生物质直燃锅炉空气预热器腐蚀研究

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1、第36卷第8期华电技术Vo1．36No．82014年8月HuadianTechnologyAug．2014生物质直燃锅炉空气预热器腐蚀研究贾少刚，王定才，丁恒，郭俊海(1．湖州职业技术学院，浙江湖州313000；2．华电宿州生物质能发电有限公司，安徽宿州234000；3．安徽华电宿州发电有限公司，安徽宿州234000)摘要：对生物质直燃锅炉空气预热器换热管束的腐蚀原因进行了分析，认为空气预热器的腐蚀是低温露点酸腐蚀和碱金属沉积腐蚀共同作用的结果。将空气预热器换热管全部更换为搪瓷管后，空气预热器长期运行状况良好，热风温度远高于设计值，搪瓷管基本无腐蚀现象，综合使用寿命远超过原钢管

2、，提高了机组运行的经济眭。关键词：生物质；锅炉；空气预热器；换热管；腐蚀；搪瓷管中图分类号：TK6：TK223．34文献标志码：B文章编号：1674—1951(2014)08—0070—031机组概况安徽华电宿州生物质能发电有限公司一期2台l2．5MW生物质直燃发电机组分别于2008年7月和12月投入运行。锅炉由无锡华光锅炉股份有限公司生产制造，型号为UG一75／3．82，是燃用生物质燃料的75t／h的中温中压锅炉，其空气预热器(以下简称空预器)为卧式管箱式，分高、低温段2组管箱，顺列布置在尾部烟道内。高温段换热管材质为Q215一A．F钢，其中有4023根∥40mm×1．5mm

3、的管子，有180根40mm×2mm的管子；低温段换热图1腐蚀的管子管材质为进口耐酸、耐碱腐蚀的S—TEN1钢，管子主，其干燥样本的元素分析和工业分析见表1。总数为3108根，管子规格为38．1mm×2mm。额实际入炉燃料水分为40％～45％，入炉热值为定工况下空预器参数为：进口烟温，226℃；出口烟7．5～8．5MJ／kg。温，142oC；进口风温，20℃；出口风温，131oC；漏风对锅炉沉降灰和空预器锈垢进行了x射线衍率，≤5％。射成分分析(XRD)，结果见表2。XRD对24种元素进行了定性半定量分析，从试验结果可知，锅炉的沉2空预器检修情况积灰中主要是si，Fe，Al，ca

4、，K，cl元素，而空预器管该公司1，2机组投产1年后，检查发现2台锈垢中含量最高的为Fe元素。S—TEN管材的主锅炉空预器换热管腐蚀非常严重，尤其是低温段冷要添加成分有Mn，Cu，Si，Ni，Sb，P，除去上述几种元风进口端处更甚，其腐蚀部位主要靠近管板处，如图素外，在锈垢中有K，Mg，C1，S等元素，这说明空预1所示。2009年8月1锅炉进行第1次检查性大器的腐蚀现象与这几种元素紧密相关，正是K，Mg，修，低温段3108根管子全部更换；2009年1O月2cl，s等元素对生物质锅炉的过热器产生了严重腐锅炉进行检修时低温段更换2400根管子；2011年5蚀]。空预器的低温露点硫酸

5、腐蚀肯定是存在月1锅炉小修时低温段更换了1987根管子，高温的]，由表1可知秸秆类农作物的(s)较低，是燃段更换了80根管子，封堵57根管子；2011年6月煤的20％～25％，因此除低温腐蚀外应该同时存在2锅炉小修期间低温段管子全部更换。其他的腐蚀，否则空预器的腐蚀不会如此快速和3空预器腐蚀研究严重。由文献[4]可知，沉积在金属表面的碱金属氯该公司锅炉的燃料以玉米、小麦秸秆和豆秸为化物可与烟气中的s0和sO，反应，析出cl：和收稿日期：2013—12—19；修回日期：2014—06—20HC1第8期贾少刚，等：生物质直燃锅炉空气预热器腐蚀研究·71·表1生物质燃料与煤的基本分析

6、表2XRD分析导致金属表面腐蚀。碱金属硫酸盐的沉积可以引起钢铁的腐蚀_5J，同时碱金属硫酸盐还能与金属氧化膜反应，形成熔融的复式硫酸盐，导致钢管致表面的氧化膜被破坏，如式(3)所示。3M2SO4(s)+Fe2O3(s)+3SO2(g)2MFe(SO4)3(s，1)。(3)灰分中碱金属化合物在受热面的沉积为受热面金属的腐蚀创造了条件，在碱金属、氯元素、硫元素的共同作用下，金属壁面不断被腐蚀；金属氧化层的不断剥落则加剧了腐蚀的进程，导致管子完全腐蚀。由此可见，空预器的腐蚀一方面是低温硫酸、HC1腐蚀，另一方面是碱金属盐类物质的沉积腐蚀，在这两种腐蚀的共同作用下，生物质锅炉空预器换热

7、管腐蚀情况十分严重。4空预器改造及效果燃煤、燃油和燃气锅炉空预器均存在较严重的低温腐蚀现象J，针对空预器的低温腐蚀现象，除调整运行方式外，诸多锅炉使用单位均将空预器钢管改造为搪瓷管，改造后效果良好。搪瓷管是在钢管的表面涂覆一层或数层瓷釉，通过烧结使两者牢固结合。搪瓷管不但具有原钢管的机械强度，还具有搪瓷涂层良好的耐酸腐蚀、耐磨和耐热性能¨引，并且其传热性与钢管基本相同。通过调研同类型锅炉的情况并与锅炉生产厂家技术人员探讨后，确定了将原锅炉空预器管箱整体改造为搪瓷管箱的方案。1机组于2012年