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蒸汽锅炉腐蚀原因及对策

[日期:2012-12-14] 来源:《氮肥信息》  作者:王爱萍 [字体: ]

山西焦化热动车间设有2台蒸汽锅炉,所产蒸汽用于一次抽汽式汽轮机做功后,部分被抽出供生产和生活用,担负着全厂供电、供热的双重任务。

UG-35/3.82-Q锅炉的下级空气预热器采用列管式结构,用Φ40 mm×1.5 mm有缝管子制成,与烟气呈2个回程交差流,空气从炉后进出,烟气从下级空气预热器底部引出;下级空气预热器共有管子1631根,管长2600 mm;锅炉排烟管道截面呈矩形,由厚度为5 mm的普通金属钢板焊接而成。

锅炉经14400 h运行后,发现排烟管道侧板最下部及底板部有多处腐蚀穿孔,尤其是下级空气预热器腐蚀穿孔最为严重,使空气大量泄漏到烟气中,导致送风量减少,炉内燃烧不充分,燃料浪费,引风机电耗增加,成为锅炉安全、经济运行的瓶颈。

为了彻底解决该问题,公司进行了积极的检查和原因分析。

检修发现下级空气预热器所有管子均存在不同程度的腐蚀,还有约530根管子被不同程度的堵塞(主要是烟气中的氧化铁颗粒),有360根管子已被腐蚀穿孔,且腐蚀穿孔部位大都集中在冷空气进口侧最下端。从拆下的锅炉排烟管道发现,两侧板及底板均受到腐蚀,其中两侧板腐蚀最严重部位在侧板下部,腐蚀达3.5 mm,多处已被腐蚀穿孔;底板腐蚀最严重部位在烟道起始段和中间段,多处出现腐蚀穿孔,腐蚀减量达4 mm

锅炉燃烧报告单显示,在近30个月的运行时间里,燃用焦炉气H2S含量为1.69 g/m3,远大于焦炉气设计H2S含量(0.50.7 g/m3),致使生成的SO2含量也较高,有1%5% SO2在一些条件下进一步转化为SO3,所产生的SO3随烟气流动温度逐渐降低,在低于400 ℃时与烟气中的水蒸气结合生成硫酸蒸汽,硫酸蒸汽随着烟气流动温度逐渐下降,当受热面壁温度达到150 ℃以下时,受热面上将会凝结出液态硫酸,对受热面金属产生腐蚀,温度越低,冷凝的硫酸量越多,对碳钢的腐蚀越严重,破坏力越强。据测量,顺着空气流向,下级空气预热器管外空气温度从21.9 ℃增加到187 ℃,顺着烟气流向,下级空气预热器出口烟气温度从进口201 ℃下降到145 ℃,并在此温度下进入排烟管道。因此,下级空气预热器及排烟管道均有不同浓度的硫酸,均受到腐蚀;下级空气预热器冷空气进口侧最下端和整个排烟管道处于烟气温度最低区域,这些部位的腐蚀也严重。

下级空气预热器管子内壁在干燥时不易积存杂质,但当凝结有硫酸后,管内壁由干燥变为潮湿,因硫酸黏度较大,烟气中灰尘在流动中被硫酸吸附,粘于管内壁后造成下级空气预热器管子内壁积存杂质。当管子积存杂质后,受热面金属壁温降低,加速腐蚀过程。当下级空气预热器腐蚀泄漏后,空气侧大量冷空气漏到下级空气预热器烟气侧,再进入排烟管道,从而加剧下级空气预热器和排烟管道的腐蚀穿孔。

另外,锅炉燃烧不良也加剧了锅炉低温段的腐蚀,因为锅炉在2年半的运行时间里,燃烧期间喷头多次被堵塞,燃烧器2次清理间隔时间仅为5个月。经检查,燃烧器喷头容易堵塞的原因有2个:一是燃气中焦油含量偏高,实际含量大于60 mg/m3(设计为50 mg/m3);二是原煤气管道均采用零泄漏蝶阀,其橡胶密封面不耐煤气中硫化氢和焦油等物质的腐蚀,造成橡胶密封面脱落,脱落的橡胶进入燃烧器使喷头堵塞。在燃烧器喷头堵塞期间,因其燃料输出减少,炉膛温度降低,导致烟气排烟温度降低。这时,若给风量大,过剩空气量大,带走热量大,将进一步降低排烟温度。这将进一步扩大尾部腐蚀面,使腐蚀范围从排烟管道扩大到下级空气预热器。

针对锅炉燃气中H2S和焦油含量偏高的问题及原因分析,并为确保正常生产和降低外购电成本,公司对2台锅炉长周期、安全、稳定运行提出了更高的要求,制定了整改措施。

1.将过量空气系数控制到1.05或更低,使焦炉气在近于理想空气量下燃烧,即可最大限度地减少SO3的生成。

2.为克服低温腐蚀,冷段受热面采用耐蚀材料或增加耐蚀衬里。

3.将空气预热器出口热空气部分返回送风机入口管路,从而有效提高下级预热器的壁温。

4.将锅炉煤气管道蝶阀更换为金属硬密封阀,杜绝脱落的橡胶进入燃烧器,堵塞喷头。

通过以上改造,取得了较好的效果。

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