淺談玻璃窯余熱鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕成因及措施

劉宗恩

摘要：我國(guó)是世界上玻璃需求最大的國(guó)家，玻璃窯爐的排煙溫度一般在300～500 ℃，如果直接對(duì)空排煙會(huì)造成很大的熱量損失，因此玻璃窯爐后加裝余熱鍋爐帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電具有重要意義。但由于余熱鍋爐的排煙溫度在200 ℃左右，其尾部受熱面常存在低溫腐蝕，尤其在低負(fù)荷工況下，腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重。針對(duì)余熱鍋爐的熱力系統(tǒng)，對(duì)余熱鍋爐的煙氣成分以及低溫腐蝕機(jī)理進(jìn)行理論分析，并提出應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的方案。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；低溫腐蝕；玻璃窯爐；酸露點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TF 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914x（2014）26-01-01

0 引言

我國(guó)是世界上玻璃需求最大的國(guó)家，截止到2013年6月，我國(guó)有浮法玻璃生產(chǎn)線292條，年產(chǎn)量達(dá)3800萬(wàn)噸。而浮法玻璃生產(chǎn)線就要用到玻璃窯爐，但玻璃窯爐的排煙溫度一般在300～500 ℃，如果直接對(duì)空排煙會(huì)造成很大的能量損失，為了響應(yīng)十二五規(guī)劃中節(jié)能微排的號(hào)召，對(duì)玻璃窯爐加裝余熱鍋爐帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電具有十分重要的意義[1]。而余熱鍋爐是發(fā)電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，其運(yùn)行工況直接影響到電能的質(zhì)量。但由于余熱鍋爐的排煙溫度一般為200 ℃左右，其尾部受熱面常存在低溫腐蝕，尤其在低負(fù)荷工況下，腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重。低溫腐蝕大大降低了余熱鍋爐的壽命，爆管等事故也影響著玻璃的安全生產(chǎn)，本文針對(duì)余熱鍋爐的熱力系統(tǒng)構(gòu)成，對(duì)余熱鍋爐的煙氣成分以及低溫腐蝕機(jī)理進(jìn)行理論分析，并提出應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的方案。

1 余熱鍋爐熱力系統(tǒng)

余熱鍋爐的煙氣流程和火電廠的煙氣流程較為相似，其進(jìn)口溫度一般為500 ℃左右，而電站鍋爐的煙氣溫度可達(dá)1100℃左右；其排煙溫度為200℃左右，而電站鍋爐的排煙溫度大概在140℃左右；余熱鍋爐煙氣流量穩(wěn)定，而電站鍋爐煙氣體積流量隨負(fù)荷波動(dòng)較大。玻璃窯爐的煙氣由頂端進(jìn)入余熱鍋爐，煙氣依次流經(jīng)過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器，后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出鍋爐。汽水流程是鍋爐補(bǔ)水到凝汽器，經(jīng)由凝結(jié)水泵、除氧器、給水泵將水送到省煤器入口，省煤器將水送到汽包中，水經(jīng)下降管流到蒸發(fā)器入口，吸熱蒸發(fā)變成汽水混合物，經(jīng)上升管回到汽包中進(jìn)行汽水分離，蒸汽從汽包頂部流出經(jīng)過(guò)熱器加熱后成為過(guò)熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)做功，最后排至凝汽器。其熱力系統(tǒng)流程如圖1所示。余熱鍋爐的尾部受熱面指的一般是省煤器和蒸發(fā)器的尾部，由于尾部煙氣的溫度僅為200℃左右，很接近酸露點(diǎn)溫度，因此這個(gè)部位很容易發(fā)生低溫腐蝕。尤其在低負(fù)荷工況下，酸露點(diǎn)溫度會(huì)提高，腐蝕更加嚴(yán)重。一旦腐蝕導(dǎo)致省煤器管道泄漏，勢(shì)必導(dǎo)致停爐甚至停機(jī)，發(fā)電能力大大削弱。玻璃窯爐的生產(chǎn)也會(huì)十分被動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)須停機(jī)檢修，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。省煤器泄漏與飛灰濃度、煙氣流速、低溫腐蝕有關(guān)，本文將著重分析低溫腐蝕對(duì)尾部受熱面的影響。

圖1余熱鍋爐熱力系統(tǒng)圖

2 低溫腐蝕機(jī)理及優(yōu)化

2.1煙氣成分

當(dāng)前，各浮法玻璃生產(chǎn)線使用的玻璃窯爐的燃料也各不相同，有燃油爐、燃?xì)鉅t、燃煤爐三個(gè)類別。一般情況下余熱鍋爐進(jìn)口的煙氣焓值在1900～2300MJ，對(duì)于燃用不同燃料后的煙氣成分見(jiàn)表1[2-3]。

表1余熱鍋爐入口煙氣成分

煙氣成分 CO2（%） SO2（%） O2（%） N2（%） H2O（%）

天然氣 8～9.2 0.01～0.05 6～8 69～71 12.5～14

重油 8.4～9.6 0.08～0.13 6～8 72～75 8.5～9.6

發(fā)生爐煤氣 13～15.2 0.01～0.05 6～8 69～71 7.5～8

石油焦粉 18.9～23 12.3～14.2 6～8 76～77 2.2～2.5

焦?fàn)t煤氣 6.4～7.5 0.03～0.07 6～8 67～70 15～18.8

由表1可以看出，當(dāng)玻璃窯爐的燃料不同時(shí)SO2的濃度與H2O的濃度也有著很大差異，尤其是燃用石油焦粉時(shí)，SO2的濃度達(dá)到了13%左右，因此很容易造成尾部受熱面的低溫腐蝕。

2.2腐蝕原因

余熱鍋爐尾部受熱面腐蝕的原因有兩個(gè)：一個(gè)是煙灰中的堿金屬加速腐蝕；一個(gè)是煙氣中的SO3在溫度較低時(shí)與水蒸氣凝結(jié)形成硫酸霧滴。對(duì)于石油焦粉燃料的玻璃窯爐，燃料燃燒后的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐省煤器后，隨著煙氣溫度的進(jìn)一步降低，當(dāng)尾部受熱管束的溫度降低至酸露點(diǎn)附近時(shí)，硫酸蒸汽就會(huì)附著在管壁上，對(duì)管道進(jìn)行低溫腐蝕。硫酸蒸汽不斷在管壁凝結(jié)，發(fā)生氧化反應(yīng)生成FeSO4，F(xiàn)eSO4可以繼續(xù)吸收煙氣中的水分，最后形成腐蝕層脫離管壁，長(zhǎng)此以往，會(huì)產(chǎn)生爆管事故。對(duì)于玻璃窯爐燃用不同燃料后煙氣的酸露點(diǎn)見(jiàn)表2。

表2 不同燃料下玻璃窯爐煙氣的酸露點(diǎn)

燃料 酸露點(diǎn)（℃）

天然氣 130～140

重油 172～180

發(fā)生爐煤氣 155～165

石油焦粉 175～185

焦?fàn)t煤氣 160～175

對(duì)于煙氣中存在的大量堿金屬，其熔點(diǎn)一般在300 ℃以上，因此當(dāng)煙氣流經(jīng)尾部受熱面時(shí)，一部分堿金屬就會(huì)在管壁上沉積形成第一層灰[4]。第一層灰的粘結(jié)性很高，并可以與低溫腐蝕形成的FeSO4和Fe2（SO4）3發(fā)生化合反應(yīng)，其產(chǎn)物可以捕捉煙氣中的飛灰形成第二層灰。當(dāng)?shù)竭_(dá)省煤器尾部時(shí)，堿金屬沉積物與硫酸液滴、水蒸氣反應(yīng)生成的化合物具有更強(qiáng)的腐蝕性 ，對(duì)低溫腐蝕起到了推波助瀾的作用。

2.3優(yōu)化措施

針對(duì)在玻璃窯余熱鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕問(wèn)題，提出了以下優(yōu)化措施：

1）對(duì)于尾部受熱面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用耐磨管束，管道采用耐腐蝕的銅管、09CrCuSb合金鋼管或316L等材質(zhì)；

2）省煤器尾部受熱面的管壁溫度應(yīng)該比酸露點(diǎn)至少高10 ℃，因此可提高汽包壓力來(lái)提升尾部管束的管壁溫度；

3）對(duì)鍋爐給水進(jìn)行預(yù)加熱，提高給水溫度；

4）盡量采用天然氣等含硫量低的清潔燃料；

5）盡可能使余熱鍋爐在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，要采用合理手段提高排煙溫度，降低低溫腐蝕發(fā)生的可能性。

3 結(jié)論

浮法玻璃生產(chǎn)線中的玻璃窯余熱鍋爐的排煙溫度在200 ℃左右，其省煤器尾部經(jīng)常發(fā)生爆管事故，尤其是余熱鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷工況下運(yùn)行，這種事故會(huì)更加常見(jiàn)。本文首先分析了余熱鍋爐的煙氣流程、汽水流程，對(duì)玻璃窯爐燃用不同燃料后的煙氣成分、酸露點(diǎn)等進(jìn)行了研究，從而得出了應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的優(yōu)化措施，為余熱鍋爐尾部受熱面的設(shè)計(jì)、改造奠定了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡帆，胡慶璽，任冬，等. 玻璃窯余熱利用關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的探討[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2011，31（05）：381-386.

[2] 劉洪國(guó). 玻璃窯余熱鍋爐常見(jiàn)問(wèn)題分析[J].玻璃，2012，第3期：17-18.

[3] 張智斌，陸子龍. 玻璃窯余熱發(fā)電鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工業(yè)鍋爐，2012，第6期：5-9.

[4] 李志偉，張波，何宏舟. 1200t/d玻璃窯余熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)選型[J].電站系統(tǒng)工程，2013，29（03）：79+81.endprint

摘要：我國(guó)是世界上玻璃需求最大的國(guó)家，玻璃窯爐的排煙溫度一般在300～500 ℃，如果直接對(duì)空排煙會(huì)造成很大的熱量損失，因此玻璃窯爐后加裝余熱鍋爐帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電具有重要意義。但由于余熱鍋爐的排煙溫度在200 ℃左右，其尾部受熱面常存在低溫腐蝕，尤其在低負(fù)荷工況下，腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重。針對(duì)余熱鍋爐的熱力系統(tǒng)，對(duì)余熱鍋爐的煙氣成分以及低溫腐蝕機(jī)理進(jìn)行理論分析，并提出應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的方案。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；低溫腐蝕；玻璃窯爐；酸露點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TF 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914x（2014）26-01-01

0 引言

我國(guó)是世界上玻璃需求最大的國(guó)家，截止到2013年6月，我國(guó)有浮法玻璃生產(chǎn)線292條，年產(chǎn)量達(dá)3800萬(wàn)噸。而浮法玻璃生產(chǎn)線就要用到玻璃窯爐，但玻璃窯爐的排煙溫度一般在300～500 ℃，如果直接對(duì)空排煙會(huì)造成很大的能量損失，為了響應(yīng)十二五規(guī)劃中節(jié)能微排的號(hào)召，對(duì)玻璃窯爐加裝余熱鍋爐帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電具有十分重要的意義[1]。而余熱鍋爐是發(fā)電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，其運(yùn)行工況直接影響到電能的質(zhì)量。但由于余熱鍋爐的排煙溫度一般為200 ℃左右，其尾部受熱面常存在低溫腐蝕，尤其在低負(fù)荷工況下，腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重。低溫腐蝕大大降低了余熱鍋爐的壽命，爆管等事故也影響著玻璃的安全生產(chǎn)，本文針對(duì)余熱鍋爐的熱力系統(tǒng)構(gòu)成，對(duì)余熱鍋爐的煙氣成分以及低溫腐蝕機(jī)理進(jìn)行理論分析，并提出應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的方案。

1 余熱鍋爐熱力系統(tǒng)

余熱鍋爐的煙氣流程和火電廠的煙氣流程較為相似，其進(jìn)口溫度一般為500 ℃左右，而電站鍋爐的煙氣溫度可達(dá)1100℃左右；其排煙溫度為200℃左右，而電站鍋爐的排煙溫度大概在140℃左右；余熱鍋爐煙氣流量穩(wěn)定，而電站鍋爐煙氣體積流量隨負(fù)荷波動(dòng)較大。玻璃窯爐的煙氣由頂端進(jìn)入余熱鍋爐，煙氣依次流經(jīng)過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器，后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出鍋爐。汽水流程是鍋爐補(bǔ)水到凝汽器，經(jīng)由凝結(jié)水泵、除氧器、給水泵將水送到省煤器入口，省煤器將水送到汽包中，水經(jīng)下降管流到蒸發(fā)器入口，吸熱蒸發(fā)變成汽水混合物，經(jīng)上升管回到汽包中進(jìn)行汽水分離，蒸汽從汽包頂部流出經(jīng)過(guò)熱器加熱后成為過(guò)熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)做功，最后排至凝汽器。其熱力系統(tǒng)流程如圖1所示。余熱鍋爐的尾部受熱面指的一般是省煤器和蒸發(fā)器的尾部，由于尾部煙氣的溫度僅為200℃左右，很接近酸露點(diǎn)溫度，因此這個(gè)部位很容易發(fā)生低溫腐蝕。尤其在低負(fù)荷工況下，酸露點(diǎn)溫度會(huì)提高，腐蝕更加嚴(yán)重。一旦腐蝕導(dǎo)致省煤器管道泄漏，勢(shì)必導(dǎo)致停爐甚至停機(jī)，發(fā)電能力大大削弱。玻璃窯爐的生產(chǎn)也會(huì)十分被動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)須停機(jī)檢修，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。省煤器泄漏與飛灰濃度、煙氣流速、低溫腐蝕有關(guān)，本文將著重分析低溫腐蝕對(duì)尾部受熱面的影響。

圖1余熱鍋爐熱力系統(tǒng)圖

2 低溫腐蝕機(jī)理及優(yōu)化

2.1煙氣成分

當(dāng)前，各浮法玻璃生產(chǎn)線使用的玻璃窯爐的燃料也各不相同，有燃油爐、燃?xì)鉅t、燃煤爐三個(gè)類別。一般情況下余熱鍋爐進(jìn)口的煙氣焓值在1900～2300MJ，對(duì)于燃用不同燃料后的煙氣成分見(jiàn)表1[2-3]。

表1余熱鍋爐入口煙氣成分

煙氣成分 CO2（%） SO2（%） O2（%） N2（%） H2O（%）

天然氣 8～9.2 0.01～0.05 6～8 69～71 12.5～14

重油 8.4～9.6 0.08～0.13 6～8 72～75 8.5～9.6

發(fā)生爐煤氣 13～15.2 0.01～0.05 6～8 69～71 7.5～8

石油焦粉 18.9～23 12.3～14.2 6～8 76～77 2.2～2.5

焦?fàn)t煤氣 6.4～7.5 0.03～0.07 6～8 67～70 15～18.8

由表1可以看出，當(dāng)玻璃窯爐的燃料不同時(shí)SO2的濃度與H2O的濃度也有著很大差異，尤其是燃用石油焦粉時(shí)，SO2的濃度達(dá)到了13%左右，因此很容易造成尾部受熱面的低溫腐蝕。

2.2腐蝕原因

余熱鍋爐尾部受熱面腐蝕的原因有兩個(gè)：一個(gè)是煙灰中的堿金屬加速腐蝕；一個(gè)是煙氣中的SO3在溫度較低時(shí)與水蒸氣凝結(jié)形成硫酸霧滴。對(duì)于石油焦粉燃料的玻璃窯爐，燃料燃燒后的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐省煤器后，隨著煙氣溫度的進(jìn)一步降低，當(dāng)尾部受熱管束的溫度降低至酸露點(diǎn)附近時(shí)，硫酸蒸汽就會(huì)附著在管壁上，對(duì)管道進(jìn)行低溫腐蝕。硫酸蒸汽不斷在管壁凝結(jié)，發(fā)生氧化反應(yīng)生成FeSO4，F(xiàn)eSO4可以繼續(xù)吸收煙氣中的水分，最后形成腐蝕層脫離管壁，長(zhǎng)此以往，會(huì)產(chǎn)生爆管事故。對(duì)于玻璃窯爐燃用不同燃料后煙氣的酸露點(diǎn)見(jiàn)表2。

表2 不同燃料下玻璃窯爐煙氣的酸露點(diǎn)

燃料 酸露點(diǎn)（℃）

天然氣 130～140

重油 172～180

發(fā)生爐煤氣 155～165

石油焦粉 175～185

焦?fàn)t煤氣 160～175

對(duì)于煙氣中存在的大量堿金屬，其熔點(diǎn)一般在300 ℃以上，因此當(dāng)煙氣流經(jīng)尾部受熱面時(shí)，一部分堿金屬就會(huì)在管壁上沉積形成第一層灰[4]。第一層灰的粘結(jié)性很高，并可以與低溫腐蝕形成的FeSO4和Fe2（SO4）3發(fā)生化合反應(yīng)，其產(chǎn)物可以捕捉煙氣中的飛灰形成第二層灰。當(dāng)?shù)竭_(dá)省煤器尾部時(shí)，堿金屬沉積物與硫酸液滴、水蒸氣反應(yīng)生成的化合物具有更強(qiáng)的腐蝕性 ，對(duì)低溫腐蝕起到了推波助瀾的作用。

2.3優(yōu)化措施

針對(duì)在玻璃窯余熱鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕問(wèn)題，提出了以下優(yōu)化措施：

1）對(duì)于尾部受熱面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用耐磨管束，管道采用耐腐蝕的銅管、09CrCuSb合金鋼管或316L等材質(zhì)；

2）省煤器尾部受熱面的管壁溫度應(yīng)該比酸露點(diǎn)至少高10 ℃，因此可提高汽包壓力來(lái)提升尾部管束的管壁溫度；

3）對(duì)鍋爐給水進(jìn)行預(yù)加熱，提高給水溫度；

4）盡量采用天然氣等含硫量低的清潔燃料；

5）盡可能使余熱鍋爐在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，要采用合理手段提高排煙溫度，降低低溫腐蝕發(fā)生的可能性。

3 結(jié)論

浮法玻璃生產(chǎn)線中的玻璃窯余熱鍋爐的排煙溫度在200 ℃左右，其省煤器尾部經(jīng)常發(fā)生爆管事故，尤其是余熱鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷工況下運(yùn)行，這種事故會(huì)更加常見(jiàn)。本文首先分析了余熱鍋爐的煙氣流程、汽水流程，對(duì)玻璃窯爐燃用不同燃料后的煙氣成分、酸露點(diǎn)等進(jìn)行了研究，從而得出了應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的優(yōu)化措施，為余熱鍋爐尾部受熱面的設(shè)計(jì)、改造奠定了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡帆，胡慶璽，任冬，等. 玻璃窯余熱利用關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的探討[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2011，31（05）：381-386.

[2] 劉洪國(guó). 玻璃窯余熱鍋爐常見(jiàn)問(wèn)題分析[J].玻璃，2012，第3期：17-18.

[3] 張智斌，陸子龍. 玻璃窯余熱發(fā)電鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工業(yè)鍋爐，2012，第6期：5-9.

[4] 李志偉，張波，何宏舟. 1200t/d玻璃窯余熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)選型[J].電站系統(tǒng)工程，2013，29（03）：79+81.endprint

摘要：我國(guó)是世界上玻璃需求最大的國(guó)家，玻璃窯爐的排煙溫度一般在300～500 ℃，如果直接對(duì)空排煙會(huì)造成很大的熱量損失，因此玻璃窯爐后加裝余熱鍋爐帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電具有重要意義。但由于余熱鍋爐的排煙溫度在200 ℃左右，其尾部受熱面常存在低溫腐蝕，尤其在低負(fù)荷工況下，腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重。針對(duì)余熱鍋爐的熱力系統(tǒng)，對(duì)余熱鍋爐的煙氣成分以及低溫腐蝕機(jī)理進(jìn)行理論分析，并提出應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的方案。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；低溫腐蝕；玻璃窯爐；酸露點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TF 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914x（2014）26-01-01

0 引言

我國(guó)是世界上玻璃需求最大的國(guó)家，截止到2013年6月，我國(guó)有浮法玻璃生產(chǎn)線292條，年產(chǎn)量達(dá)3800萬(wàn)噸。而浮法玻璃生產(chǎn)線就要用到玻璃窯爐，但玻璃窯爐的排煙溫度一般在300～500 ℃，如果直接對(duì)空排煙會(huì)造成很大的能量損失，為了響應(yīng)十二五規(guī)劃中節(jié)能微排的號(hào)召，對(duì)玻璃窯爐加裝余熱鍋爐帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電具有十分重要的意義[1]。而余熱鍋爐是發(fā)電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，其運(yùn)行工況直接影響到電能的質(zhì)量。但由于余熱鍋爐的排煙溫度一般為200 ℃左右，其尾部受熱面常存在低溫腐蝕，尤其在低負(fù)荷工況下，腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重。低溫腐蝕大大降低了余熱鍋爐的壽命，爆管等事故也影響著玻璃的安全生產(chǎn)，本文針對(duì)余熱鍋爐的熱力系統(tǒng)構(gòu)成，對(duì)余熱鍋爐的煙氣成分以及低溫腐蝕機(jī)理進(jìn)行理論分析，并提出應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的方案。

1 余熱鍋爐熱力系統(tǒng)

余熱鍋爐的煙氣流程和火電廠的煙氣流程較為相似，其進(jìn)口溫度一般為500 ℃左右，而電站鍋爐的煙氣溫度可達(dá)1100℃左右；其排煙溫度為200℃左右，而電站鍋爐的排煙溫度大概在140℃左右；余熱鍋爐煙氣流量穩(wěn)定，而電站鍋爐煙氣體積流量隨負(fù)荷波動(dòng)較大。玻璃窯爐的煙氣由頂端進(jìn)入余熱鍋爐，煙氣依次流經(jīng)過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器，后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出鍋爐。汽水流程是鍋爐補(bǔ)水到凝汽器，經(jīng)由凝結(jié)水泵、除氧器、給水泵將水送到省煤器入口，省煤器將水送到汽包中，水經(jīng)下降管流到蒸發(fā)器入口，吸熱蒸發(fā)變成汽水混合物，經(jīng)上升管回到汽包中進(jìn)行汽水分離，蒸汽從汽包頂部流出經(jīng)過(guò)熱器加熱后成為過(guò)熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)做功，最后排至凝汽器。其熱力系統(tǒng)流程如圖1所示。余熱鍋爐的尾部受熱面指的一般是省煤器和蒸發(fā)器的尾部，由于尾部煙氣的溫度僅為200℃左右，很接近酸露點(diǎn)溫度，因此這個(gè)部位很容易發(fā)生低溫腐蝕。尤其在低負(fù)荷工況下，酸露點(diǎn)溫度會(huì)提高，腐蝕更加嚴(yán)重。一旦腐蝕導(dǎo)致省煤器管道泄漏，勢(shì)必導(dǎo)致停爐甚至停機(jī)，發(fā)電能力大大削弱。玻璃窯爐的生產(chǎn)也會(huì)十分被動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)須停機(jī)檢修，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。省煤器泄漏與飛灰濃度、煙氣流速、低溫腐蝕有關(guān)，本文將著重分析低溫腐蝕對(duì)尾部受熱面的影響。

圖1余熱鍋爐熱力系統(tǒng)圖

2 低溫腐蝕機(jī)理及優(yōu)化

2.1煙氣成分

當(dāng)前，各浮法玻璃生產(chǎn)線使用的玻璃窯爐的燃料也各不相同，有燃油爐、燃?xì)鉅t、燃煤爐三個(gè)類別。一般情況下余熱鍋爐進(jìn)口的煙氣焓值在1900～2300MJ，對(duì)于燃用不同燃料后的煙氣成分見(jiàn)表1[2-3]。

表1余熱鍋爐入口煙氣成分

煙氣成分 CO2（%） SO2（%） O2（%） N2（%） H2O（%）

天然氣 8～9.2 0.01～0.05 6～8 69～71 12.5～14

重油 8.4～9.6 0.08～0.13 6～8 72～75 8.5～9.6

發(fā)生爐煤氣 13～15.2 0.01～0.05 6～8 69～71 7.5～8

石油焦粉 18.9～23 12.3～14.2 6～8 76～77 2.2～2.5

焦?fàn)t煤氣 6.4～7.5 0.03～0.07 6～8 67～70 15～18.8

由表1可以看出，當(dāng)玻璃窯爐的燃料不同時(shí)SO2的濃度與H2O的濃度也有著很大差異，尤其是燃用石油焦粉時(shí)，SO2的濃度達(dá)到了13%左右，因此很容易造成尾部受熱面的低溫腐蝕。

2.2腐蝕原因

余熱鍋爐尾部受熱面腐蝕的原因有兩個(gè)：一個(gè)是煙灰中的堿金屬加速腐蝕；一個(gè)是煙氣中的SO3在溫度較低時(shí)與水蒸氣凝結(jié)形成硫酸霧滴。對(duì)于石油焦粉燃料的玻璃窯爐，燃料燃燒后的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐省煤器后，隨著煙氣溫度的進(jìn)一步降低，當(dāng)尾部受熱管束的溫度降低至酸露點(diǎn)附近時(shí)，硫酸蒸汽就會(huì)附著在管壁上，對(duì)管道進(jìn)行低溫腐蝕。硫酸蒸汽不斷在管壁凝結(jié)，發(fā)生氧化反應(yīng)生成FeSO4，F(xiàn)eSO4可以繼續(xù)吸收煙氣中的水分，最后形成腐蝕層脫離管壁，長(zhǎng)此以往，會(huì)產(chǎn)生爆管事故。對(duì)于玻璃窯爐燃用不同燃料后煙氣的酸露點(diǎn)見(jiàn)表2。

表2 不同燃料下玻璃窯爐煙氣的酸露點(diǎn)

燃料 酸露點(diǎn)（℃）

天然氣 130～140

重油 172～180

發(fā)生爐煤氣 155～165

石油焦粉 175～185

焦?fàn)t煤氣 160～175

對(duì)于煙氣中存在的大量堿金屬，其熔點(diǎn)一般在300 ℃以上，因此當(dāng)煙氣流經(jīng)尾部受熱面時(shí)，一部分堿金屬就會(huì)在管壁上沉積形成第一層灰[4]。第一層灰的粘結(jié)性很高，并可以與低溫腐蝕形成的FeSO4和Fe2（SO4）3發(fā)生化合反應(yīng)，其產(chǎn)物可以捕捉煙氣中的飛灰形成第二層灰。當(dāng)?shù)竭_(dá)省煤器尾部時(shí)，堿金屬沉積物與硫酸液滴、水蒸氣反應(yīng)生成的化合物具有更強(qiáng)的腐蝕性 ，對(duì)低溫腐蝕起到了推波助瀾的作用。

2.3優(yōu)化措施

針對(duì)在玻璃窯余熱鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕問(wèn)題，提出了以下優(yōu)化措施：

1）對(duì)于尾部受熱面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用耐磨管束，管道采用耐腐蝕的銅管、09CrCuSb合金鋼管或316L等材質(zhì)；

2）省煤器尾部受熱面的管壁溫度應(yīng)該比酸露點(diǎn)至少高10 ℃，因此可提高汽包壓力來(lái)提升尾部管束的管壁溫度；

3）對(duì)鍋爐給水進(jìn)行預(yù)加熱，提高給水溫度；

4）盡量采用天然氣等含硫量低的清潔燃料；

5）盡可能使余熱鍋爐在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，要采用合理手段提高排煙溫度，降低低溫腐蝕發(fā)生的可能性。

3 結(jié)論

浮法玻璃生產(chǎn)線中的玻璃窯余熱鍋爐的排煙溫度在200 ℃左右，其省煤器尾部經(jīng)常發(fā)生爆管事故，尤其是余熱鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷工況下運(yùn)行，這種事故會(huì)更加常見(jiàn)。本文首先分析了余熱鍋爐的煙氣流程、汽水流程，對(duì)玻璃窯爐燃用不同燃料后的煙氣成分、酸露點(diǎn)等進(jìn)行了研究，從而得出了應(yīng)對(duì)低溫腐蝕的優(yōu)化措施，為余熱鍋爐尾部受熱面的設(shè)計(jì)、改造奠定了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[4] 李志偉，張波，何宏舟. 1200t/d玻璃窯余熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)選型[J].電站系統(tǒng)工程，2013，29（03）：79+81.endprint