火电厂燃煤锅炉低温腐蚀原因及对策措施探讨王冲

火电厂燃煤锅炉低温腐蚀原因及对策措施探讨王冲

(北京京能电力股份有限公司石景山热电厂100041)

摘要:在火电厂中,燃煤锅炉是一种主要的设备,安全高效率的运行对整个火电厂发电效率有非常重要的作用,但是锅炉在实际的生产中受到燃料种类、炉膛结构、燃烧温度等因素的影响,促使在运行的过程中出现低温腐蚀问题,就对锅炉安全稳定的运行,电厂的经济效益有着直接影响。本文以200至350MW的发电机组为例,对火电厂燃煤锅炉低温腐蚀原因及对策措施进行探讨。

关键词:火电厂;燃煤锅炉;低温腐蚀原因;对策措施

一、前言

在火电厂的燃煤锅炉中,低温腐蚀是一种经常见到的情况,促使省煤器、空预器等受热面受到了非常严重的损坏,这样既大大降低了设备的使用寿命,还促使其存在安全隐患,进而影响火电厂的经济效益,所以要采取相应的措施对低温腐蚀问题进行有效防护,起到降低腐蚀现象的发生率,对锅炉燃烧热效率进行提高,创造有利条件确保火电厂高效率的运行。

二、火电厂燃煤锅炉低温腐蚀原因

1、特殊腐蚀物

因为燃煤锅炉具备特殊的腐蚀物,就导致金属受热面积会变硬,余热锅炉所排放烟气温度下降,导致腐蚀加剧,如此反复的恶性循环,导致严重的腐蚀性裂缝出现,对余热锅炉设备造成严重的损坏。实际凝结酸量,酸浓度以及金属壁温等都会对腐蚀速率产生严重的影响,壁温较高的情况下,金属壁面上凝结的酸量比较小,腐蚀速度较慢,随着壁温的降低,凝结的酸量会逐渐增加,腐蚀速度加快,也就是说,实际腐蚀速率与壁温和算的浓度存在着密切的联系。

2、酸露点分析

锅炉在进行烟气排出的时候,有一个水露点,通常该凝结温度在35-50℃之间,一般情况下不容易在低温下受热面上结露。酸露点是气相与液相化学反应平衡时、硫酸蒸汽开始凝结成液体时的温度。烟气中二氧化硫的含量很低,但是及少量的三氧化硫将烟气露点(既酸露点)提高到不允许的程度。譬如,当烟气中的硫酸蒸汽含量为0.005%,酸露点将提高到130℃-150℃。因此,在酸露点比较高时,排烟温度要比酸露点低些,硫酸蒸汽在受热面上凝结,凝结量越大腐蚀越严重。如图1所示是酸露点的体积含量图:

图1酸露点的体积含量

3、锅炉负荷的影响

不管燃烧何种材料,锅炉负荷的高低直接影响到烟气中SO3的浓度,锅炉负荷越高,SO3的浓度和烟气露点也就会越高,这是因为锅炉负荷的升高使炉膛温度也会升高,这样有利于SO3生成,低温腐蚀的程度也就越严重。

4、炉膛温度的影响

在煤粉燃烧过程中,如果炉膛温度比较低,生成速度就非常缓慢,烟气中的含量较低;当炉膛温度在500-700℃之间时,反应速度就会大幅度提高,生成量就达到峰值;当炉膛温度超过700摄氏度时,烟气中的非常不稳地,大部分的将在极短的时间内还原成二氧化硫和氧气,因此的生成量极少。

三、火电厂燃煤锅炉低温腐蚀问题的解决对策

1、提高受热面金属壁温

针对燃煤锅炉低温腐蚀的情况,可以结合燃煤锅炉的实际特点选取有效的防护措施,可以在燃煤锅炉的烟气温度高于酸露点20度至30度之间时,从而有效的提高金属壁的温度,从而最大程度上避免低温腐蚀的出现。

2、减少SO3的生成

烟气成分中的SO3少,烟气露点温度和硫酸在低温受热面的凝结率也下降,腐蚀和积灰就自然减轻。SO3的含量与诸多因素有关,而燃料中的硫含量是关键因素。尽量少用高硫燃料当然好,但不现实。实际运行中应采用低氧燃烧,减少烟气中的过剩氧,从而阻止和减少SO2转变为SO3的生成量著手,还可以从控制炉膛燃烧温度水平、如采用烟气再循环来降低炉膛的燃烧温度的方面来降低SO3的含量。其中,低氧燃烧可以降低引、送风机电耗,是一种经济效益很高和很有发展前景的技术措施,但是这样的高科技措施需要运行人员有较高的技术水平,而且低氧燃烧要求锅炉具有完善的燃烧设备和燃烧检测仪表。如图1

3、要尽可能避免锅炉在低负荷的情况下运行,当锅炉负荷有所降低的时候,排烟温度就会下降,锅炉的露点就会随之降低,进而就更加容易造成排烟温度比露点温度低,导致受热面金属出现低温腐蚀。

4、使用添加剂

对锅炉尾部受热面产生低温腐蚀的主要物质是硫酸和碳酸等酸性物质,所以可以通过添加碱性物质来中和酸性物质,从而降低酸性物质的含量。氧气也是产生酸性物质的主要元素,所以也可以添加与氧气发生反应的物质,但是氧气是燃煤燃烧的必要条件,所以要在适当的位置选择适宜的添加剂。比较常见的添加剂有固体类有镁石、白云石、硅、锌粉和硼等的氧化物,液体类有氯化镁的水溶液,气体类有氮气等。使用添加剂虽然能够减少酸性物质的产生以及氧气含量,有效降低锅炉尾部受热面的低温腐蚀,但是不同的添加剂在不同的环境下使用,会产生不同的效果,所以在不影响燃烧状况的基础上可以选择适宜的添加剂种类和数量,以及合理的添加时间和位置,从而达到预期的目的。

5、尽量使用抗腐蚀的材料

在锅炉尾部受热面产生低温腐蚀,会缩短设备的使用寿命,降低运行效率,并且提高维护成本,所以要提高尾部受热面的耐腐蚀性。为了减少低温腐蚀的危害,现在我国有不少电厂,在锅炉中易遭受低温腐蚀的部分,诸如空气预热器中,使用新型、不易遭受腐蚀的材料代替原来使用的普通钢管,同时提高出烟温度,低温腐蚀就不易发生。就预热器而言,常用的有玻璃管式的和热管式的,这种预热器阻力小、体积小、抗腐蚀能力强,并且使用寿命比较长。

6、做好燃煤锅炉的日常维护操作

在燃煤锅炉的实践操作中,工作人员应充分发挥水位表价值,做好水位观察,同时做好已经破损水位表维护与检修工作,对于已经出现漏、滴的阀门做好更换与检修工作,这样才能保障余热锅炉正常工作。不同班次的余热锅炉运转,我们都要对传动装置做好检查,结合工作灵活性,确保工作状态符合燃煤锅炉现实要求与运行条件,这样才能让燃煤锅炉真正发挥应用价值。另外,工作人员还要做好燃煤锅炉管道连接、法兰部位严密性的检查工作,一旦引风机发生强烈的振动,必须立即停止运行,同时做好叶轮内部磨损检查与更换工作,不定期的做好燃煤锅炉水位、气压、过热蒸汽量检查工作,这样才能处在正常工作范围。结合工作要求,落实高低水位报警、低水位连锁设置、超温报警系统设置,并且定期做好报警连锁实验工作,这样才能保障各种装置的工作性能始终处在工作范围内。当然,设备养护对整个工作也有很大意义,它不仅能确保燃煤锅炉正常工作,还能最大程度的控制腐蚀磨损。

四、结束语

综上所述,在火电厂中余热锅炉在实际的应用中具有很好的应用价值,既可以对能源进行保护,起到节能减排的作用,还与可持续发展的观念相符合。同时因为燃煤低温腐蚀具有复杂性的特征,这样就要对低温腐蚀问题进行分析,采取相应的防范对策,促使其从根本上发挥锅炉的价值。

参考文献:

[1]蔡健辉.浅析火电厂锅炉尾部受热面低温腐蚀及防护措施[J].中国高新技术企业,2013.

[2]蔡健辉.浅析火电厂锅炉尾部受热面低温腐蚀及防护措施[J].中国高新技术企业,2017(27):346.

[3]马金伟,陈韶范,张富,等.高含硫天然气净化装置余热锅炉系统优化改造[J].石油化工设备,2018,(01):60-63.

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