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一、前言
锅炉低温受热面的积灰和腐蚀,是制约锅炉安全稳定运行的一个不可忽视的重要因素。受热面的积灰和腐蚀是无法完全避免的,我们只能设法减轻。降低低温腐蚀速度是减轻低温腐蚀、延长设备使用寿命的关键所在。寻找影响低温腐蚀速度的因素。是控制低温腐蚀的基本出发点。而低温腐蚀又是如何产生的呢?这是控制腐蚀实质性的问题。只明明确了低温腐蚀的机理、影响因素,才能从运行调整方面采取有针对性的措施,防止和控制低温腐蚀的速度,达到延长低温受热面使用寿命的目的。
二、受热面低温积灰腐蚀的机理
锅炉的低温腐蚀是要是发生在空气预热器、省煤器、烟道、引风机、炉墙护板、吊架、烟囱等处。我们使用的燃烧粉锅炉,由于煤中含有硫份,燃烧后会生成SO2,其中一部分遇烟气中的剩余氧份又转化为SO3,它能提高酸的露点温度,在低于露点温度的金属表面上与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸溶液。由于硫酸溶液不仅与金属受热面产生化学反应,而且也于碱性灰(灰中的碱金属和CaO等)反应,因而导致金属腐蚀和沾污。造成低温受热面的腐蚀和积灰。通过分析明确了低温受热面积灰腐蚀的机理后,从运行角度探讨影响低温受热面积腐蚀的因素。
三、影响低温受热面积灰腐蚀运行方面的因素
1.锅炉的燃烧方式。
我们知道燃烧方式的改变会改变炉膛内的燃烧温度,有资料表明:炉膛燃烧温度的变化对SO3的生成及露点温度有一定的影响。一般认为火焰温度越设置则SO3的转化率越高,露点温度相应增高一些。但由于悬浮燃烧的锅炉(我们厂)燃烧生成的碱性习灰对SO3有较强的吸附能力,因此烟气中的SO3含量及露点温度又有一定的降低。所以应控制炉膛燃烧温度不宜过高,降低SO3的转化率。
2.烟气中的含氧量。
烟气中的含氧量越高则积灰速度越大,这是因为烟气中的含氧量越大说明炉膛中的过剩空气量越大,由于炉膛过剩空气量的增大,一方面炉膛出口产生还原性气体NO,它的产生使炉膛出口灰的熔点降低,加剧了积灰结焦。另一方面使SO2转化为SO3的量增多,增加硫酸浓度,加剧了受热面的积灰腐蚀。烟气中的氧量较少时,将使烟气中的CO的浓度升高,SO3生成量相对减少,而CO又能控制SO3的生成,进一步减少SO3的生成量,降低了硫酸浓度。从而降低了低温受热面的积灰,而减轻了腐蚀。
3.燃料成分。
燃料中的含硫量的大小直接影响低温受热面的腐蚀速度。含硫量的大小直接影响低温受热面的腐蚀程度还与燃料中的含Ca量有关,这是因为当燃料中的含Ca量较多时,燃烧生成的CaO与SO3形成硫酸钙,从而降低了SO3的浓度,降低了硫酸蒸汽浓度,降低了露点温度,起到了降低低温受热面积灰腐蚀效果。
4.烟气流速。
有资料表明:烟气流速变化不大时,受热面酸沉积速度变化不大,对低温受热面的腐蚀影响是不大的。从传热角度来看,当烟气流速增加较大时,由于流速的增大使尾部烟道内的受热面传热系数提高,在受热面吸热量不变的情况下传热温差减小,受热面后的烟气温度相对升高,由于烟气温度的升高增加了SO2转化为SO3的可能性,烟气中的温度的升高增加了SO2转化为SO3的可能性,烟气中的SO3分压力相对升高,露点温度相对升高,使受热面遭受低温腐蚀的可能性增大。
5.锅炉负荷。
随着锅炉负荷的降低,排烟露点也有所降低。当过剩空气系数越低,火焰温度和过热器壁温均降低,使SO2转化为SO3的量减少,使得烟气露点随之而降低。
四、运行中的防范措施
1.合理组织燃烧工。
在运行调整中合理组织制粉系统的运行方式,均匀分配各燃烧器的供粉量,尽量避免由于个别燃烧器超负荷运行,造成火焰充满程度较差,局部混合不均匀性较差,产生局部高温使SO3的量增加的情况,在增加负荷的过程中,严格控制负荷的变化速度,严禁赶火升压,杜绝炉膛温度急升高和局部温度急剧变化的情况降低SO3的生成量。
2.采用低氧燃烧。
严格控制含氧量在设计的范围。严格控制氧量,一方面能控制烟气中SO3的生成量减少低温受热面硫酸蒸汽的生成量,防止或降低低温积灰腐蚀。另一方面能够有效的控制炉膛出口还原性气体NO的生成量,提高了灰的熔点,降代氏了受热面积和结渣。
3.加强对燃料的管理。
有条件的情况下,燃用设计煤种。加强燃料的监督,入场煤的煤质化验报告应及时提供。对于燃气流速明显增加,酸沉积速度提高,增加了低温受热面积灰和腐蚀。利用停炉的机会定期对低温受热面进行水冲洗(最好是碱性水)。
5.加强锅炉的堵漏风工作。
特别是烟气温度较高的受热面部分,以防止局部低温导致低温腐蚀。
6.提高冷风温度。
合理使用送风再循环以提高空气预热器人口温度。提高空气预热器壁面温度,减轻低温腐蚀,但再循环的空气量不宜太大,不则锅炉排烟温度提高过多,电厂经济下稳。建议送风机入口温度值为55℃—65℃为合千军万马。
五、结束语
降低运行中的锅炉低温受热面的低温积灰和腐蚀,无论对锅炉的安全运行和经济运行都具有十分重要的意议,从运行调整上来看,主要的调整目的就是努力降低烟气中的含氧量,尽量控制炉内的温度水平,以达到降低烟气中SO3的生成量,来减轻低温受热面的低温积灰和腐蚀,经过现场几年来的运行调整情况来看,效果较好,停炉检查得出结论是低温受热面的磨损漏泄占绝大多数,而由于积灰腐蚀造成漏泄的部位较少。
锅炉低温受热面的积灰和腐蚀,是制约锅炉安全稳定运行的一个不可忽视的重要因素。受热面的积灰和腐蚀是无法完全避免的,我们只能设法减轻。降低低温腐蚀速度是减轻低温腐蚀、延长设备使用寿命的关键所在。寻找影响低温腐蚀速度的因素。是控制低温腐蚀的基本出发点。而低温腐蚀又是如何产生的呢?这是控制腐蚀实质性的问题。只明明确了低温腐蚀的机理、影响因素,才能从运行调整方面采取有针对性的措施,防止和控制低温腐蚀的速度,达到延长低温受热面使用寿命的目的。
二、受热面低温积灰腐蚀的机理
锅炉的低温腐蚀是要是发生在空气预热器、省煤器、烟道、引风机、炉墙护板、吊架、烟囱等处。我们使用的燃烧粉锅炉,由于煤中含有硫份,燃烧后会生成SO2,其中一部分遇烟气中的剩余氧份又转化为SO3,它能提高酸的露点温度,在低于露点温度的金属表面上与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸溶液。由于硫酸溶液不仅与金属受热面产生化学反应,而且也于碱性灰(灰中的碱金属和CaO等)反应,因而导致金属腐蚀和沾污。造成低温受热面的腐蚀和积灰。通过分析明确了低温受热面积灰腐蚀的机理后,从运行角度探讨影响低温受热面积腐蚀的因素。
三、影响低温受热面积灰腐蚀运行方面的因素
1.锅炉的燃烧方式。
我们知道燃烧方式的改变会改变炉膛内的燃烧温度,有资料表明:炉膛燃烧温度的变化对SO3的生成及露点温度有一定的影响。一般认为火焰温度越设置则SO3的转化率越高,露点温度相应增高一些。但由于悬浮燃烧的锅炉(我们厂)燃烧生成的碱性习灰对SO3有较强的吸附能力,因此烟气中的SO3含量及露点温度又有一定的降低。所以应控制炉膛燃烧温度不宜过高,降低SO3的转化率。
2.烟气中的含氧量。
烟气中的含氧量越高则积灰速度越大,这是因为烟气中的含氧量越大说明炉膛中的过剩空气量越大,由于炉膛过剩空气量的增大,一方面炉膛出口产生还原性气体NO,它的产生使炉膛出口灰的熔点降低,加剧了积灰结焦。另一方面使SO2转化为SO3的量增多,增加硫酸浓度,加剧了受热面的积灰腐蚀。烟气中的氧量较少时,将使烟气中的CO的浓度升高,SO3生成量相对减少,而CO又能控制SO3的生成,进一步减少SO3的生成量,降低了硫酸浓度。从而降低了低温受热面的积灰,而减轻了腐蚀。
3.燃料成分。
燃料中的含硫量的大小直接影响低温受热面的腐蚀速度。含硫量的大小直接影响低温受热面的腐蚀程度还与燃料中的含Ca量有关,这是因为当燃料中的含Ca量较多时,燃烧生成的CaO与SO3形成硫酸钙,从而降低了SO3的浓度,降低了硫酸蒸汽浓度,降低了露点温度,起到了降低低温受热面积灰腐蚀效果。
4.烟气流速。
有资料表明:烟气流速变化不大时,受热面酸沉积速度变化不大,对低温受热面的腐蚀影响是不大的。从传热角度来看,当烟气流速增加较大时,由于流速的增大使尾部烟道内的受热面传热系数提高,在受热面吸热量不变的情况下传热温差减小,受热面后的烟气温度相对升高,由于烟气温度的升高增加了SO2转化为SO3的可能性,烟气中的温度的升高增加了SO2转化为SO3的可能性,烟气中的SO3分压力相对升高,露点温度相对升高,使受热面遭受低温腐蚀的可能性增大。
5.锅炉负荷。
随着锅炉负荷的降低,排烟露点也有所降低。当过剩空气系数越低,火焰温度和过热器壁温均降低,使SO2转化为SO3的量减少,使得烟气露点随之而降低。
四、运行中的防范措施
1.合理组织燃烧工。
在运行调整中合理组织制粉系统的运行方式,均匀分配各燃烧器的供粉量,尽量避免由于个别燃烧器超负荷运行,造成火焰充满程度较差,局部混合不均匀性较差,产生局部高温使SO3的量增加的情况,在增加负荷的过程中,严格控制负荷的变化速度,严禁赶火升压,杜绝炉膛温度急升高和局部温度急剧变化的情况降低SO3的生成量。
2.采用低氧燃烧。
严格控制含氧量在设计的范围。严格控制氧量,一方面能控制烟气中SO3的生成量减少低温受热面硫酸蒸汽的生成量,防止或降低低温积灰腐蚀。另一方面能够有效的控制炉膛出口还原性气体NO的生成量,提高了灰的熔点,降代氏了受热面积和结渣。
3.加强对燃料的管理。
有条件的情况下,燃用设计煤种。加强燃料的监督,入场煤的煤质化验报告应及时提供。对于燃气流速明显增加,酸沉积速度提高,增加了低温受热面积灰和腐蚀。利用停炉的机会定期对低温受热面进行水冲洗(最好是碱性水)。
5.加强锅炉的堵漏风工作。
特别是烟气温度较高的受热面部分,以防止局部低温导致低温腐蚀。
6.提高冷风温度。
合理使用送风再循环以提高空气预热器人口温度。提高空气预热器壁面温度,减轻低温腐蚀,但再循环的空气量不宜太大,不则锅炉排烟温度提高过多,电厂经济下稳。建议送风机入口温度值为55℃—65℃为合千军万马。
五、结束语
降低运行中的锅炉低温受热面的低温积灰和腐蚀,无论对锅炉的安全运行和经济运行都具有十分重要的意议,从运行调整上来看,主要的调整目的就是努力降低烟气中的含氧量,尽量控制炉内的温度水平,以达到降低烟气中SO3的生成量,来减轻低温受热面的低温积灰和腐蚀,经过现场几年来的运行调整情况来看,效果较好,停炉检查得出结论是低温受热面的磨损漏泄占绝大多数,而由于积灰腐蚀造成漏泄的部位较少。