经实践和调查,燃用含硫的燃油和燃气时,卧式锅壳式燃油燃气的热水锅炉,低温腐蚀都有不同程度的发生,有的低温腐蚀很严重,有一台锅炉运行一个冬季就已经穿管。经检查,主要在前后管板上发现有明显的结露流汗痕迹,严重腐蚀发生在第二回程烟管和第三回程烟气进口处。
大量事实证明,锅壳式燃油燃气热水锅炉的低温腐蚀,已是一个普遍的问题,应当引起注意。特别是在煤改油、气时应采取相应措施,尽量减少低温腐蚀。
锅炉尾部低温腐蚀的原因,主要有如下几点:
1、燃油含有硫,城市煤气中含有硫时,在燃烧时生成SO2,由于炉膛内原子氧存在以及对流受热面上积灰和氧化膜的催化作用,SO2被进一步氧化成SO3。SO3与烟气中水蒸汽结合生成H2SO4,含有硫酸蒸汽的烟气露点大大升高,为尾部低温受热面腐蚀创造了条件。
2、燃油燃气燃烧时,特别是燃气燃烧时,烟气中含有大量的水蒸气,燃气燃烧后烟气中水蒸气的含量比燃烟煤时要多1倍左右,比燃无烟煤多3倍左右。水蒸气含量多,提供了与SO3接触生成硫酸的机会,同时水蒸气分压力的提高,亦使烟气露点升高。
3、低温受热面管壁温度低是影响低温腐蚀的重要因素。卧式锅壳式热水锅炉与相当容量、相同压力的蒸汽锅炉相比,热水锅炉的后管板壁温比蒸汽锅炉约低70℃一80℃,热水锅炉发生低温腐蚀的可能性更大。再加上我国的供热系统普遍存在低温差、大流量的低温运行方式,有的单位还在低负荷运行,出水温度、回水温度都比较低,在此种情况下,锅炉后管板壁温也会降低。另外,排烟温度过低,也会使受热面壁降低。
4、过量空气系数的增加对烟气露点温度的提高也影响较大。
现以燃烧100号重油为例:
应用基成分:Cy=82.5%;Hy=12.5%;Oy=1.91%;Ny=0.49%;Sy=1.5%;Ay=0.05%;Wy=1.05%;Qydw=40612kJ/kg。
当过量空气系数α=1.05时,查得酸露点温度tld=95℃,对于出水温度、回水温度为95℃/70℃的锅壳热水锅炉,在额定状态下运行时,其后管板(卧式锅壳三回程结构锅炉)壁温约为120℃~130℃,此时壁温大于露点温度(即tb>tld)因此不会产生低温腐蚀。
当重油粘度较高时,压力雾化已不能满足燃烧要求,通常均采用转杯雾化燃烧机。以德国SAACKE(扎克)转杯雾化燃烧机为例,其推荐过量空气系数为1.1,当燃用100重油时,由关系曲线图查得酸露点温度为118℃,后管板壁温与酸露点温度已很接近了。
由此可见,过量空气系数的增加对酸露点温度的提高有很大的影响。
在燃煤锅炉改为燃油燃气锅炉时,设计和使用对策:
(1)尽量降低过量空气系数,采用低氧燃烧 一般卧式锅壳式热水锅炉为正压燃烧,各个受热面处的过量空气系数均等于炉膛出口过量空气系数:该过量空气系数与燃烧机有关。在选用燃烧机时,应尽量选用知名品啤或低氧燃烧机,在使用时尽量减少过量空气系数。当炉膛出口处过量空气系数控制在α=1.10以下时,烟气露点温度就会明显下降,从而避免或减轻低温腐蚀。
(2)尽量减少燃料中的含硫量 用户在购买燃料时应尽量选择硫含量较低的燃料。对硫含量较高的燃料应进行脱硫,但由于脱硫费用较高,一般不采用这种方法。
(3)提高壁温,减轻腐蚀 要提高管板烟气侧壁温,必须提高烟气温度和工质温度。为此,排烟温度不能太低,一般为165~200℃较为理想。
提高热水锅炉的出口和进口温度,工质温度的提高也就等于将壁温提高了。
锅炉运行时,可将部分出口的高温水直接引入回水管,提高锅炉进口温度,维持适当的壁温,从而降低低温腐蚀。
(4)采用耐腐蚀材料或防腐涂料。耐腐蚀材料有玻璃、陶瓷等;防腐涂料曾试用过在钢管表面涂搪瓷和特制防腐漆等。