论文部分内容阅读
摘 要：某钢厂4#发电机组燃气锅炉排烟温度过低，导致所排烟气结露，含硫液体析出，造成锅炉空气预热器及钢烟道严重腐蚀。本项目通过对锅炉空气预热系统进行优化研究，以提高进入空气预热器的空气温度，防止锅炉烟气低温腐蚀。
关键词：燃气锅炉 空预器 低温腐蚀 暖风器
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）08-01-01
1 前言
某钢厂4#发电机组燃气锅炉（燃料为煤气）经过一年多的运行，存在锅炉排烟温度过低的现象，其温度低于设计温度150～180℃，常在130℃左右波动，锅炉钢烟道低点处有含硫液体流出（液体量较大），造成空气预热器和钢烟道腐蚀严重，空气预热器和部分钢烟道需拆除重换，更换钢材量约60t。通过观察，发现锅炉空气预热器受热面的壁温较低（有温度测点），没有达到设计要求的温度，锅炉烟气在此处换热后温度低于酸露点温度，酸液凝结析出，并产生腐蚀。这种情况长期运行不仅造成较大的钢材浪费，而且酸液因无法回收直接排入附近水沟造成环境污染，更重要的是会影响锅炉的安全运行。因此需对该锅炉空气预热系统进行优化研究，提高空预器受热面的壁温，从而相应提高锅炉排烟温度，避免烟气的低温腐蚀，达到节约资源、保护环境的目的。
2 空气预热器的作用及低温腐蚀原理
空气预热器是设置在锅炉最后一级的受热面，它是利用锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的热交换设备，是为了充分利用烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉热效率而设置的。该燃气锅炉采用的是管箱预热器，烟气从管箱外部流过，外界空气从管箱内部流过，通过温差的不同进行换热[1]。
由于空气预热器处于锅炉烟温最低区域，特别是未级空气预热器的冷端，此处的空气温度最低，烟气温度也最低，受热面壁温最低，因而最易产生腐蚀和积灰。当燃用含硫量较高的燃料时，生成的SO2和SO3气体，与烟气中的水蒸气生成亚硫酸或硫酸蒸汽，在排烟温度低到使受热面壁温低于酸蒸汽露点时，硫酸蒸汽便凝结在受热面上，对金属壁面产生严重腐蚀，称为低温腐蚀。同时，空气预热器除正常积存部分灰分外，酸液体也会粘结烟气中的灰分，越积越多，易产生堵灰。因此，受热面的低温腐蚀和积灰是相互促进的。低温腐蚀和积灰的后果是易造成受热面的损坏和泄漏。当泄漏不严重时，可以维持运行，但使引风机负荷增加，限制了锅炉出力，严重影响锅炉运行的经济性。另外，积灰使受热面传热效果降低，增加了排烟热损失；使烟气流动阻力增加，甚至烟道堵塞，严重时降低锅炉出力[2]。
3 空气预热系统优化方案
为了减少或降低低温腐蚀，需提高空气预热器受热面的壁温，实际操作中最有效的方法是提高空气预热器入口温度。结合该钢厂的实际情况，在4#发电机组燃气锅炉的送风机和空气预热器之间设置暖风器，使进入空气预热器的空气温度升高，空气预热器的壁温升高，从而防止低温腐蚀[3]。
该锅炉的空气预热器有两个进风口，每个进风口均设置了一台送风机，每台风机的送风量为136600Nm3/h，空气预热器进口风温为20℃，风道尺寸为1800mm×1600mm。因此，4#发电机组燃气锅炉的空气预热器需设置2台暖风器，暖风器加热冷风的热源是利用汽轮机低压抽汽，蒸汽压力为1.0～1.3MPa，温度为250～350℃。
每台暖风器的加热风量按136600Nm3/h计，进口风温按20℃计，经过锅炉热力理论计算，要保证锅炉排烟温度为150～180℃（避免低温腐蚀），暖风器出口风温需达到85℃左右，根据加热热源蒸汽参数，每台暖风器所需的蒸汽量为4.8t/h，其蒸汽进口管径为φ125，出口管径为φ100，蒸汽经过换热后变成热水，热水进入现有疏水擴容器[4]。
为了便于控制进入空气预热器的热风风温，在蒸汽进入暖风器前，每台暖风器设置一套蒸汽调节阀组，在暖风器出口热风管道上设置温度和压力检测（就地和远传显示），将蒸汽调节阀组和温度检测进行连锁控制，当检测热风温度低于85℃时，蒸汽调节阀阀门开度调大；当检测热风温度高于85℃时，蒸汽调节阀阀门开度调小，控制信号进入发电厂现有中控系统进行集中控制。
4 结论
本项目优化方案实施后，可提高进入4#发电机组燃气锅炉空气预热器的冷风温度，相应提高了空气预热器受热面的壁温，同时也提高了锅炉排烟温度，避免烟气中的酸液在空气预热器受热面凝结析出，并产生低温腐蚀，从而减少大量受热面更换的几率，减少锅炉检修维护费用，同时也减小对环境的污染，从而保证锅炉的安全经济运行。
综上所述，本项目的优化研究具有节能降耗、保护环境的价值，并且在技术、经济上是可行的，因此，该研究可应用于该钢厂4#发电机组的燃气锅炉。
参考文献
[1] 姜湘山. 燃油燃气锅炉及锅炉房设计（M）. 机械工业出版社，2003.
[2] 银梅，冯国成. 浅谈空气预热器低温腐蚀问题（J）.内蒙古水利，2009年第3期.
[3] wyg. 排烟温度与锅炉效率的关系（J）.http：//www.doc88.com/p-531467437262.html.
[4] 黄荣华，马宪国，张泉根. 锅炉烟气露点温度计算方法比较分析（J）. 上海节能，2011年第11期.
关键词：燃气锅炉 空预器 低温腐蚀 暖风器
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）08-01-01
1 前言
某钢厂4#发电机组燃气锅炉（燃料为煤气）经过一年多的运行，存在锅炉排烟温度过低的现象，其温度低于设计温度150～180℃，常在130℃左右波动，锅炉钢烟道低点处有含硫液体流出（液体量较大），造成空气预热器和钢烟道腐蚀严重，空气预热器和部分钢烟道需拆除重换，更换钢材量约60t。通过观察，发现锅炉空气预热器受热面的壁温较低（有温度测点），没有达到设计要求的温度，锅炉烟气在此处换热后温度低于酸露点温度，酸液凝结析出，并产生腐蚀。这种情况长期运行不仅造成较大的钢材浪费，而且酸液因无法回收直接排入附近水沟造成环境污染，更重要的是会影响锅炉的安全运行。因此需对该锅炉空气预热系统进行优化研究，提高空预器受热面的壁温，从而相应提高锅炉排烟温度，避免烟气的低温腐蚀，达到节约资源、保护环境的目的。
2 空气预热器的作用及低温腐蚀原理
空气预热器是设置在锅炉最后一级的受热面，它是利用锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的热交换设备，是为了充分利用烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉热效率而设置的。该燃气锅炉采用的是管箱预热器，烟气从管箱外部流过，外界空气从管箱内部流过，通过温差的不同进行换热[1]。
由于空气预热器处于锅炉烟温最低区域，特别是未级空气预热器的冷端，此处的空气温度最低，烟气温度也最低，受热面壁温最低，因而最易产生腐蚀和积灰。当燃用含硫量较高的燃料时，生成的SO2和SO3气体，与烟气中的水蒸气生成亚硫酸或硫酸蒸汽，在排烟温度低到使受热面壁温低于酸蒸汽露点时，硫酸蒸汽便凝结在受热面上，对金属壁面产生严重腐蚀，称为低温腐蚀。同时，空气预热器除正常积存部分灰分外，酸液体也会粘结烟气中的灰分，越积越多，易产生堵灰。因此，受热面的低温腐蚀和积灰是相互促进的。低温腐蚀和积灰的后果是易造成受热面的损坏和泄漏。当泄漏不严重时，可以维持运行，但使引风机负荷增加，限制了锅炉出力，严重影响锅炉运行的经济性。另外，积灰使受热面传热效果降低，增加了排烟热损失；使烟气流动阻力增加，甚至烟道堵塞，严重时降低锅炉出力[2]。
3 空气预热系统优化方案
为了减少或降低低温腐蚀，需提高空气预热器受热面的壁温，实际操作中最有效的方法是提高空气预热器入口温度。结合该钢厂的实际情况，在4#发电机组燃气锅炉的送风机和空气预热器之间设置暖风器，使进入空气预热器的空气温度升高，空气预热器的壁温升高，从而防止低温腐蚀[3]。
该锅炉的空气预热器有两个进风口，每个进风口均设置了一台送风机，每台风机的送风量为136600Nm3/h，空气预热器进口风温为20℃，风道尺寸为1800mm×1600mm。因此，4#发电机组燃气锅炉的空气预热器需设置2台暖风器，暖风器加热冷风的热源是利用汽轮机低压抽汽，蒸汽压力为1.0～1.3MPa，温度为250～350℃。
每台暖风器的加热风量按136600Nm3/h计，进口风温按20℃计，经过锅炉热力理论计算，要保证锅炉排烟温度为150～180℃（避免低温腐蚀），暖风器出口风温需达到85℃左右，根据加热热源蒸汽参数，每台暖风器所需的蒸汽量为4.8t/h，其蒸汽进口管径为φ125，出口管径为φ100，蒸汽经过换热后变成热水，热水进入现有疏水擴容器[4]。
为了便于控制进入空气预热器的热风风温，在蒸汽进入暖风器前，每台暖风器设置一套蒸汽调节阀组，在暖风器出口热风管道上设置温度和压力检测（就地和远传显示），将蒸汽调节阀组和温度检测进行连锁控制，当检测热风温度低于85℃时，蒸汽调节阀阀门开度调大；当检测热风温度高于85℃时，蒸汽调节阀阀门开度调小，控制信号进入发电厂现有中控系统进行集中控制。
4 结论
本项目优化方案实施后，可提高进入4#发电机组燃气锅炉空气预热器的冷风温度，相应提高了空气预热器受热面的壁温，同时也提高了锅炉排烟温度，避免烟气中的酸液在空气预热器受热面凝结析出，并产生低温腐蚀，从而减少大量受热面更换的几率，减少锅炉检修维护费用，同时也减小对环境的污染，从而保证锅炉的安全经济运行。
综上所述，本项目的优化研究具有节能降耗、保护环境的价值，并且在技术、经济上是可行的，因此，该研究可应用于该钢厂4#发电机组的燃气锅炉。
参考文献
[1] 姜湘山. 燃油燃气锅炉及锅炉房设计（M）. 机械工业出版社，2003.
[2] 银梅，冯国成. 浅谈空气预热器低温腐蚀问题（J）.内蒙古水利，2009年第3期.
[3] wyg. 排烟温度与锅炉效率的关系（J）.http：//www.doc88.com/p-531467437262.html.
[4] 黄荣华，马宪国，张泉根. 锅炉烟气露点温度计算方法比较分析（J）. 上海节能，2011年第11期.