淺析燃煤鍋爐省煤器腐蝕的原因及預(yù)防措施

董小明

摘 要：以某供熱企業(yè)燃煤鍋爐使用過程中省煤器的腐蝕情況為例，通過查找省煤器腐蝕的各種原因，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；省煤器；低溫腐蝕；空氣預(yù)熱器

中圖分類號：TG172 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.155

省煤器是鍋爐的重要組成部分，通常布置在鍋爐尾部的煙道內(nèi)。給水進(jìn)口在省煤氣管組下方，出水口在上方，水在省煤器內(nèi)自下而上流動，與煙道內(nèi)自上而下流動的煙氣流向相反，形成逆流式熱交換，以吸收低溫?zé)煔獾臒崃浚档蜔煔獾呐艧煖囟?，從而達(dá)到節(jié)約能源、提高鍋爐效率的目的。

低溫腐蝕經(jīng)常發(fā)生于空氣預(yù)熱器上，但由于受工作環(huán)境等因素的影響，省煤器也經(jīng)常出現(xiàn)低溫腐蝕現(xiàn)象。一旦省煤器滲漏，將會給鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運行帶來危害。

1 情況回顧

某供熱企業(yè)于2009年從某鍋爐廠購買了4臺64 MW熱水鍋爐，并于2010-11正式投入運營。

2011-12-05，使用頻率較高的2#爐首次發(fā)生省煤器蛇形管束漏水情況。隨著供暖的推進(jìn)，該爐多次漏水，在截斷盲死8支管束后仍有2處漏水。2012年年初，1#、3#、4#爐相繼出現(xiàn)漏水情況，同時檢測到2#爐省煤器第3組蛇形管壁厚已減至2 mm，腐蝕比較嚴(yán)重。在多方協(xié)調(diào)下，于2012-06，鍋爐廠家在停爐檢修期對4臺鍋爐的省煤器進(jìn)行了維修改造。改造內(nèi)容主要包括更換2#爐省煤器第4組管束，更換3#爐省煤器，更換4#爐省煤器并減少一半管束。

2013年年初，在第3個采暖季運行即將結(jié)束時，2#爐省煤器第4組蛇形管有3支管束漏水，鍋爐廠家再次對其進(jìn)行了維修改造。

2013年年末，在第4個采暖季運行開始僅1個多月后，1#、2#爐省煤器蛇形管束再次出現(xiàn)多處漏水的情況，并最終導(dǎo)致該號鍋爐在采暖期被迫停止使用。

供熱企業(yè)與鍋爐廠家通過對3個采暖季漏水情況進(jìn)行分析，得出了一致結(jié)論，即省煤器漏水是低溫腐蝕所致，但對于低溫腐蝕的原因，雙方則各執(zhí)一詞。下面結(jié)合該供熱企業(yè)鍋爐省煤器的腐蝕情況對低溫腐蝕原因進(jìn)行初步分析與探討。圖1所示為鋼管式省煤器的結(jié)構(gòu)。

2 影響低溫腐蝕的因素

2.1 燃煤含硫量

我國各地的煤含硫量差別較大，西南的煤含硫量一般在3%～5%之間，高的可達(dá)7%以上；而西北和東北的煤含硫量較低，在0.3%～0.5%之間。該供熱企業(yè)的煤炭來源主要為阜新、遼源等地的國有煤礦，煤種為Ⅱ類煙煤，具體煤質(zhì)分析如表1所示。

對于民用燃煤（即不屬于電廠燃煤），國家要求原煤含硫量低于0.7%，高于這個數(shù)值的要先脫硫才能使用?？紤]到節(jié)約運行成本，該供熱企業(yè)在供暖期內(nèi)并未將鍋爐脫硫除塵系統(tǒng)全天候投入使用，造成脫硫不完全，直接導(dǎo)致排煙中硫含量過高。

2.2 給水和排煙溫度

為節(jié)省燃煤，該供熱企業(yè)使鍋爐一直處于低溫運行狀態(tài)。給水和排煙溫度低是造成省煤器腐蝕的主要原因。給水溫度低使得省煤器的管壁溫度下降。當(dāng)管壁溫度低于煙氣的酸汽露點時，酸汽便凝結(jié)在省煤器管壁上，且與飛灰黏合在一起，不斷腐蝕省煤器。

2.3 磨損

燃煤鍋爐尾部內(nèi)部是高溫、高壓或超高壓的氣和水，而外部是含有固體顆?；蚋g成分的高溫?zé)煔猓@就對受熱面造成了沖擊，切削磨損，尤其是當(dāng)燃煤灰分含量較高時，尾部受熱面的煙氣溫度較低，煙氣中的灰粒較硬，磨損突出。這種磨損加劇了省煤器的腐蝕。

2.4 燃燒工況

據(jù)調(diào)查，該供熱企業(yè)鍋爐燃料和空氣的混合不均勻，爐膛內(nèi)某些部位缺氧，造成不完全燃燒，而其他部位因空氣過剩而生成大量的SO。

2.5 積灰

經(jīng)檢查，省煤器蛇形管外壁腐蝕為潰瘍性凹腐蝕，部分蛇形管外表面有較厚的玄色氧化鐵。在檢修、清理工作中發(fā)現(xiàn)蛇形管間有積灰，煙灰中含有灰白或微黃色的結(jié)晶物。這些結(jié)晶物極易溶于水，其水溶液的pH值為3～5，呈強酸性。因此，如果不經(jīng)常清理積灰，使積灰沉積在管間，就會加劇省煤器蛇形管的腐蝕；加之該供熱企業(yè)省煤器蛇形管安裝節(jié)距（s1，s2）過?。ü芷らg距為3～10 mm，設(shè)計間距為20 mm），受熱面嚴(yán)重積灰并無法清理（約有60%的間隙堵塞無法清理），嚴(yán)重降低了鍋爐出力和熱效率，并加劇了管壁腐蝕。

2.6 產(chǎn)品材質(zhì)

省煤器按材質(zhì)不同可分為鑄鐵式和鋼管式。鑄鐵式省煤器

壁厚、硬度高，表面有一層鑄皮，因而耐磨損、耐腐蝕，使用壽命長。但其加工復(fù)雜，造價高，維修工作量大，不耐水擊，不能用作沸騰式省煤器，因此多用于沒有除氧器或除氧系統(tǒng)不完善的小型鍋爐上。鋼管式省煤器制造工藝簡單，造價低，安裝方便，維修工作量小，可承受水擊，因此，沸騰式省煤器必須用鋼管制作。但其耐磨性、耐腐蝕性較差，壽命較鑄鐵式短，多用于除氧系統(tǒng)完善的大中型鍋爐上。本文提及的供熱企業(yè)所購買的鍋爐省煤器為鋼管式省煤器，使用的是20#鍋爐鋼管，耐磨性和耐腐蝕性較鑄鐵式省煤器均差一些。

3 預(yù)防措施

通過對以上低溫腐蝕影響因素的分析可知，提高燃煤質(zhì)量可以有效預(yù)防鍋爐省煤器低溫腐蝕，即提高燃煤質(zhì)量，降低燃煤含硫量，減少燃煤中的雜質(zhì)，降低煙氣中的含硫量，從而降低低溫腐蝕概率；同時，降低灰分可以使摩擦腐蝕概率降低。另外，將省煤器蛇形管的安裝節(jié)距控制在合理范圍內(nèi)，并將叉排布置改為順排布置，以方便清理積灰，避免出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。省煤器蛇形管腐蝕不可能完全避免，但加強鍋爐在使用期、停爐期的管理和保養(yǎng)，可以在一定程度上降低省煤器腐蝕概率，延長鍋爐省煤器的使用壽命。

4 結(jié)束語

省煤器低溫腐蝕最主要的機(jī)理是硫化物露點腐蝕。要解決鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕問題，首先需要將燃料的含硫量控制在0.7%以下。從運行調(diào)整角度考慮，采用低氧燃燒控制方式，合理控制煙氣含氧量，優(yōu)化燃燒工況，可以降低省煤器腐蝕概率；冬季投入熱風(fēng)再循環(huán)，使排煙溫度不低于140 ℃，同時，在檢修期對尾部受熱面進(jìn)行吹灰清理，必要時，更換或應(yīng)用新材料進(jìn)行技術(shù)改造，以提高尾部受熱面的抗腐蝕能力。

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〔編輯：劉曉芳〕