鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕分析及預防

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1、鍋爐尾部受熱面低溫露點腐蝕分析及預防徐州天能姚莊煤矸石熱電有限公司孫樂場[摘要]借徐州天能姚莊熱電公司鍋爐尾部受熱面腐蝕一事，分析了煙氣中SO3的形成和硫酸蒸汽的凝結是工業(yè)鍋爐運行時低溫段受熱面管道腐蝕發(fā)生的根本原因。介紹了低溫受熱面管道的腐蝕過程，并對降低腐蝕提出了可行的預防措施[關鍵詞]省煤器空預器腐蝕露點措施0引言響應節(jié)能減排、資源綜合利用號召，徐州天能姚莊熱電公司3臺SHF20-2.45/400-SⅡ型燃煤鍋爐技改為SHS20-2.45/400-QJ型燃焦爐煤氣鍋爐。運行一年后，3臺爐空預器、省煤

2、器出現(xiàn)不同程度的損壞。經檢查分析省煤器、空氣預熱器的損壞，低溫露點腐蝕是主要原因，在受熱面的溫度低于煙氣的露點時，煙氣中的水蒸氣和硫燃燒后生成的三氧化硫結合成的硫酸會凝結在受熱面上，嚴重地腐蝕受熱面。1低溫腐蝕機理1.1三氧化硫及硫酸的生成焦爐煤氣中含有硫，硫與空氣中的氧氣作用生成SO2，在爐膛內SO2繼續(xù)被氧化，生成SO3，SO3與水蒸氣結合生成硫酸蒸氣的概率很大，硫酸蒸氣將在溫度比較低的空氣預熱器上凝結。硫酸濃度為零時，純水沸點為45.45℃，隨濃度增高，沸點也隨之升高。煙氣中只要含有少量硫酸蒸氣，就

3、會使露點大大超過純水的露點；當硫酸蒸氣的濃度為10%時，露點可達190℃左右。盡管煙氣中硫酸蒸氣的濃度很低，凝結下來的液體中的硫酸濃度卻可以很高。因此，必須嚴格控制煙氣中SO3含量，即控制燃料中的硫含量。1.2　三氧化硫的生成及轉化率的確定　　煙氣中三氧化硫生成的機理極其復雜。一般以為一部分是在工藝生產過程中產生的，一部分是在尾部煙道中產生的?！　≡诠に嚿a過程中，主要是原子氧的作用而生成三氧化硫，而原子氧主要是在燃燒反應中形成的。如：CO＋O2→CO2＋OH＋O2→OH＋O這些原子氧很活潑，容易將二氧化

4、硫轉化成三氧化硫。另外，氧分子、二氧化碳等氧化物在爐子高溫輻射下，其中一部分也會分解原子氧而使二氧化硫轉化成三氧化硫?！　‘攭毫σ欢〞r，二氧化硫轉化成三氧化硫的平衡曲線如圖1所示。從該圖可以看出低溫時對轉化成三氧化硫有利。在850℃以上的高溫下，三氧化硫幾乎不產生。在溫度相同時，壓力升高會增加向三氧化硫方面的轉化?！　D1　SO2、SO3平衡狀態(tài)1.3硫酸蒸汽的酸露點溫度的計算　　煙氣中不但有三氧化硫，而且有水蒸汽，它們相互作用而生成硫酸蒸汽。如果管壁溫度低于某一數(shù)值，硫酸蒸汽就會在管壁上凝結并產生腐蝕。

5、這一數(shù)值就稱為硫酸蒸汽的酸露點溫度。硫酸蒸汽的酸露點溫度主要取決于煙氣中三氧化硫和水蒸汽的含量，一般可按下述方法確定?！　煔庵辛蛩岬馁|量濃度按下式計算：C=98×VSO3/(80×VSO3＋18×VH2O)(1)VSO3＝K×VSO2(2)式中：VSO3—煙氣中SO3的容積份額，%；VH2O—煙氣中H2O的容積份額，%；VSO2—煙氣中SO2的容積份額，%；K—煙氣中SO2轉化為SO3的轉化率，%；C—煙氣中硫酸的質量濃度，%。煙氣中水蒸汽和三氧化硫分壓之和按下式計算：PH2O＋SO3＝（B－P／13.

6、6)(VSO3＋VH2O）／100(3)式中：B—鍋爐安裝處大氣壓力，Pa；P—鍋爐入口處煙氣負壓，Pa；PH2O＋SO3—煙氣中水蒸汽和三氧化硫分壓之和，Pa?！　「鶕﨏及PH2O＋SO3之值可從圖2查出酸露點溫度。圖2　在汽相中硫酸濃度和露點之間的關系1.4腐蝕速率和低溫腐蝕規(guī)律影響金屬腐蝕速度主要有凝結的酸量、酸露的濃度和金屬壁溫三個因素。當壁溫較高，稍低于露點時，壁面凝結的酸量很少，腐蝕速度很慢。隨著壁溫降低，凝結酸量增加，腐蝕速度顯著增加。通常最大腐蝕點的壁溫比露點約低20～45℃。當壁溫進一步

7、降低時，凝結的酸量已足夠，此時腐蝕速度與酸濃度幾乎無關，而僅僅取決于壁溫。隨著壁溫的降低，酸露中酸濃度也隨之降低。雖然酸露中酸濃度的降低使腐蝕速度增加，但壁溫對腐蝕速度的影響大于酸濃度對腐蝕速度的影響，因此腐蝕速度下降。下降至一定程度后，由于濃度的影響超過了壁溫的影響，隨著壁溫的降低，腐蝕速度又加快。2影響低溫腐蝕的因素上面的分析可看出，低溫腐蝕的根本原因是煙氣中含有SO3。據低溫露點腐蝕機理，影響SO3生成的因素主要有：燃料中的硫含量、過?？諝庀禂?shù)、金屬管壁溫度、燃燒工況及水蒸氣含量等。2.1燃料中的硫

8、含量燃料中含硫越多，生成的SO3也越多，露點就越高，當燃料的硫含量為1%時，SO3濃度已超過腐蝕危險濃度的下限，與此相應，露點則提高到130℃左右。當硫含量為0.2%～0.5%時，露點溫度接近水蒸氣的凝結溫度，增大了換熱器表面積灰及硫酸生成的概率。2.2尾氣中的氧含量過剩氧的存在是使SO2氧化成SO3的基本條件?？諝膺^剩系數(shù)越大，過剩氧越多，SO3也越多。隨著空氣過剩系數(shù)的降低，煙氣中的SO3濃度顯著減少，接近或小于腐蝕危險濃