Equation Chapter 1 Section 1冶金煤气锅炉空预器漏风问题浅析

Equation Chapter 1 Section 1冶金煤气锅炉空预器漏风问题浅析

张松松 刘齐 聂振格 朱惠敏 孙立新

江苏海事职业技术学院 南京 211170

摘 要：为充分利用富余的冶金煤气资源，煤气锅炉在国内钢厂得到了广泛应用。空气预热器是煤气锅炉的重要辅助设施，其漏风一直是锅炉运行过程中的典型故障和常见问题。本文对煤气锅炉空气预热器的漏风问题进行讨论，分析了漏风的原因和危害，提出了漏风的预防和治理措施，并介绍了可减少漏风的新型空预器。

关键词：冶金煤气；锅炉；空气预热器；漏风

前言

近年来，国内环保形势日益严峻，加之国家对工业节能减排工作的推动逐步升级，钢厂对于其余能余热资源的回收也越来越重视。在这种背景下，煤气锅炉在各大钢厂得到了普遍推广和应用。

空气预热器是煤气锅炉的重要组成部件，它利用锅炉尾部烟气的热量来加热燃烧所需空气，回收烟气余热，降低了排烟温度，提高了锅炉效率。同时，由于空气被加热，强化了炉内燃料的着火和燃烧过程，减小了未完全燃烧热损失，从而进一步提高了锅炉效率^[1]。

煤气锅炉在长时间运行后，会出现空气预热器漏风问题，影响锅炉的安全和经济运行。此外，空气预热器的漏风还会造成排烟温度下降，导致冷端受热面壁温下降，进而加速空气预热器冷端的低温腐蚀，造成受热面的损坏，既增加了维修工作量和材料损耗，又影响了锅炉的正常运行。

因此，对煤气锅炉空气预热器漏风的相关问题进行分析讨论，具有一定的实用意义。

1 空预器漏风案例

某钢厂煤气锅炉以高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气为燃料，运行一段时间后，出现了空气预热器的腐蚀和漏风问题，且情况非常严重。经停运检修发现，空预器的换热管出现了严重腐蚀，并引发漏风。图1为该空气预热器的现场照片。

图1 某钢厂煤气锅炉空预器现场照片

2 空预器漏风原因分析

通过化验该锅炉空气预热器换热管表明的结晶体沉积物可知：结晶物大部分为硫酸及亚硫酸盐的腐蚀产物，少部分碳酸盐物质，进一步追溯源头可知，这是由于焦炉煤气中含有氨、苯烃、萘、焦油、硫化氢、有机硫、氰化氢等杂质，其中硫化氢等硫化物燃烧后形成二氧化硫、三氧化硫，在烟道中和水蒸汽形成硫酸、次硫酸。当烟气流经低温烟道时，烟气温度接近二氧化硫的露点温度，二氧化硫呈液态对金属发生腐蚀，形成腐蚀产物，又在过饱和状态下析出，夹杂着烟气中固体颗粒而形成，此时各种因素发生变化，形成由点变面腐蚀，造成管道大量穿孔，从而引起低温空气预热器的泄漏。

此外，作为钢铁企业煤气平衡的最大缓冲用户，煤气锅炉负荷变化大而且频繁，使得锅炉尾部排烟温度随着负荷变化而发生较大波动，而锅炉在低负荷时的排烟温度较低（尤其是冬季），为空气预热器的低温腐蚀创造便利条件。

3 空预器漏风的危害

煤气锅炉空气预热器的漏风对锅炉的安全与经济运行会造成很大危害，主要包括：

1）空气预热器漏风会造成炉内风量不足，影响燃料燃烧造成锅炉出力下降，若要保持同负荷，则必须增加送风量，导致送风机电耗增大；

2）空气预热器漏风还会使烟气流量增大，导致引风机电耗增大；

3）由于冷空气直接进入烟气中，会降低烟气温度，促进尾部受热面的低温腐蚀，并形成恶性循环；

4）严重漏风会造成锅炉负荷下降，削减锅炉的煤气消耗量，打破全厂的煤气平衡，导致煤气平衡困难，富余的煤气只能大量放散，造成能源浪费。

4 空预器漏风的预防与治理

对于煤气锅炉，要想预防空气预热器的漏风，可从以下几方面着手：

1）确保安装和施工质量，避免密封处出现焊缝缺陷。

2）加强对空气预热器的维护，定期对空气预热器进行吹扫和清理。

3）通过热力系统优化，提高排烟温度，避开烟气酸露点，具体包括：投入高压加热器，提高锅炉给水温度，进而提高排烟温度；或者增加热风再循环系统或暖风器，提高空预器入口风温，从而将烟气温度抬升。

4）通过锅炉运行调整，在保证炉膛燃烧稳定的前提下尽量采用低氧量运行，将过量空气系数控制在较低值，以减少SO₃的形成，从而避免或减轻低温腐蚀。

5）在上游煤气系统上增设煤气脱硫设施，提高煤气质量，降低硫化物含量。

5 空预器防漏风新技术

近年来，随着材料技术的不断发展，煤气锅炉空预器的防腐蚀和漏风问题出现了一些新的解决方案，主要包括两类技术：

1）采用新型材料

ND钢和搪瓷管是目前已经在钢厂煤气锅炉上成功应用并具有较好市场潜力的空预器新型材料。其中，ND钢又称09CrCuSb合金管，是一种广泛应用于预热器和热交换器的合金钢管，可以抵御高含硫烟气结露腐蚀，是目前国内外最理想的“耐硫酸低温露点腐蚀”用钢材。

搪瓷管的主要成分是含硅量高的瓷釉，它是覆盖在陶瓷制品表面的无色或有色的玻璃态薄层，通过950℃搪烧，使瓷釉密着于金属铁胎表面制成，因此具有类似玻璃的化学稳定性和金属强度的双重优点。搪瓷管具有耐腐蚀性，且表面光滑，不易积灰，减少堵塞，更容易清洗。

考虑尾部空气预热器换热管腐蚀破损一般只发生在空气预热器低温段，因此可将低温段的换热管由普通碳素钢管改为ND钢、搪瓷管，只投入有限成本，加强酸露点温度附近管子的耐腐蚀性，以避免空预器管的漏风。

2）采用新型换热结构

热管式换热器是近年来在煤气锅炉上得到小范围示范和推广的新型换热结构，热管式空气预热器可以通过调节热管冷热两侧的热阻比来调节热管的管壁温度，使其高于酸露点温度以上，从而有效防止低温腐蚀的发生。由于每根热管都是相对独立的密闭单元，烟气和空气被隔开分别与热管进行换热，所以即使有些热管发生了腐蚀也不会引起漏风，之多是这部分热管失去了有效的传热作用，待检修时更换即可。目前，已经有不少钢铁厂采用了热管式空气预热器，取得了较好的效果。

6 结语

煤气锅炉近年来在国内钢厂得到了大量推广应用，几乎每个钢厂都有煤气锅炉，数量少则2~3台，多则8~10台。作为煤气锅炉的重要组成部件，空气预热器的漏风问题一直是钢厂动力厂或能控中心的运维重点。本文对煤气锅炉空气预热器的漏风问题进行研究，结合漏风案例，分析了漏风的原因和危害，并提出了漏风的预防和治理措施，还介绍了最新的空气预热器结构型式，可为钢厂煤气锅炉的空气预热器漏风治理提供参考。

参考文献

[1] 应静良，李永华等.电站锅炉空气预热器[M].北京:中国电力出版社，2002.

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[3] 韩明杰，刘金敬.燃气锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因及预防措施[J].冶金动力，2007， (4)，51-52.

[4] 周云，冯书辉.焦炉煤气燃料锅炉空预器腐蚀的解决措施[J].四川冶金，2009，31(3)，63-64.

[5] 王铁民，王涛，陈素君.锅炉空气预热器低温腐蚀原因分析与处理[J].煤气与热力，2010，30(3)，9-11.

本文受江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目资助（项目编号：201912679026Y）

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