浅析燃煤锅炉省煤器腐蚀的原因及预防措施

董小明

摘 要：以某供热企业燃煤锅炉使用过程中省煤器的腐蚀情况为例，通过查找省煤器腐蚀的各种原因，提出了相应的预防措施。

关键词：燃煤锅炉；省煤器；低温腐蚀；空气预热器

中图分类号：TG172 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.155

省煤器是锅炉的重要组成部分，通常布置在锅炉尾部的烟道内。给水进口在省煤气管组下方，出水口在上方，水在省煤器内自下而上流动，与烟道内自上而下流动的烟气流向相反，形成逆流式热交换，以吸收低温烟气的热量，降低烟气的排烟温度，从而达到节约能源、提高锅炉效率的目的。

低温腐蚀经常发生于空气预热器上，但由于受工作环境等因素的影响，省煤器也经常出现低温腐蚀现象。一旦省煤器渗漏，将会给锅炉的安全、经济运行带来危害。

1 情况回顾

某供热企业于2009年从某锅炉厂购买了4台64 MW热水锅炉，并于2010-11正式投入运营。

2011-12-05，使用频率较高的2#炉首次发生省煤器蛇形管束漏水情况。随着供暖的推进，该炉多次漏水，在截断盲死8支管束后仍有2处漏水。2012年年初，1#、3#、4#炉相继出现漏水情况，同时检测到2#炉省煤器第3组蛇形管壁厚已减至2 mm，腐蚀比较严重。在多方协调下，于2012-06，锅炉厂家在停炉检修期对4台锅炉的省煤器进行了维修改造。改造内容主要包括更换2#炉省煤器第4组管束，更换3#炉省煤器，更换4#炉省煤器并减少一半管束。

2013年年初，在第3个采暖季运行即将结束时，2#炉省煤器第4组蛇形管有3支管束漏水，锅炉厂家再次对其进行了维修改造。

2013年年末，在第4个采暖季运行开始仅1个多月后，1#、2#炉省煤器蛇形管束再次出现多处漏水的情况，并最终导致该号锅炉在采暖期被迫停止使用。

供热企业与锅炉厂家通过对3个采暖季漏水情况进行分析，得出了一致结论，即省煤器漏水是低温腐蚀所致，但对于低温腐蚀的原因，双方则各执一词。下面结合该供热企业锅炉省煤器的腐蚀情况对低温腐蚀原因进行初步分析与探讨。图1所示为钢管式省煤器的结构。

2 影响低温腐蚀的因素

2.1 燃煤含硫量

我国各地的煤含硫量差别较大，西南的煤含硫量一般在3%～5%之间，高的可达7%以上；而西北和东北的煤含硫量较低，在0.3%～0.5%之间。该供热企业的煤炭来源主要为阜新、辽源等地的国有煤矿，煤种为Ⅱ类烟煤，具体煤质分析如表1所示。

对于民用燃煤（即不属于电厂燃煤），国家要求原煤含硫量低于0.7%，高于这个数值的要先脱硫才能使用。考虑到节约运行成本，该供热企业在供暖期内并未将锅炉脱硫除尘系统全天候投入使用，造成脱硫不完全，直接导致排烟中硫含量过高。

2.2 给水和排烟温度

为节省燃煤，该供热企业使锅炉一直处于低温运行状态。给水和排烟温度低是造成省煤器腐蚀的主要原因。给水温度低使得省煤器的管壁温度下降。当管壁温度低于烟气的酸汽露点时，酸汽便凝结在省煤器管壁上，且与飞灰黏合在一起，不断腐蚀省煤器。

2.3 磨损

燃煤锅炉尾部内部是高温、高压或超高压的气和水，而外部是含有固体颗粒或腐蚀成分的高温烟气，这就对受热面造成了冲击，切削磨损，尤其是当燃煤灰分含量较高时，尾部受热面的烟气温度较低，烟气中的灰粒较硬，磨损突出。这种磨损加剧了省煤器的腐蚀。

2.4 燃烧工况

据调查，该供热企业锅炉燃料和空气的混合不均匀，炉膛内某些部位缺氧，造成不完全燃烧，而其他部位因空气过剩而生成大量的SO。

2.5 积灰

经检查，省煤器蛇形管外壁腐蚀为溃疡性凹腐蚀，部分蛇形管外表面有较厚的玄色氧化铁。在检修、清理工作中发现蛇形管间有积灰，烟灰中含有灰白或微黄色的结晶物。这些结晶物极易溶于水，其水溶液的pH值为3～5，呈强酸性。因此，如果不经常清理积灰，使积灰沉积在管间，就会加剧省煤器蛇形管的腐蚀；加之该供热企业省煤器蛇形管安装节距（s1，s2）过小（管皮间距为3～10 mm，设计间距为20 mm），受热面严重积灰并无法清理（约有60%的间隙堵塞无法清理），严重降低了锅炉出力和热效率，并加剧了管壁腐蚀。

2.6 产品材质

省煤器按材质不同可分为铸铁式和钢管式。铸铁式省煤器

壁厚、硬度高，表面有一层铸皮，因而耐磨损、耐腐蚀，使用寿命长。但其加工复杂，造价高，维修工作量大，不耐水击，不能用作沸腾式省煤器，因此多用于没有除氧器或除氧系统不完善的小型锅炉上。钢管式省煤器制造工艺简单，造价低，安装方便，维修工作量小，可承受水击，因此，沸腾式省煤器必须用钢管制作。但其耐磨性、耐腐蚀性较差，寿命较铸铁式短，多用于除氧系统完善的大中型锅炉上。本文提及的供热企业所购买的锅炉省煤器为钢管式省煤器，使用的是20#锅炉钢管，耐磨性和耐腐蚀性较铸铁式省煤器均差一些。

3 预防措施

通过对以上低温腐蚀影响因素的分析可知，提高燃煤质量可以有效预防锅炉省煤器低温腐蚀，即提高燃煤质量，降低燃煤含硫量，减少燃煤中的杂质，降低烟气中的含硫量，从而降低低温腐蚀概率；同时，降低灰分可以使摩擦腐蚀概率降低。另外，将省煤器蛇形管的安装节距控制在合理范围内，并将叉排布置改为顺排布置，以方便清理积灰，避免出现结露现象。省煤器蛇形管腐蚀不可能完全避免，但加强锅炉在使用期、停炉期的管理和保养，可以在一定程度上降低省煤器腐蚀概率，延长锅炉省煤器的使用寿命。

4 结束语

省煤器低温腐蚀最主要的机理是硫化物露点腐蚀。要解决锅炉尾部受热面的低温腐蚀问题，首先需要将燃料的含硫量控制在0.7%以下。从运行调整角度考虑，采用低氧燃烧控制方式，合理控制烟气含氧量，优化燃烧工况，可以降低省煤器腐蚀概率；冬季投入热风再循环，使排烟温度不低于140 ℃，同时，在检修期对尾部受热面进行吹灰清理，必要时，更换或应用新材料进行技术改造，以提高尾部受热面的抗腐蚀能力。

参考文献

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[4]张炳文，翟秀荣，王雪莲.降低燃煤锅炉排烟温度的方法[J].化工机械，2013（03）.

〔编辑：刘晓芳〕