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摘要：通过分析空气预热器腐蚀堵塞的原因，采取扩大单根换热管直径、加强实际生产时的操作调节等措施，有效的减轻了空气预热器的腐蚀积灰造成的影响。
关键词：空气预热器；低温腐蚀积灰；预防措施
中图分类号：C35文献标识码： A
为了提高锅炉热效率，降低排烟热损失，锅炉尾部通常都装有空气预热器，以此来节约能源、降低能耗。但节能的同时，空气预热器在运行中出现的各种问题也给锅炉的正常运行带来了影响。下面结合我厂锅炉空气预热器的运行情况和优化改造实例，对空气预热器在运行过程中的腐蚀、积灰现象进行分析。
我单位现有三台SHL20-2.5/400-A锅炉，为提高焦炉煤气的利用效率，减少放散浪费，决定将单一燃煤锅炉改为燃烧方式为煤与焦炉煤气混烧锅炉。改造初期锅炉运行稳定，经过半年左右的运行，发现锅炉排烟温度有逐步降低的趋势，又经过三个月的运行排烟温度由 160℃降低到130℃，热风温度也由140℃降低到120℃，停炉检修发现空气预热器腐蚀积灰严重。
1．锅炉空气预热器腐蚀及积灰机理[1]
锅炉空气预热器腐蚀和积灰属于锅炉低温受热面的腐蚀和积灰，腐蚀积灰的主要机理为：燃料中含有硫分，燃料燃烧后产生SO2，部分SO2进一步转化为SO3，SO3会提高酸露点的温度。SO3与水蒸气结合形成H2SO4，当受热面温度低于酸露点温度时，硫酸蒸气在金属壁面上凝结，腐蚀金属管壁。而且当硫酸蒸气凝结在管壁上时管壁比较湿润，烟气中的飞灰很容易粘附在管壁上，形成的这层潮湿的灰更加容易捕捉飞灰，使得积灰越来越厚。
腐蚀与积灰相互促进发生，积灰使得管子导热热阻增加，降低换热效率，管壁温度进一步降低，硫酸蒸气更容易凝结在管壁上加剧腐蚀。当空气预热器管壁腐蚀漏风后，烟气温度进一步降低，从而加速腐蚀积灰，形成恶性循环。
2．分析腐蚀积灰的影响因素
2.1燃料含硫量的影响
燃料中含硫量直接影响烟气中SO3的浓度，燃料中硫分燃烧产生SO2，一部分SO2进一步氧化生成SO3，SO3与烟气中的水蒸气结合转化为H2SO4，随着H2SO4浓度增加，酸露点温度也随之升高，锅炉尾部受热面上的酸沉积量也成比例的增加。酸沉积后腐蚀受热面管，受热面管受腐蚀后造成管壁光洁度下降，烟气流动阻力增大，使得烟气中的飞灰更容易粘附在受热面管壁上，锅炉尾部低温受热面的腐蚀积灰也随之增加，而且此过程为恶性循环过程。
2.2过量空气系数的影响
为保证燃料完全燃烧，锅炉空气供给必须有一定的余量，但是过量空气必须控制在一定的范围内否则造成热损失增大。过量空气系数低时烟气中含CO量高，CO具有抑制SO2向SO3轉化的功能，当过量空气系数小时，烟气中含CO量愈大对SO2转化为SO3的抑制作用愈强[2]，烟气中H2SO4蒸汽含量降低，有利于防止空气预热器的腐蚀。所以低氧燃烧在减少锅炉排烟热损失的同时，也对预热器低温腐蚀积灰有一定的预防作用。当过量空气系数低时对低温受热面积灰速度也有明显降低作用，下图为空气预热器在不同烟气含氧量下的积灰速度规律，由图也可看出当烟气含氧量低时，预热器积灰速度明显下降。本厂锅炉由于漏风及操作原因，为保证燃料完全燃烧烟气含氧量通常保持在4%-5%左右，烟气中CO含量低，造成积灰速度较大。
图1空气预热器在不同烟气含氧量不同温度下的积灰速度规律
2.3燃料中水分的影响
本厂锅炉为链条炉燃煤燃烧方式采用层燃，为保证燃煤短时间内内快速燃烧，燃煤的颗粒较细。如果直接将干煤粉送入炉内燃烧，容易造成不完全燃烧热损失增加，而且也容易使得锅炉底部送风量不均匀。为避免上述情况，燃煤在进炉燃烧前会加入约15%的水。这样就造成烟气中水蒸气含量增加，更有利于SO3转化成H2SO4，从而加剧低温受热面的腐蚀积灰。
2.4空气预热器管壁温度的影响
SO3在低温受热面凝结腐蚀管壁主要是因为管壁温度低于酸露点，当烟气中硫酸蒸气含量高时，其露点可大于150℃左右甚至更高，根据计算管壁温度的经验公式管壁温度Tb=(Tp+1.5Tlk)/2.5,Tp为排烟温度，取Tlk为20℃，算的受热面的最低壁温约为90℃。所以，要严格控制排烟温度，以提高空气预热器管壁温度，减少硫酸蒸汽的凝结。
2.5锅炉负荷的影响
当锅炉在高负荷甚至超负荷状态下运行时，需要的燃料量大，同时空气量的需求也会随之增加，导致过量空气相应也增加。使得SO2更容易转化生成SO3[3]。当锅炉在低负荷运行时，锅炉燃料供给量和给风量相对较低，燃烧产生烟气量也随之降低。为保证锅炉运行参数稳定，需将引风机调节翻板开度调小，造成锅炉尾部烟道烟气流速较低，尾部受热面容易积灰。
3．减轻和预防腐蚀积灰的措施
空气预热器腐蚀和积灰的主要原因是烟气中含有SO3和受热面壁温低于酸露点温度，从这两方面入手可采取以下几点措施来减轻和预防空气预热器腐蚀积灰。
3.1.经过与空气预热器厂家合作，对空气预热器进行优化改进，将原Ф41×1.5mm的换热管改为Ф50×2mm的换热管。扩大换热管径，减缓积灰堵塞换热管的现象，增加换热管壁厚，提高管壁的耐磨能力。改造后管子由1098根减至774根，但换热面积增加了6%，经过半年运行，发现换热管堵塞情况缓解[4]。
3.2.SO3的产生来于燃料中所含硫分，采用低硫分的燃料，从根本上降低烟气含硫酸量。
3.3.通过加强岗位的操作调节，严格控制对给煤的淋水量，以降低烟气中水蒸气的含量，从而间接控制烟气中硫酸的生成，防止空气预热器换热管的腐蚀积灰。
3.4.根据含氧分析仪检测的过量空气量，及时调节引风机翻板，通过合理的控制给风量，降低烟气的含氧量，使锅炉保持低氧燃烧的工况。
3.5.加强对锅炉的日常维护，发现空气预热器漏风、堵塞及时处理，停炉检修时对空气预热器进行彻底清洗，防止因局部换热管腐蚀严重而加剧整个受热面的腐蚀。
4.参考文献
1.赵燕平.空气预热器被积灰污染特性的实验研究.电力建设.2004.25(7):8-10
2.王新光、王美霞.电厂锅炉空气预热器低温腐蚀及预防措施探讨.冶金能源.2005
3.杨宁.空气预热器运行异常原因分析.电力安全技术.2004.24(3):57-59
4.李科群.热管式空气预热器的设计.化工进展.2006.25:227-230
关键词：空气预热器；低温腐蚀积灰；预防措施
中图分类号：C35文献标识码： A
为了提高锅炉热效率，降低排烟热损失，锅炉尾部通常都装有空气预热器，以此来节约能源、降低能耗。但节能的同时，空气预热器在运行中出现的各种问题也给锅炉的正常运行带来了影响。下面结合我厂锅炉空气预热器的运行情况和优化改造实例，对空气预热器在运行过程中的腐蚀、积灰现象进行分析。
我单位现有三台SHL20-2.5/400-A锅炉，为提高焦炉煤气的利用效率，减少放散浪费，决定将单一燃煤锅炉改为燃烧方式为煤与焦炉煤气混烧锅炉。改造初期锅炉运行稳定，经过半年左右的运行，发现锅炉排烟温度有逐步降低的趋势，又经过三个月的运行排烟温度由 160℃降低到130℃，热风温度也由140℃降低到120℃，停炉检修发现空气预热器腐蚀积灰严重。
1．锅炉空气预热器腐蚀及积灰机理[1]
锅炉空气预热器腐蚀和积灰属于锅炉低温受热面的腐蚀和积灰，腐蚀积灰的主要机理为：燃料中含有硫分，燃料燃烧后产生SO2，部分SO2进一步转化为SO3，SO3会提高酸露点的温度。SO3与水蒸气结合形成H2SO4，当受热面温度低于酸露点温度时，硫酸蒸气在金属壁面上凝结，腐蚀金属管壁。而且当硫酸蒸气凝结在管壁上时管壁比较湿润，烟气中的飞灰很容易粘附在管壁上，形成的这层潮湿的灰更加容易捕捉飞灰，使得积灰越来越厚。
腐蚀与积灰相互促进发生，积灰使得管子导热热阻增加，降低换热效率，管壁温度进一步降低，硫酸蒸气更容易凝结在管壁上加剧腐蚀。当空气预热器管壁腐蚀漏风后，烟气温度进一步降低，从而加速腐蚀积灰，形成恶性循环。
2．分析腐蚀积灰的影响因素
2.1燃料含硫量的影响
燃料中含硫量直接影响烟气中SO3的浓度，燃料中硫分燃烧产生SO2，一部分SO2进一步氧化生成SO3，SO3与烟气中的水蒸气结合转化为H2SO4，随着H2SO4浓度增加，酸露点温度也随之升高，锅炉尾部受热面上的酸沉积量也成比例的增加。酸沉积后腐蚀受热面管，受热面管受腐蚀后造成管壁光洁度下降，烟气流动阻力增大，使得烟气中的飞灰更容易粘附在受热面管壁上，锅炉尾部低温受热面的腐蚀积灰也随之增加，而且此过程为恶性循环过程。
2.2过量空气系数的影响
为保证燃料完全燃烧，锅炉空气供给必须有一定的余量，但是过量空气必须控制在一定的范围内否则造成热损失增大。过量空气系数低时烟气中含CO量高，CO具有抑制SO2向SO3轉化的功能，当过量空气系数小时，烟气中含CO量愈大对SO2转化为SO3的抑制作用愈强[2]，烟气中H2SO4蒸汽含量降低，有利于防止空气预热器的腐蚀。所以低氧燃烧在减少锅炉排烟热损失的同时，也对预热器低温腐蚀积灰有一定的预防作用。当过量空气系数低时对低温受热面积灰速度也有明显降低作用，下图为空气预热器在不同烟气含氧量下的积灰速度规律，由图也可看出当烟气含氧量低时，预热器积灰速度明显下降。本厂锅炉由于漏风及操作原因，为保证燃料完全燃烧烟气含氧量通常保持在4%-5%左右，烟气中CO含量低，造成积灰速度较大。
图1空气预热器在不同烟气含氧量不同温度下的积灰速度规律
2.3燃料中水分的影响
本厂锅炉为链条炉燃煤燃烧方式采用层燃，为保证燃煤短时间内内快速燃烧，燃煤的颗粒较细。如果直接将干煤粉送入炉内燃烧，容易造成不完全燃烧热损失增加，而且也容易使得锅炉底部送风量不均匀。为避免上述情况，燃煤在进炉燃烧前会加入约15%的水。这样就造成烟气中水蒸气含量增加，更有利于SO3转化成H2SO4，从而加剧低温受热面的腐蚀积灰。
2.4空气预热器管壁温度的影响
SO3在低温受热面凝结腐蚀管壁主要是因为管壁温度低于酸露点，当烟气中硫酸蒸气含量高时，其露点可大于150℃左右甚至更高，根据计算管壁温度的经验公式管壁温度Tb=(Tp+1.5Tlk)/2.5,Tp为排烟温度，取Tlk为20℃，算的受热面的最低壁温约为90℃。所以，要严格控制排烟温度，以提高空气预热器管壁温度，减少硫酸蒸汽的凝结。
2.5锅炉负荷的影响
当锅炉在高负荷甚至超负荷状态下运行时，需要的燃料量大，同时空气量的需求也会随之增加，导致过量空气相应也增加。使得SO2更容易转化生成SO3[3]。当锅炉在低负荷运行时，锅炉燃料供给量和给风量相对较低，燃烧产生烟气量也随之降低。为保证锅炉运行参数稳定，需将引风机调节翻板开度调小，造成锅炉尾部烟道烟气流速较低，尾部受热面容易积灰。
3．减轻和预防腐蚀积灰的措施
空气预热器腐蚀和积灰的主要原因是烟气中含有SO3和受热面壁温低于酸露点温度，从这两方面入手可采取以下几点措施来减轻和预防空气预热器腐蚀积灰。
3.1.经过与空气预热器厂家合作，对空气预热器进行优化改进，将原Ф41×1.5mm的换热管改为Ф50×2mm的换热管。扩大换热管径，减缓积灰堵塞换热管的现象，增加换热管壁厚，提高管壁的耐磨能力。改造后管子由1098根减至774根，但换热面积增加了6%，经过半年运行，发现换热管堵塞情况缓解[4]。
3.2.SO3的产生来于燃料中所含硫分，采用低硫分的燃料，从根本上降低烟气含硫酸量。
3.3.通过加强岗位的操作调节，严格控制对给煤的淋水量，以降低烟气中水蒸气的含量，从而间接控制烟气中硫酸的生成，防止空气预热器换热管的腐蚀积灰。
3.4.根据含氧分析仪检测的过量空气量，及时调节引风机翻板，通过合理的控制给风量，降低烟气的含氧量，使锅炉保持低氧燃烧的工况。
3.5.加强对锅炉的日常维护，发现空气预热器漏风、堵塞及时处理，停炉检修时对空气预热器进行彻底清洗，防止因局部换热管腐蚀严重而加剧整个受热面的腐蚀。
4.参考文献
1.赵燕平.空气预热器被积灰污染特性的实验研究.电力建设.2004.25(7):8-10
2.王新光、王美霞.电厂锅炉空气预热器低温腐蚀及预防措施探讨.冶金能源.2005
3.杨宁.空气预热器运行异常原因分析.电力安全技术.2004.24(3):57-59
4.李科群.热管式空气预热器的设计.化工进展.2006.25:227-230