锅炉空气预热器腐蚀积灰问题研究.docxVIP

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锅炉空气预热器腐蚀积灰问题研究

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摘要：立管式空气预热器作为电站锅炉的重要设备，具有降低排烟温度、强化燃烧提高锅炉效率等功能。但运行过程普遍存在空预器腐蚀和堵灰现象，严重制约锅炉系统长周期、高效、稳定运行。主要是由于烟气低温腐蚀和氨逃逸带来的硫酸氢铵腐蚀的影响。鉴于此，本文在分析空预器堵塞原因的基础上，分享自身工艺所采取的相关措施，达到优化锅炉系统效果。

关键词：空气预热器、低温腐蚀积灰.

1引言

燃煤发电作为我国最主要的发电形式而且作为化工企业主要动力来源，节能减排和环保要求的不断提高，各企业纷纷上马锅炉脱硝装置，导致锅炉垂直烟道换热距离加长，空预器的出口烟温降低。

在低温烟气环境中，空气预热器容易发生低温腐蚀和堵灰现象，长青能化公司锅炉运行一定时间后出现垂直烟道阻力增大，空预器积灰。空预器积灰指空气预热器管程结垢流通面积减小或堵实，使受热面气流通道缩小甚至造成烟气偏流，排烟温度升高，引风机出力增大。近年来锅炉系统空预器积灰严重无法继续高效运行已成为制约锅炉系统连续运行的重要因素。因此解决空气预热器的腐蚀积灰问题对于保障锅炉系统安全、稳定、高效运行意义重大。

2设备运行情况概述

长青能化公司动力装置配置三套武汉锅炉集团的高温、高压、自然循环煤粉锅炉；配置一套江苏新世纪江南环保公司的湿式氨法脱硫系统以及三套选择性催化还原（SCR）烟气脱硝装置。

锅炉运行中，脱硝系统因催化剂使用效率逐年降低，氨逃逸量逐渐升高，且空预器冷端温度较低导致空气预热器换热管内硫酸氢铵沉积堵灰，烟气侧阻力持续升高，锅炉换热效率降低，引风机负荷增大等严重影响锅炉系统的经济运行。近年来锅炉连续运行约8个月左右，则会因空预器积灰严重被迫停炉。锅炉运行工况对比见表1，锅炉空预器表面积灰情况见图1：

表1

项目

排烟温度

烟气量

烟道阻力

引风机电流

单位

℃

m3/h

pa

A

正常值

150

18万

1500

26

异常值

170

25万

2000

29

图1

3空预器腐蚀积灰原因分析

在锅炉尾部受热面中，积灰的形态有干松灰和低温黏结灰。干松灰是粒度小于30μm的灰，呈干松状易清除。低温黏结灰指积灰与凝结在管壁上的硫酸形成以硫酸钙为主的水泥状物质，这种灰的形成与SO3的生成和结露有关。影响积灰的因素包括：飞灰颗粒组成成分、烟气流动工况、烟气流速、受热面金属温度等。分析我公司造成锅炉空预器腐蚀积灰的主要原因有：受热面金属温度低造成的低温腐蚀，烟气中氨逃逸大造成的硫酸氢铵黏结，增加SCR脱硝系统后造成烟气流动方向变化、烟气流速降低。

3.1受热面金属温度低造成的低温腐蚀

烟气低温腐蚀是指：燃料中的硫燃烧生成SO2氧化生成SO3，SO3与烟气中的水蒸汽生成硫酸蒸汽，促使烟气露点升高。当锅炉的排烟温度低于烟气露点时硫酸蒸汽就会凝结在空预器受热面与预热器管壁的金属材质发生化学反应，生成金属硫酸盐腐蚀管壁。随着反应时间加长，管壁处发生积灰，导致换热管的传热性能减弱，加剧腐蚀程度。腐蚀严重时导致空预器管壁变薄甚至断裂，系统大量漏风，锅炉无法正常运行。

3.2增加SCR脱硝系统后造成烟气流动方向改变、烟气流速降低

我公司锅炉原设计无SCR脱硝系统，炉膛内产生的烟气经过热器垂直向下依次换热后进入烟气后处理系统。2014年为了响应国家环保政策，经论证在高温省煤器与高温空预器中间安装SCR脱硝系统，烟气流向、流速发生相应变化，换热烟道加长。且高温空预器进口没有导流板，无法保证烟气均匀分布进入高温空预器。尾部烟道及脱硝系统布置见图2。

图2

3.3氨逃逸造成的硫酸氢铵黏结

燃煤锅炉一般采用在烟道中喷入液氨或气氨等还原剂来降低NOX的排放量，由于反应过程反应不充分或反应不均等出现氨逃逸现象。烟气经过SCR装置时，部分SO2在催化剂的作用下发生氧化反应生成SO3，SO3与逃逸的NH3及水蒸气发生化学反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4，以粉末状存在积灰中。而NH4HSO4的沸点为350℃，熔点为147℃，处于熔点温度范围的NH

4HSO4此时黏性大，容易黏附烟气中带入的飞灰颗粒，将其吸附在空预器的管壁上，造成管壁的腐蚀和积灰。

4空预器腐蚀积灰处理措施

腐蚀与积灰是相互促进的，积灰使传热减弱，受热面金属壁温降低，而且350℃以下沉积的灰又能吸附SO3，加剧腐蚀过程。因此，采取切实有效的防腐措施也就是防止减轻积灰的措施

4.1提高空气预热器进口受热面温度，解决原暖风器泄漏堵塞问题

提高空预器进口空气温度20℃以上，使换热管管壁温度高于烟气漏点温度75℃可有效减缓腐蚀。通常采用在送风机进口增加暖风器方式提高进口空气温度。

长青能化公司动力装置送风机进口暖风器换热管为鳍片式，热媒采用0.5MPa