空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕 1. 低溫腐蝕機(jī)理 燃料中的硫在燃燒后生成二氧化硫(SO2)，其中有少量的SO2(只占SO2的1％左右)又會(huì)進(jìn)一步氧化而形成三氧化硫(SO3)。由于三氧化硫在煙氣中存在，則使煙氣的露點(diǎn)溫度升高，即三氧化硫和煙氣中水蒸氣化合，生成硫酸蒸汽，露點(diǎn)溫度大為升高。當(dāng)含有硫酸蒸汽的煙氣流經(jīng)低溫受熱面(空氣預(yù)熱器)，受熱面金屬壁溫低于硫酸蒸氣的露點(diǎn)時(shí), 則在受熱面金屬表面結(jié)硫酸露(也即在預(yù)熱器低溫冷端波紋板上結(jié)硫酸露)，并腐蝕受熱面金屬。 蒸汽開始凝結(jié)的溫度稱為露點(diǎn)，通常煙氣中水蒸氣的露點(diǎn)稱為水露點(diǎn)；煙氣中硫酸蒸氣的露點(diǎn)稱為煙氣露點(diǎn)(或酸露點(diǎn))。 水露點(diǎn)取決于水蒸氣在煙氣中的分壓力，一般為30-60℃，即使煤中水分很大時(shí)，煙氣水露點(diǎn)也不超過66℃。一旦煙氣中含SO3氣體，則使煙氣露點(diǎn)大大升高，如煙氣中只要含有0.005％(50ppm)左右的SO3，煙氣露點(diǎn)即可高達(dá)130-150℃或以上。 2. 低溫腐蝕危害 強(qiáng)烈的低溫腐蝕會(huì)造成空氣預(yù)熱器熱面金屬的破裂，大量空氣漏進(jìn)煙氣中，使得送風(fēng)燃燒惡化，鍋爐效率降低，影響回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器傳熱效率，同時(shí)腐蝕也會(huì)加重積灰，使煙風(fēng)道阻力加大，影響鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 3. 預(yù)防和減輕低溫腐蝕的主要措施 1) 減少三氧化硫的量，這樣不但露點(diǎn)溫度降低，而且減少了酸的凝結(jié)量，使腐蝕減輕；燃料脫硫，低氧燃燒，加入添加劑等方法。 2) 提高空氣預(yù)熱器冷端的壁溫，使其壁溫高于煙氣酸露點(diǎn)溫度，至少應(yīng)高于腐蝕速度最快時(shí)的壁溫。實(shí)現(xiàn)后一途徑的方法有熱風(fēng)再循環(huán)，加裝暖風(fēng)器等方法。 a.采用熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng) 采用熱風(fēng)再循環(huán)的目的在于提高冷端傳熱元件的金屬壁溫，以使煙氣露點(diǎn)溫度低于冷端傳熱元件的金屬壁溫，不使煙氣出現(xiàn)結(jié)露，從而能防止或減輕金屬的腐蝕。 熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)是利用熱風(fēng)道與送風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)管之間的壓差，將空氣預(yù)熱器出口的熱空氣，經(jīng)熱風(fēng)再循環(huán)管送一部分熱風(fēng)回到送風(fēng)機(jī)的入口，以提高空氣預(yù)熱器的進(jìn)口空氣溫度。熱風(fēng)再循環(huán)只宜將預(yù)熱器進(jìn)口的風(fēng)溫提高到50—65℃，否則會(huì)使排煙溫度升高和風(fēng)機(jī)耗電量增加，使鍋爐經(jīng)濟(jì)性下降。 b.暖風(fēng)器 對(duì)于大容量鍋爐，尤其是燃用含硫量較高的煤種，常采用暖風(fēng)器預(yù)先加熱空氣的方法來提高空氣預(yù)熱器的進(jìn)風(fēng)溫度。 暖風(fēng)器為汽-氣熱交換器，它是利用蒸汽(在管內(nèi)流動(dòng))的熱量來加熱進(jìn)入空氣預(yù)熱器的冷風(fēng)(在暖風(fēng)器管外流動(dòng))，使之達(dá)到所要求的溫度。通常使用暖風(fēng)器可將空氣溫度提高到80℃左右(實(shí)際上沒有加熱到此溫度)，在一般情況下，已能對(duì)預(yù)防低溫腐蝕產(chǎn)生良好的效果。 暖風(fēng)器的汽源有兩處：一是啟動(dòng)鍋爐來，機(jī)組啟動(dòng)或全廠停用時(shí)供汽；二是再熱蒸汽冷段來汽，經(jīng)減溫減壓后引入暖風(fēng)器系統(tǒng)。 c.采用耐腐蝕較好的金屬材料 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)中常用抗腐蝕的措施。采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器本身就是一個(gè)減輕腐蝕的措施，因它在相同的煙溫和空氣溫度下，其煙氣側(cè)受熱面壁溫較管式空氣預(yù)熱器高，這對(duì)減輕低溫腐蝕有好處；同時(shí)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的傳熱元件沿高度方向都分為三段，即熱段、中間段、冷段，其中冷段最易受低溫腐蝕。從結(jié)構(gòu)上將冷端和不易受腐蝕的熱段和中間段分開的目的在于簡(jiǎn)化傳熱元件的檢修工作，降低維修費(fèi)用，當(dāng)冷端的波形板被腐蝕后，只需更換冷端的蓄熱板。另外，為了增加冷端蓄熱板的抗腐蝕性常采用耐腐蝕的低合金鋼制成，而且較厚，一般在1.2mm。另外在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中，煙氣和空氣交替沖刷受熱面。當(dāng)煙氣流過受熱面時(shí)，若壁面溫度低于煙氣露點(diǎn)，受熱面上將有硫酸凝結(jié)，引起低溫腐蝕。但當(dāng)空氣流過受熱面時(shí)，因空氣中沒有硫酸蒸汽，且空氣中水蒸氣的分壓力低，則凝結(jié)在受熱面上的硫酸將蒸發(fā)。因此當(dāng)空氣流經(jīng)受熱面時(shí)，硫酸的凝結(jié)量不增加，反而減少，從而降低腐蝕。 d.裝設(shè)吹灰器 受熱面壁上發(fā)生積灰，它將會(huì)吸附煙氣中的水蒸氣、硫酸蒸氣以及其它有腐蝕性氣體，將使它們有充分的時(shí)間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕的加劇。因此，裝設(shè)吹灰器并合理進(jìn)行吹灰可減輕受熱面的積灰，從而對(duì)改善低溫腐蝕起到一定的輔助作用。 3) 運(yùn)行中防止低溫腐蝕的措施 a.采用低氧燃燒?？梢詫煔庵蠸O3大量降低，煙氣露點(diǎn)下降，腐蝕速度減小，但是化學(xué)未完全燃燒有增加，但是排煙損失減少，鍋爐效率稍有增加。 b.控制爐膛燃燒溫度水平，減少SO3的生成量。 c.定期吹灰，利于清除積灰，又利于防止低溫腐蝕。 d.定期沖洗。如空預(yù)熱器冷段積灰，可以用堿性水沖洗受熱面清除積灰。沖洗后一般可以恢復(fù)至原先的排煙溫度，而且腐蝕減輕。 e.避免和減少尾部受熱面漏風(fēng)。因漏風(fēng)，受熱面溫度降低，腐蝕加速。特別是空氣預(yù)熱器漏風(fēng)，漏風(fēng)處溫度大量下降，導(dǎo)致嚴(yán)重的低溫腐蝕。 總之，空預(yù)熱器的低溫腐蝕產(chǎn)生的主要原因是燃料中的硫燃燒生成SO2，其中部分氧化形成SO3。由于SO3的存在，使煙氣的露點(diǎn)升高，當(dāng)遇低溫受熱面時(shí)結(jié)露，并腐蝕金屬。影響腐蝕速度的因素有：硫酸量、濃度和壁溫。預(yù)防低溫腐蝕的措施是采用熱風(fēng)再循環(huán)，加裝暖風(fēng)器。