空预器冷端腐蚀(堵灰)防控措施课件.ppt

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1、空预器冷端腐蚀（堵灰）防控措施许彦君一、低温腐蚀的机理1、硫酸的形成及其对金属的腐蚀水露点：烟气中的水蒸气进入低温受热面后，由于烟气温度降低或接触到较冷的受热面，水蒸气便发生凝结现象。水蒸气发生凝结时的温度称为水露点，其值是由烟气中水蒸气的分压力所决定的。在一般情况下,燃煤锅炉尾部烟道中水蒸气的分压约为10%，即0.01~0.015MPa，对应水露点为40~45℃，发生水蒸气凝结的可能性较小。酸露点：煤中的硫分在燃烧时产生的SO2，一部分又转化为SO3。当烟气温度低于200℃后，SO3开始与水蒸

2、气结合生成硫酸蒸汽。由于硫酸的沸点远高于水，因此，尽管烟气中硫酸的含量较低，一般仅为0~50g/cm3,但是已经使烟气露点显著提高。烟气中硫酸蒸汽凝结的温度称为酸露点，硫酸蒸汽含量越高，酸露点越高，可以达到110~160℃，甚至更高。这样，硫酸蒸汽就在低于酸露点的受热面表面凝结，对金属产生沾污和腐蚀。由于其发生在锅炉的尾部受热面，而尾部受热面区段的烟气和管壁温度都较低，因此称之为低温腐蚀。另外，金属的腐蚀与硫酸浓度的关系很大。如图1所示，对碳钢来说，硫酸浓度在60%~90%时腐蚀性不大，最大的腐

3、蚀发生在52%~56%浓度下。单位时间内凝结的硫酸量也是影响腐蚀速度的因素，凝结量越大，腐蚀速度越大。管壁温度对腐蚀速度也有影响，壁温越高，腐蚀反应速度越快。根据上述的分析，一般来讲对于锅炉低温腐蚀最严重的区域是在壁温低于酸露点25~45℃的区域。硫酸浓度对碳钢腐蚀速度的影响2、低温腐蚀和积灰的机理锅炉低温腐蚀最严重的部位是空气预热器的冷端。低温腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀。通常低温受热面发生的腐蚀不均匀，这是由于烟气中SO3浓度、受热面上积灰程度和烟气冲刷的不均匀造成的。低温受热面发生的腐蚀是

4、多阶段的过程，包括以下反应：Fe2O3+6H++3SO42-→3H2O+2Fe3++3SO42-Fe+2H++SO42-→H2+Fe2++SO42-4Fe+8H++4SO42-→4H2O+FeS+3Fe2++3SO42-Fe2O3+5Fe+H2SO4→H2+7H2O+FeS+4FeSO4+Fe2(SO4)2因此，腐蚀产物主要是由低价铁的硫酸铁和铁的硫化物组成。另外，在空气预热器的烟气出口段，沉积的硫酸溶液溶解管壁上的氧化膜和金属铁并与飞灰生成酸性黏结性灰，其成分包括Al2(SO4)2、CaSO4

5、、FeSO4和Fe2(SO4)3，严重时会造成烟气通道的堵灰，使烟气阻力剧增甚至造成通道全部堵死。腐蚀与堵灰往往是相互促进的，堵灰使传热减弱，受热面壁温降低，而且在350℃以下沉积的灰又能吸收SO2,这将加速腐蚀过程。而一旦空预器受腐蚀泄漏后，便会发生漏风，漏风使烟温进一步降低，加速了腐蚀和堵灰过程，形成恶性循环。二、影响低温腐蚀的各种因素1、不同燃料和燃烧方式对低温腐蚀的影响研究表明，即使燃料中折算含硫量相同，对不同的燃烧方式，烟气中的SO3含量及露点可能出现相当大的差异。这是因为燃烧温度越高

6、，SO3的转化率也就越高，露点温度也相应越高。对于煤粉炉，煤油混烧或单独投油时，由于燃油中的硫是几乎全部转变为SO2。同时燃油中含氢量较高，约为11%~12%，燃烧后生成大量的水蒸气，这两个方面也造成了处于这两种燃烧方式时的低温腐蚀较严重，故需加强空预在这两种燃烧方式下的吹灰。2、烟气中含氧量对低温腐蚀的影响烟气中氧含量越高，积灰速度越大。其原因为烟气中含氧量较少（低过量空气系数）时，将使烟气中CO浓度升高，而CO能抑制SO3的形成，因此，采用低过量空气系数，能降低空预器的积灰，同时还能减轻其腐

7、蚀。3、燃料含硫量及烟速对低温腐蚀的影响燃料中含硫量越低，生成SO3量越小，腐蚀也随之减轻。研究还表明，在相同的酸浓度下，烟速改变时，烟气的热力学露点不变，但当烟速增加时，酸的最大沉积速度有所增加。因此，在尾部受热面中，处于局部烟速较高、其传热较为强烈的部位，可能遭受较严重的低温腐蚀。4、燃料中含钙量对低温腐蚀的影响当燃料中钙含量增加时，钙能与SO3形成CaSO4，降低了SO3浓度，也降低了H2SO4含量，从而收到了降低空预积灰和腐蚀的效果。5、锅炉负荷变动的影响随着负荷的降低，排烟露点也有所降

8、低，过量空气系数越低，露点降得越厉害。这是因为锅炉负荷降低时，火炬温度和过热器壁温均降低，无论是氧化或催化产生的SO3量均减少，从而使烟气露点随之降低。三、防止空预低温腐蚀的技术措施防止和减轻空预积灰腐蚀的主要原则是：提高受热面壁温，使之大于烟气露点温度；燃料脱硫；改善燃烧方式，以减少SO3的含量；采用抗腐蚀材料作为受热面等。1、受热面壁温要高于露点提高受热面壁温是防止空气预热器低温腐蚀的最有效的方法。要提高壁温，可以从提高排烟温度和入口空气温度两方面入手。由于提高排烟温度增加了排烟损失，使锅炉