余熱鍋爐的省煤器腐蝕及防護(hù)

薛鋒（南京南鍋動(dòng)力設(shè)備有限公司，江蘇 南京 210019）

余熱鍋爐的省煤器腐蝕及防護(hù)

薛鋒
（南京南鍋動(dòng)力設(shè)備有限公司，江蘇 南京 210019）

我國近年來工業(yè)化程度不斷推進(jìn)，在帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的同時(shí)也消耗了大量能源。尤其是諸如石油、煤炭等不可再生能源，使用起來不僅價(jià)格較高，而且?guī)淼奈廴?、存在的浪費(fèi)較大。因此，有相當(dāng)一部分專家學(xué)者對(duì)鍋爐進(jìn)行了一系列改造，對(duì)其余熱進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。本文對(duì)余熱鍋爐省煤器腐蝕原理及防護(hù)措施進(jìn)行探究。首先對(duì)余熱鍋爐及省煤器的概念、原理、構(gòu)造等方面進(jìn)行概述，接著分析省煤器發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的原因，最后有針對(duì)性的提出幾點(diǎn)防護(hù)措施。

余熱鍋爐；省煤器；腐蝕；防護(hù)；措施

1　相關(guān)概念闡述

1.1余熱鍋爐的概念

從字面上的意思能夠較好的對(duì)其概念進(jìn)行初步理解，即是將各種工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢料、廢液中存在的剩余熱量或者是其他可燃物質(zhì)燃燒之后產(chǎn)生的熱量利用起來，對(duì)水進(jìn)行加熱處理的一種鍋爐。余熱鍋爐分類方式較多，例如按照燃料可將其分為燃油型余熱鍋爐、燃?xì)庑陀酂徨仩t等。

1.2余熱鍋爐的組成

余熱鍋爐組成部件較多，可以說是一個(gè)比較龐大、緊密的系統(tǒng)，其具體零部件組成有：鍋筒、活動(dòng)煙罩、路口段煙道、氧槍口、人孔、吊橋等。在這些組成部位里面，鍋筒、活動(dòng)煙罩、氧槍口等為其重要部位。此外，余熱鍋爐的循環(huán)回路一般包括6個(gè)，并且在各段煙道之間通過鍋筒聯(lián)通。

1.3余熱鍋爐的工作原理

余熱鍋爐的工作原理主要是利用燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔馑尫懦鰜淼臒崃浚@種煙氣會(huì)比其他物質(zhì)先行一步進(jìn)入到鍋爐的爐膛之中，待其進(jìn)入之后會(huì)首先達(dá)到鍋爐前煙箱，在這里安裝有余熱回收裝置，會(huì)對(duì)帶有熱量的煙氣進(jìn)行第一次回收。在此之后，煙氣會(huì)進(jìn)入到鍋爐中的煙火管，繼續(xù)深入后煙箱，在這里也設(shè)置有余熱回收裝置對(duì)帶有熱量的煙氣進(jìn)行回收。最后，高溫?zé)煔饨?jīng)過層層“關(guān)卡”達(dá)到煙囪，排到大氣中去。

1.4鍋爐省煤器的概念

省煤器這一名字的由來主要是因?yàn)檫@一裝置能夠節(jié)省能源、提升效率，具體來說，鍋爐省煤器則是指位于鍋爐末端煙道里面進(jìn)行余熱回收工作的一種裝置。按照省煤器的制造材料可以分為鑄鐵省煤器、鋼管省煤器兩種；按照其安裝形式可以分為立式省煤器、臥式省煤器。

1.5鍋爐省煤器的組成

通常使用碳素鋼管制作省煤器，有時(shí)候會(huì)在鋼管外面加設(shè)若干肋片等，達(dá)到改善傳熱的效果。

1.6鍋爐省煤器的工作原理

在鍋爐中利用省煤器主要是為了達(dá)到能源回收、節(jié)約能源的效果，省煤器增加了能源循環(huán)過程，使得吸熱平均溫度升高，進(jìn)而加大循環(huán)效率。當(dāng)鍋爐啟動(dòng)之后，位于其中的汽水管道循環(huán)系統(tǒng)并沒有立刻建立，而是出于停滯狀態(tài)，與此同時(shí)省煤器中的水也并未流動(dòng)。當(dāng)鍋爐進(jìn)行燃燒，隨著燃燒程度越來越強(qiáng)，產(chǎn)生的煙氣溫度也會(huì)越來越高，省煤器中的水受此影響被汽化，省煤器局部也到達(dá)了超溫狀態(tài)。一旦出現(xiàn)這種情況，將會(huì)影響鍋爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此在汽包的集中下水管處再接一段水管到達(dá)省煤器的入口處，讓省煤器內(nèi)部的水能夠處于不斷流入、流出的循環(huán)狀態(tài)，杜絕氣化現(xiàn)象的發(fā)生。

2　余熱鍋爐省煤器的腐蝕原因

2.1受到高溫硫化的影響，省煤器容易腐蝕

高溫硫化是一種在大多數(shù)余熱鍋爐省煤器中都會(huì)產(chǎn)生的問題，通常是金屬在高溫的狀態(tài)下與化學(xué)物質(zhì)硫發(fā)生了反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。在余熱鍋爐中，硫的存在形式可能是氣體狀態(tài)，也可能是有機(jī)形態(tài)。通過研究發(fā)現(xiàn)，在高溫狀態(tài)下金屬發(fā)生硫化反應(yīng)的速率遠(yuǎn)大于氧化反應(yīng)。

2.2受到給水質(zhì)量的影響，省煤器容易腐蝕

給水質(zhì)量的好壞對(duì)省煤器影響較大，而給水質(zhì)量的好壞直接與水中氧氣含量密切相關(guān)。在省煤器中使用的水應(yīng)當(dāng)盡可能地除去其中所含氧氣，如果未能完全除去那么會(huì)在進(jìn)入到省煤器之后受到溫度影響，將氧氣釋放出來，附著于管道內(nèi)部，形成水垢，并且加速省煤器的氧化反應(yīng)[1]。

2.3受到原材料的影響，省煤器容易腐蝕

我國當(dāng)前大部分余熱鍋爐的省煤器由碳鋼制作而成，作為制作省煤器的原材料，碳鋼有較強(qiáng)的耐熱性，但是也容易在某種特定的環(huán)境中受到腐蝕，產(chǎn)生裂紋。例如，碳鋼在氫氧化鈉水溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕，導(dǎo)致金屬出現(xiàn)裂紋，可能會(huì)引發(fā)斷裂，繼而造成省煤器腐蝕。

2.4受到煤粉近壁燃燒的影響，省煤器容易腐蝕

余熱鍋爐被大量用于煤炭業(yè)，其中尤以煤炭冶煉為主，在這過程中煤粉很容易出現(xiàn)近壁燃燒的現(xiàn)象。一方面，煤粉近壁燃燒使得省煤器表面的溫度升高。另一方面，煤粉還會(huì)形成氣流對(duì)省煤器的壁面帶來沖擊，導(dǎo)致已經(jīng)存在的腐蝕物被吹落下來，加速腐蝕速度。如果此時(shí)陪風(fēng)操作不恰當(dāng)，還會(huì)使得后期風(fēng)粉出現(xiàn)混合不良的情況，省煤器壁面出現(xiàn)氧氣缺少，帶來較強(qiáng)的還原性氣氛，導(dǎo)致省煤器容易被腐蝕[2]。

3　余熱鍋爐省煤器腐蝕的防護(hù)策略

3.1引入新興技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過程中還原性氣氛進(jìn)行改善

借助當(dāng)前發(fā)達(dá)的科學(xué)文化技術(shù)，將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的還原性氣氛進(jìn)行改善，有助于防護(hù)余熱鍋爐省煤器的腐蝕。例如，貼壁二次風(fēng)技術(shù)就是一種新興科學(xué)技術(shù)，即利用二次風(fēng)箱，將少量二次風(fēng)從中引出來，并在高溫腐蝕片區(qū)的上方、腐蝕片區(qū)省煤器所在處安裝噴口，將空氣噴入爐膛內(nèi)部。這樣一來，能夠較好的對(duì)省煤器高溫腐蝕片區(qū)的還原性氣氛加以改善，提升局部所含氧氣數(shù)量，緩解省煤器腐蝕情況。但是，在使用這個(gè)技術(shù)的時(shí)候要注意定期更換貼壁風(fēng)的噴頭，避免其由于龜裂、脫落之后掉入爐膛內(nèi)從而喪失防止腐蝕的效果。

3.2在原有基礎(chǔ)上，對(duì)省煤器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造

當(dāng)前絕大多數(shù)企業(yè)所使用的省煤器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都并不完善，會(huì)加速其腐蝕，因此，可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上對(duì)其加以改造。例如，可以以煙氣流通為標(biāo)準(zhǔn)，將原來的省煤器系統(tǒng)改造成低溫時(shí)段過熱器、省煤器、煙氣換熱器，盡可能的將熱量進(jìn)行回收。還可以利用大概達(dá)到150 ℃的低壓除氧水，將此作為水熱媒介質(zhì)，進(jìn)行置換。除此之外，可以在鍋爐及水泵出口位置添加若干臺(tái)積水換熱器，進(jìn)行換熱，并且確保鍋爐上水的溫度在150 ℃以上，避免出現(xiàn)低溫露點(diǎn)腐蝕的情況。

3.3改進(jìn)省煤器制作原材料，提升其抗腐蝕性

可以在當(dāng)前制作省煤器的原材料，例如鋼材表層進(jìn)行滲鋁處理，并且對(duì)其滲層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在最外層使用鋁含量較高的氧化鋁外殼，中部則使用鋁鐵的合金材質(zhì)，最里面一層則為基體金屬。通過這樣的方式，對(duì)省煤器原有的制作原材料進(jìn)行改進(jìn)，能夠在很大程度上提升其抗高溫氧化、抗腐蝕的性能。在使用這一改進(jìn)技術(shù)的時(shí)候要注意的是，避免滲鋁管與鋼管之間存在焊接縫隙而被腐蝕。在技術(shù)層面上來，目前還很難通過改進(jìn)焊接縫隙自身實(shí)現(xiàn)其抗腐蝕性，因此可以盡可能使用長(zhǎng)度更大的滲鋁管，使得焊接縫隙與高溫腐蝕區(qū)之間的距離盡可能的遠(yuǎn)一些，避免焊接縫隙受到腐蝕。但是，在使用并盡可能的加大滲鋁管的長(zhǎng)度時(shí)還需要考慮到實(shí)際成本，一般而言滲鋁管的采購價(jià)格會(huì)比普通鋼管的價(jià)格高出大概40%，企業(yè)應(yīng)當(dāng)從節(jié)能、經(jīng)濟(jì)兩方面綜合考慮，選擇性價(jià)比最優(yōu)的方式[3]。

4　結(jié)語

總而言之，在余熱鍋爐中使用省煤器在很大程度上提升了余熱鍋爐的使用效率，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。本文正是處于這一方面的考慮，對(duì)余熱鍋爐及省煤器的基本構(gòu)造、工作原理等方面做出概述，并且從其腐蝕原因出發(fā)對(duì)如何更好地預(yù)防腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生做出探究。希望以此，有助于我國節(jié)能環(huán)保事業(yè)的推進(jìn)與發(fā)展。

[1] 鄭文龍. 省煤器腐蝕穿孔原因分析. 石油化工腐蝕與防護(hù). 2000(01):10.

[2] 黃向陽. 含硫原油對(duì)鍋爐省煤器腐蝕的影響因素及對(duì)策[J].四川化工與腐蝕控制, 2002(04):13.

[3] 叢海濤. 加熱爐回收設(shè)備煙氣露點(diǎn)腐蝕及其控制[J]. 石油化工腐蝕與防護(hù), 2001(03):14.

orrosion and protection of economizer of heat recovery boiler

TK223.6

1009-797X(2015)17-0062-03

B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2015.17.017

薛鋒（1987-），男，本科，助理工作師，主要從事鍋爐設(shè)計(jì)與制造工作。

2014-07-21