论文部分内容阅读
【摘 要】本文对锅炉尾部受热面的低温腐蚀机理及影响低温腐蚀的因素进行了较为详细的分析，并针对性的提出了几种防腐措施，其中重点介绍了耐蚀性能优异的搪瓷材料的应用，以及本厂1#燃气锅炉空预器针对低温腐蚀进行的改造，通过改造使锅炉实现了长周期稳定运行。
【关键词】燃气锅炉；搪瓷；低温腐蚀
0.前言
兰州石化公司动力厂有3台75t/h中压蒸汽锅炉，锅炉为单锅筒自然循环锅炉，其中1#、3#锅炉为燃气锅炉，燃料为炼厂生产的副产品干气，干气不足时掺烧天然气，2#锅炉为一台油气混烧锅炉，正常情况下燃烧干气和天然气的混合气，天然气不足时，燃用抽出油。由于燃料前期脱硫不足，燃料中含有的硫分很多，对我厂燃气锅炉造成的低温腐蚀非常严重。每年在锅炉检修期间都会更换空气预热器的换热管束，不仅增加了每年的维修成本，而且经常因为排烟温度过低、换热管束漏风导致风机负荷增加。多次的非计划停工导致厂区中压蒸汽供应经常出现波动，在一定程度上影响炼油装置的长期稳定运行，所以，防止燃气锅炉的低温腐蚀就成为了我厂确保锅炉长周期平稳运行的一个基本条件。
1.锅炉低温腐蚀的影响因素
1.1烟气中氧含量的大小
烟气中的含氧量是使SO2生成SO3的基本条件，含氧量越多，SO3的生成量也就越多。因此降低烟气中的含氧量就可以有效地减少锅炉低温腐蚀。而且烟气中的含氧量越少，烟气酸露点也就越低。
1.2燃料中的硫含量大小
燃料中的硫可以说是导致锅炉低温腐蚀的根本因素，燃气锅炉的燃料中，天然气、瓦斯、干气中都含有很多的H2S，而且燃料中硫含量越高，造成低温腐蚀的程度也就越严重。有实验研究得出，当硫含量在1%-5%时，含硫量每增加1%，露点约升高4℃。烟气中的酸露点升高，从而导致低温腐蚀的程度加剧。
1.3锅炉负荷的影响
不管燃烧何种材料，锅炉负荷的高低直接影响到烟气中SO3的浓度，锅炉负荷越高，SO3的浓度和烟气露点也就会越高，这是因为锅炉负荷的升高使炉膛温度也会升高，这样有利于SO3生成，低温腐蚀的程度也就越严重。
1.4吹灰对于低温腐蚀的影响
烟气中常含有过氧化物。这些过氧化物都是良好的催化剂，当这些过氧化物附在管壁上时，对于形成SO3都有很大的催化作用，加速了SO3了生成。
1.5水蒸汽分压的影响
水蒸汽分压力越大，表示烟气中的水蒸汽量越多。在同样温度和SO3含量的条件下，所形成的硫酸蒸汽也就越多，与此相应的烟气露点也有所升高。
2.减缓锅炉低温腐蚀的措施
2.1低氧燃烧
低氧燃烧要求锅炉平稳运行的前提下，悉心调节，在我厂锅炉装置中，员工通过调节火嘴风门，引、送风机风门保持一个允许的低氧环境，既提高了锅炉的热效率，还能有效地减缓锅炉的低温腐蚀。
2.2适当提高受热面壁温
一般采取空气侧安装暖风器或者进行热风再循环的方式来提高空预器冷端壁面温度。我厂2#、3#锅炉在空预器进口处均装置有暖风器，采用低压蒸汽作为热源，有效地提高了低温受热面的壁温，在一定程度减轻了锅炉尾部受热面的低温腐蚀。
2.3使用耐腐蚀的材料
由于受到燃料和锅炉热效率的影响，控制含硫量和提高受热面壁温的方法或多或少都有它的局限性，减轻锅炉低温腐蚀的效果也很有限，随着材料技术的日新月异的发展，适用耐腐蚀的材料和涂料，逐渐成了防治锅炉低温腐蚀的主要方法，也取得了很好的效果。而现今，减轻锅炉低温腐蚀的应用最广泛的材料就是搪瓷管。
3.我廠燃气锅炉空预器改造
我厂燃气锅炉空预器的改造，就是采用了耐腐蚀的外镀搪瓷管作为换热管，2007年10月对1#锅炉底层空预器进行了更换，使用情况一直良好，今年5月对热效率进行检测时，发现烟气中含氧量增加，6月份停运1#锅炉，检修空预器。空预器自更新到再次检修总计18个月，初步统计累计运行时间大约9000个小时，从今年1#锅炉检修过程中检查换下后的空预器管来看，在未腐蚀的区域内（占大部分面积）搪瓷管表面基本完好如初，且因其较为光滑，很少有积灰；而腐蚀的区域（占局部）多在与管板安装端，搪瓷管腐蚀区域表面全部出现均匀或严重的坑蚀穿孔现象。现场检查分析认为，腐蚀原因主要是钢管在搪瓷时表面酸洗及对钢管表面的杂物、点坑未能彻底处理好，因而造成点蚀，个别管甚至搪瓷全部剥落。综合分析认为，搪瓷管只要保证较好的搪瓷质量和钢管搪瓷前的表面处理质量，采用较好的组装工艺，则其防腐寿命应能在3-5年之间。另外，只有对碳钢搪瓷管的技术指标和工艺质量进行严格把关，安装搬运时，还要注意不要碰撞、砸伤搪瓷管，确保防腐面的完好无损，才能达到防腐的目的。
以前的空气预热器基本上都是采用两端固定管板焊接结构，但当换热管改为搪瓷管后，焊接管箱时弧焊热对搪瓷表面的灼伤就尤为突出，即使采用湿布包敷，但也难保证管子表面不被灼伤。因此，在改进中，决定采用两端管板固定方式，用8根厚壁搪瓷管焊接成管箱骨架，以确保管箱外形尺寸，换热管束则为薄壁管通过密封件来进行两端固定。这样就基本上保证了管箱的尺寸和解决了换热管的固定、密封和抽换问题。
在查看原有的空预器检修照片时发现，原来采用的填压石墨的填料密封方式，但是检修过程中发现，在管板上加工的填料槽腐蚀得很严重，这样检修时不仅仅要对腐蚀破损的空预器管子进行更换，还要更换管箱的管板，使得维修成本增加。而且采用填料密封方式的管板要加工填料槽和螺栓孔，而且在安装时还要用压板加紧，加装螺栓，整个过程非常麻烦。
在改造后的1#锅炉底部空预器管端密封采用了迷宫密封的方式。迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。搪瓷管端所套的四氟密封套与搪瓷管采用过盈配合的方式，四氟密封管内部有锯齿，形成迷宫密封方式防止空气与烟气互串，加剧低温腐蚀。这样，既改变了密封方式，有效地防止了漏风，还解决了空预器管与管板之间的安装和固定问题，避免了焊接安装灼伤搪瓷管。
07年11月1#锅炉空预器改造结束后运行1个月，运行记录中显示空预器后烟温为155℃左右，09年5月1#锅炉检测热效率为89.5%，烟气中含氧量增加，停炉检查后，发现1#锅炉空预器管腐蚀严重，有漏风现象。图中显示，1#锅炉排烟温度为130℃左右。
空预器改造前，底层空气预热器大部分管束自冷风入口处腐蚀断开，正常运行时，大量冷风经断裂处短路后进入尾部烟道，致使锅炉不能达到经济负荷运行。低温腐蚀严重。
4.结论
通过认真分析低温腐蚀机理及影响因素，采用搪瓷管作为空预器管，并且改进了密封、固定和安装方式，经过一个阶段的运行证明，采用搪瓷管作为空预器管是防治锅炉低温腐蚀的有效措施。通过一系列的改进之后，锅炉低温腐蚀得到了有效的控制，使锅炉长周期平稳运行的时间大大增强，使蒸汽供应更加平稳可靠，值得推广应用。
【关键词】燃气锅炉；搪瓷；低温腐蚀
0.前言
兰州石化公司动力厂有3台75t/h中压蒸汽锅炉，锅炉为单锅筒自然循环锅炉，其中1#、3#锅炉为燃气锅炉，燃料为炼厂生产的副产品干气，干气不足时掺烧天然气，2#锅炉为一台油气混烧锅炉，正常情况下燃烧干气和天然气的混合气，天然气不足时，燃用抽出油。由于燃料前期脱硫不足，燃料中含有的硫分很多，对我厂燃气锅炉造成的低温腐蚀非常严重。每年在锅炉检修期间都会更换空气预热器的换热管束，不仅增加了每年的维修成本，而且经常因为排烟温度过低、换热管束漏风导致风机负荷增加。多次的非计划停工导致厂区中压蒸汽供应经常出现波动，在一定程度上影响炼油装置的长期稳定运行，所以，防止燃气锅炉的低温腐蚀就成为了我厂确保锅炉长周期平稳运行的一个基本条件。
1.锅炉低温腐蚀的影响因素
1.1烟气中氧含量的大小
烟气中的含氧量是使SO2生成SO3的基本条件，含氧量越多，SO3的生成量也就越多。因此降低烟气中的含氧量就可以有效地减少锅炉低温腐蚀。而且烟气中的含氧量越少，烟气酸露点也就越低。
1.2燃料中的硫含量大小
燃料中的硫可以说是导致锅炉低温腐蚀的根本因素，燃气锅炉的燃料中，天然气、瓦斯、干气中都含有很多的H2S，而且燃料中硫含量越高，造成低温腐蚀的程度也就越严重。有实验研究得出，当硫含量在1%-5%时，含硫量每增加1%，露点约升高4℃。烟气中的酸露点升高，从而导致低温腐蚀的程度加剧。
1.3锅炉负荷的影响
不管燃烧何种材料，锅炉负荷的高低直接影响到烟气中SO3的浓度，锅炉负荷越高，SO3的浓度和烟气露点也就会越高，这是因为锅炉负荷的升高使炉膛温度也会升高，这样有利于SO3生成，低温腐蚀的程度也就越严重。
1.4吹灰对于低温腐蚀的影响
烟气中常含有过氧化物。这些过氧化物都是良好的催化剂，当这些过氧化物附在管壁上时，对于形成SO3都有很大的催化作用，加速了SO3了生成。
1.5水蒸汽分压的影响
水蒸汽分压力越大，表示烟气中的水蒸汽量越多。在同样温度和SO3含量的条件下，所形成的硫酸蒸汽也就越多，与此相应的烟气露点也有所升高。
2.减缓锅炉低温腐蚀的措施
2.1低氧燃烧
低氧燃烧要求锅炉平稳运行的前提下，悉心调节，在我厂锅炉装置中，员工通过调节火嘴风门，引、送风机风门保持一个允许的低氧环境，既提高了锅炉的热效率，还能有效地减缓锅炉的低温腐蚀。
2.2适当提高受热面壁温
一般采取空气侧安装暖风器或者进行热风再循环的方式来提高空预器冷端壁面温度。我厂2#、3#锅炉在空预器进口处均装置有暖风器，采用低压蒸汽作为热源，有效地提高了低温受热面的壁温，在一定程度减轻了锅炉尾部受热面的低温腐蚀。
2.3使用耐腐蚀的材料
由于受到燃料和锅炉热效率的影响，控制含硫量和提高受热面壁温的方法或多或少都有它的局限性，减轻锅炉低温腐蚀的效果也很有限，随着材料技术的日新月异的发展，适用耐腐蚀的材料和涂料，逐渐成了防治锅炉低温腐蚀的主要方法，也取得了很好的效果。而现今，减轻锅炉低温腐蚀的应用最广泛的材料就是搪瓷管。
3.我廠燃气锅炉空预器改造
我厂燃气锅炉空预器的改造，就是采用了耐腐蚀的外镀搪瓷管作为换热管，2007年10月对1#锅炉底层空预器进行了更换，使用情况一直良好，今年5月对热效率进行检测时，发现烟气中含氧量增加，6月份停运1#锅炉，检修空预器。空预器自更新到再次检修总计18个月，初步统计累计运行时间大约9000个小时，从今年1#锅炉检修过程中检查换下后的空预器管来看，在未腐蚀的区域内（占大部分面积）搪瓷管表面基本完好如初，且因其较为光滑，很少有积灰；而腐蚀的区域（占局部）多在与管板安装端，搪瓷管腐蚀区域表面全部出现均匀或严重的坑蚀穿孔现象。现场检查分析认为，腐蚀原因主要是钢管在搪瓷时表面酸洗及对钢管表面的杂物、点坑未能彻底处理好，因而造成点蚀，个别管甚至搪瓷全部剥落。综合分析认为，搪瓷管只要保证较好的搪瓷质量和钢管搪瓷前的表面处理质量，采用较好的组装工艺，则其防腐寿命应能在3-5年之间。另外，只有对碳钢搪瓷管的技术指标和工艺质量进行严格把关，安装搬运时，还要注意不要碰撞、砸伤搪瓷管，确保防腐面的完好无损，才能达到防腐的目的。
以前的空气预热器基本上都是采用两端固定管板焊接结构，但当换热管改为搪瓷管后，焊接管箱时弧焊热对搪瓷表面的灼伤就尤为突出，即使采用湿布包敷，但也难保证管子表面不被灼伤。因此，在改进中，决定采用两端管板固定方式，用8根厚壁搪瓷管焊接成管箱骨架，以确保管箱外形尺寸，换热管束则为薄壁管通过密封件来进行两端固定。这样就基本上保证了管箱的尺寸和解决了换热管的固定、密封和抽换问题。
在查看原有的空预器检修照片时发现，原来采用的填压石墨的填料密封方式，但是检修过程中发现，在管板上加工的填料槽腐蚀得很严重，这样检修时不仅仅要对腐蚀破损的空预器管子进行更换，还要更换管箱的管板，使得维修成本增加。而且采用填料密封方式的管板要加工填料槽和螺栓孔，而且在安装时还要用压板加紧，加装螺栓，整个过程非常麻烦。
在改造后的1#锅炉底部空预器管端密封采用了迷宫密封的方式。迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。搪瓷管端所套的四氟密封套与搪瓷管采用过盈配合的方式，四氟密封管内部有锯齿，形成迷宫密封方式防止空气与烟气互串，加剧低温腐蚀。这样，既改变了密封方式，有效地防止了漏风，还解决了空预器管与管板之间的安装和固定问题，避免了焊接安装灼伤搪瓷管。
07年11月1#锅炉空预器改造结束后运行1个月，运行记录中显示空预器后烟温为155℃左右，09年5月1#锅炉检测热效率为89.5%，烟气中含氧量增加，停炉检查后，发现1#锅炉空预器管腐蚀严重，有漏风现象。图中显示，1#锅炉排烟温度为130℃左右。
空预器改造前，底层空气预热器大部分管束自冷风入口处腐蚀断开，正常运行时，大量冷风经断裂处短路后进入尾部烟道，致使锅炉不能达到经济负荷运行。低温腐蚀严重。
4.结论
通过认真分析低温腐蚀机理及影响因素，采用搪瓷管作为空预器管，并且改进了密封、固定和安装方式，经过一个阶段的运行证明，采用搪瓷管作为空预器管是防治锅炉低温腐蚀的有效措施。通过一系列的改进之后，锅炉低温腐蚀得到了有效的控制，使锅炉长周期平稳运行的时间大大增强，使蒸汽供应更加平稳可靠，值得推广应用。