减少，可能出现过热汽温不足 ，当投油时低氧燃烧，可能会出现另一种腐 蚀性气体H2S，造成严重腐蚀。所以在烧油 时一定要提供足够的空气量。 （2）仔细调试燃烧器 试验表明，在锅炉负荷相同时，单个燃烧器 容量越大，露点越高，其原因可能是燃烧器 容量增大后，局部混合不均匀，易产生局部 高温并使SO3含量增高。因此，对于大容量