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余热锅炉:余热锅炉腐蚀与积灰的防止措施

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余热锅炉:余热锅炉腐蚀与积灰的防止措施

发布日期:2018-09-04 作者: 点击:

 余热锅炉作为回收工业高温余热的主要设备,目前已经广泛应用于化工、石油、冶金、建材、轻工、电力以及机械等部门,并在能源节约方面取得了一定的成效,但是由于我国对余热回收利用的认识起步比较晚,因此在技术设备方面相对落后。在余热锅炉的设计与运行中主要出现腐蚀和积灰等问题,增加了检修的费用与工作量,也不能够达到预期的节能目标,因此针对余热锅炉运行中出现的腐蚀与积灰问题并提出相应的防止措施是目前的当务之急。

  1 腐蚀产生的机理

  通常余热锅炉腐蚀主要分为低温腐蚀和高温腐蚀。所谓的低温腐蚀是指进入余热锅炉的烟气中含有的二氧化硫转化为三氧化硫与水结合生成硫酸,当余热锅炉受热面低于硫酸露点,进而导致硫酸凝结在管壁上与金属管壁发生化学反应及电反应导致腐蚀,形成溃疡状表面甚至穿孔。其中烟气的含硫量、过剩空气系数、受热面的壁温、余热锅炉受热面的催化作用、烟气温度等是低温腐蚀的主要影响因素。所谓的高温腐蚀是指余热锅炉的受热面壁温高于硫酸露点且烟气的温度达到500℃时所发生的腐蚀。这种腐蚀主要出现在过热器、省煤器、再热器、辐射室的水冷壁管以及金属固定件中,多出现局部的溃疡性腐蚀。

  2 积灰产生的机理

  所谓的积灰是由于温度低于灰的熔点导致灰的沉积,可分为高温积灰与低温积灰两类。其中低温积灰主要发生在余热锅炉的尾部及温度低于酸露点的管壁。由于尾部低温区面积大、烟气中含尘量大,加上余热锅炉受热面布置不平衡、吹灰设备不完善等原因导致积灰的形成;低温积灰形成的主要是松散型积灰。高温腐蚀主要产生粘附性积灰与粘结性积灰。其中粘附性积灰主要是由于高温烟气中含有的低熔点金属元素在烟温降低时产生凝结物,形成封闭性灰环。粘结性积灰是在高温区向过渡温度区转变时,由于烟气对管子进行横向冲刷,在管子正面形成熔融状积灰导致烟气管道被堵塞。

  余热锅炉的腐蚀与积灰在余热锅炉的运行中会同时进行,互为因果关系并相互影响,在运行的过程中会加剧损坏。因此要加强余热锅炉的腐蚀与积灰问题的治理,以保证损失最小化,提高余热锅炉热量回收的效率。

  3 防止腐蚀的措施

  余热锅炉产生腐蚀,会导致余热锅炉换热管变薄并逐渐被穿孔从而引起破坏,在工业化的过程中会加重成本投入和延误工作进程,带来不必要的损失。因此要重视余热锅炉腐蚀的防止措施,在经过对腐蚀产生机理的分析下,主要总结出以下防止腐蚀的措施:

  3.1 调整水温、排烟温度及速度保证较高的受热面壁温

  由于温度过低或过高都会产生低温腐蚀和高温腐蚀,因此要控制合理的温度,通常要保证水温在140℃~150℃左右。据统计在酸浓度相同的情况下,当烟速增大10倍时酸的最大沉积速度也会增加10倍,因此要选择合理的烟速。而在烟气速度相同的情况下,烟气纵向进入时,酸的沉积最大。错列管束比顺列管束大,酸的沉积速度也大。因此烟气的纵向冲刷比横向冲刷更耐腐蚀,一般横向冲刷受热面腐蚀速度是纵向冲刷的两倍左右。根据这个原理,在实践的过程中要采用纵向冲刷。而排烟的最佳温度以180℃最佳。这些方案都能够保证受热面壁温达到露点温度以上。

  3.2 使用防腐蚀材料

  根据对余热锅炉腐蚀的机理进行分析发现腐蚀的主要缘由来自于硫,通常的腐蚀主要是通过二氧化硫与三氧化硫与金属的结合产生一系列化学反应及点反应导致腐蚀。目前工业上所用的大部分燃料是煤,而煤中含有大量的硫,为腐蚀的产生提供了基础。因此,对硫的处理是防腐的根本环节。在实践的过程中主要是通过使用防腐材料来进行防治。在受热面的材料选择上尽量选择防腐材料,例如选择ND钢和在受热面上涂上保护层,如聚四乙烯、铅、聚酯、陶瓷涂料、镍等有机材料,都能够很好地保护金属层,避免硫元素与金属产生直接的接触。

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  4 防止积灰的措施

  积灰的产生会加重余热锅炉的负担,同时会导致回收的一部分热量被消耗,降低热量的回收效率。甚至使余热锅炉发生堵塞,进而导致工作运行的停滞,耽误工作的进程。同时积灰的产生会与腐蚀相互影响加重对余热锅炉的受损程度,因此,在实践中要重视积灰问题,并找出有关应对措施。根据对积灰产生机理的分析,主要总结出以下应对措施:

  4.1 采用激波吹灰器

  原理:它是利用乙炔(煤气、天然气、液化气)等常用可燃气体和空气,经过各自的流量测控系统后,按一定比例进行均匀混合,然后送入燃烧室中燃烧。与常规的燃烧过程和燃烧方式有所不同,燃气脉冲燃烧是利用不稳定燃烧气体在高湍流状态下,产生压缩波,形成动能、声能、热能。这种燃烧速度较快,燃烧产生的气体压力被限制在一定的范围之内,在输出管的喷口处发射冲击波能与积灰状况适应。通过冲击波的作用使受热面上的积灰脱落,将被污染受热面上的灰尘颗粒、松散物、粘合物及沉积物除去,达到淸灰的目的,提高余热锅炉的热效率。

  特点:

  (1)、除灰效果好

  能够在较大空间范围内有效清除受热面的积灰结焦,大幅度提高换热效率和降低排烟温度,运行可靠、效果显著。

  (2)、配置安全可靠

  两种工质配比,控制在最佳值,保证在最佳状态运行。采用高能点火器,性能稳定,使用寿命长,确保点火可靠。

  (3)、自动化可靠性高

  控制系统中传感器设置相应故障的联锁保护动作,各类故障分级处理,支路故障不影响整个系统的运行。应用专业厂家生产的精密传感器,在程序控制下做到定期自检、在线多级保护、联锁保护、故障检测、故障报警、故障诊断、故障处理,从而保证了系统安全可靠运行。

  (4)、使用范围广

  可以适用于任何炉型,包括各种煤粉锅炉、循环流化床锅炉、燃油锅炉、余热炉、加热炉、工艺炉以及垃圾焚烧炉等。可以适用锅炉尾部任何部位,包括过热器、再热器、省煤器、空气预热器等。

  (5)、经济效益高

  设备投资少,产生效益高,降低工人劳动强度(除渣),运行成本低。

  4.2 采用翅片管

  翅片管的设计减少了外形的尺寸以及水力和烟气的阻力,通过加翅片管进而在尾片部位由于气流绕流产生漩涡,可以使颗粒的运行轨迹发生改变,使颗粒在绕过漩涡之后再冲击导管壁上,颗粒的碰撞几率减少且碰撞的位置发生后移,这样能够很好地起到防止积灰沉积的作用。通过检测得到数据,管径为32mm、翅片2mm厚、高度为28~30mm的省煤器在工作时效果最好。对于含尘量大及烟气成分复杂的选择光管结构式最佳选择,但设备体积大,投资成本会提高。

  5 结语

  随着经济全球化的不断深入,我国的经济结构发生了战略性变化,提倡能源节约、技术密集型的发展,工业作为经济发展的支柱环节,工业发展的变革对经济转型起着重要的作用。余热的回收利用越来越多地受到重视,也是节能的重要体现。其中余热锅炉设备的设计,对余热回收利用成效起着决定作用。在实践中,要强化对余热锅炉中出现的腐蚀与积灰问题的处理,保证余热的高效回收利用。


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