余熱鍋爐省煤器泄露原因分析及預(yù)防措施

聞強(qiáng)

摘 要：隨著能源緊缺度不斷增加，給各生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。提高能源利用率，減少能源損耗成為企業(yè)減少生產(chǎn)成本，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益的新途徑。余熱鍋爐是企業(yè)應(yīng)用較為廣泛的節(jié)能設(shè)備之一，本文將就余熱鍋爐省煤器泄漏產(chǎn)生原因及其預(yù)防措施展開相關(guān)討論，希望能引起讀者的共鳴。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；省煤器；疲勞過度；管道質(zhì)量；低溫腐蝕

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)能源的需求量不斷增多，各生產(chǎn)領(lǐng)域的能耗及排放量與日俱增，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)，也引發(fā)了環(huán)境問題，因此提高能源利用率和能源節(jié)約的話題逐漸受到人們的廣泛重視。余熱鍋爐是回收各類余熱，提高能源利用率的常用設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中由于受熱面部位灰塵積累、磨損、省煤器腐蝕等問題，常會(huì)影響余熱鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。尤其是省煤器的泄漏問題，一旦發(fā)生將直接影響余熱回收系統(tǒng)的正常運(yùn)行，了解省煤器泄漏原因，如何采取有效措施防止省煤器泄漏是本文要討論的主要問題。

1 省煤器泄漏原因

1.1 疲勞損壞 省煤器的疲勞損壞主要是由于在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)工藝的實(shí)際值低于設(shè)計(jì)值，使余熱鍋爐的蒸發(fā)量減少，這就直接導(dǎo)致省煤器的給水速度和給水量的降低，使省煤器的出水溫度幾乎達(dá)到沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生的氣水混合物較多。這種氣水混合物在豎直管道中分布較為均勻，但在水平管道中則會(huì)出現(xiàn)分層。由于水的密度大，一般在管道的下層，而蒸氣密度小，則分布在管道的上層。在這種狀態(tài)下，只有加速攪動(dòng)才能使氣、液兩態(tài)的水分呈均勻分布狀態(tài)，而降低攪拌速度則會(huì)加速管道的疲勞泄漏。

1.2 管道質(zhì)量 管道質(zhì)量方面主要表現(xiàn)為蛇形管道質(zhì)量不高和管道焊接質(zhì)量不好兩方面，首先，中低壓鍋爐用鋼管自身質(zhì)量不穩(wěn)定，可能會(huì)在使用過程中出現(xiàn)孔洞，造成管道損壞；另一方面管道的焊接質(zhì)量不合格，一旦出現(xiàn)泄漏，就會(huì)使煙氣從焊口處逸出，腐蝕焊口附近的管道外表面，加快管道的泄漏。

1.3 低溫腐蝕 隨著能源開采難度的加大，當(dāng)前使用的燃料能源中硫（S）的含量越來越高，這就導(dǎo)致燃料燃燒產(chǎn)物中二氧化硫（SO2）含量也逐漸增多，在一定的條件下，二氧化硫會(huì)被再次氧化生產(chǎn)三氧化硫（SO3），三氧化硫與煙氣中含有的水分結(jié)合形成硫酸蒸汽，對(duì)煙氣的露點(diǎn)影響較大。研究表明，當(dāng)煙氣中含有極少量的硫酸蒸汽時(shí)，煙氣露點(diǎn)就可達(dá)到100℃以上。若給水溫度低的省煤器受熱面的溫度低于煙氣的露點(diǎn)，就會(huì)使煙氣中的硫酸蒸汽遇冷液化凝結(jié)在省煤器的受熱面，二者發(fā)生反應(yīng)造成省煤器腐蝕。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，硫酸在高濃度時(shí)可與金屬鈍化，當(dāng)濃度較低時(shí)，反應(yīng)速率反而加快。隨著煙氣的流動(dòng)，煙氣中水蒸氣不斷液化，稀釋了受熱面上的硫酸含量，加速了硫酸與省煤器受熱面的反應(yīng)；除濃度影響外，溫度也會(huì)影響反應(yīng)速率，這是因?yàn)闇囟雀邥r(shí)，硫酸含量高，反應(yīng)速率慢；而溫度較低時(shí)，硫酸含量減少，反應(yīng)速率反而加快。

2 省煤器泄漏故障的預(yù)防措施

2.1 管道疲勞運(yùn)行的預(yù)防措施 管道疲勞運(yùn)行的預(yù)防主要通過科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)余熱鍋爐時(shí)，應(yīng)將省煤器內(nèi)水流速度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，一般可設(shè)計(jì)為1m/s，在這個(gè)速度下可有效避免管道的疲勞運(yùn)行。沸騰式省煤器在內(nèi)部水速為1m/s時(shí)，可將生成的氣泡帶走，減少了管內(nèi)汽水混合物分層導(dǎo)致的管道疲勞運(yùn)行；非沸騰式省煤器的出水溫度為80℃時(shí)，水流方向向上，此時(shí)的水速度可控制為0.5m/s以上。

2.2 管道質(zhì)量的提升 余熱鍋爐沒有備用設(shè)備，一旦發(fā)生泄漏就需要停爐，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，提升設(shè)備的質(zhì)量十分必要。高壓鍋爐無縫鋼管20G的使用材料為優(yōu)勢(shì)碳素鋼，出廠時(shí)經(jīng)過水壓試驗(yàn)、渦流探傷檢驗(yàn)等系列性能測(cè)試，大大減少了管道質(zhì)量問題；管道焊接方面可利用新型的無損探傷檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊接口進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，確保管道焊接處的質(zhì)量。

2.3 管道低溫腐蝕的預(yù)防措施 管道低溫腐蝕的預(yù)防需要對(duì)生產(chǎn)中產(chǎn)生的煙氣露點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，一般利用煙氣露點(diǎn)儀即可完成準(zhǔn)確測(cè)量。省煤器受熱面的壁面溫度主要由管道給水溫度決定，管內(nèi)水溫比管壁溫度高大約5-10℃，因此提高省煤器壁面溫度的最有效措施是提高管道給水溫度，也就是說省煤器管內(nèi)的給水溫度超過煙氣露點(diǎn)溫度時(shí)，就可降低煙氣中水和硫酸蒸汽的液化，減少低溫腐蝕，但這種做法需要消耗大量的成本，與能源回收利用，減少能源損耗，節(jié)約生產(chǎn)成本的設(shè)計(jì)相矛盾。

在對(duì)省煤器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先檢測(cè)煙氣的露點(diǎn)溫度，根據(jù)露點(diǎn)溫度對(duì)省煤器管內(nèi)的給水溫度進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，然后確定給水溫度，達(dá)到節(jié)約成本和降低腐蝕的目標(biāo)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知，一般鍋爐給水溫度可設(shè)計(jì)為122℃，此時(shí)管壁的溫度在127-132℃范圍內(nèi)，這種設(shè)計(jì)條件下可使煙氣中硫酸含量在70%以上，減少對(duì)鋼材管道的腐蝕。

省煤器管道給水溫度的提升方法有噴射法和除氧器壓力增高法兩種。第一種是將省煤器出口熱水噴射到入口，達(dá)到預(yù)熱給水的效果，該方法操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行效果較好，但無法大幅度提升給水溫度，同時(shí)對(duì)水泵揚(yáng)程和省煤器阻力的要求較高；水泵揚(yáng)程要有富余，而省煤器阻力不能過大。另外，當(dāng)煙氣量或溫度發(fā)生變化時(shí)，噴射器的工作狀況就會(huì)受到影響，致使省煤器的給水溫度不穩(wěn)定，影響整個(gè)節(jié)能系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第二種方法是通過除氧器將給水直接輸送到省煤器，除氧器工作壓力提高，給水溫度隨之提高。除氧器有壓力式和大氣式，前者投資成本較高，但出水溫度較為穩(wěn)定，負(fù)荷的變化不會(huì)影響給水溫度。

在實(shí)際生產(chǎn)中，若使用噴射法或除氧器提升給水溫度前應(yīng)先停爐48h，對(duì)省煤器進(jìn)行徹底的清洗，防止管壁附著的濃硫酸在吸收空氣中水分后稀釋，加速受熱面的腐蝕速度。低溫腐蝕是省煤器管道泄漏的主要原因之一，對(duì)省煤器的給水溫度進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，可有效預(yù)防低溫腐蝕。

3 結(jié)語

余熱鍋爐是生產(chǎn)企業(yè)中重要的節(jié)能措施，可有效減少生產(chǎn)中能源耗費(fèi)，提高能源利用率，為企業(yè)節(jié)約大量的生產(chǎn)成本。在余熱回收利用過程中，由于管道疲勞運(yùn)行、管道質(zhì)量和低溫腐蝕等原因可能會(huì)引起省煤器泄漏，影響生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，采取科學(xué)、合理的預(yù)防措施，能有效降低余熱鍋爐省煤器泄漏故障的發(fā)生概率，保障能源利用率的最大化。

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