逄燕

摘要:某石化公司加熱爐采用管式和熱管式復(fù)合空氣預(yù)熱器,空氣預(yù)熱器低溫段采用外壁鍍搪瓷管式結(jié)構(gòu),煙氣在管外流動(dòng),空氣在管內(nèi)流動(dòng)。

關(guān)鍵詞:空氣預(yù)熱器熱段腐蝕

中圖分類號(hào):TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(c)-0103-01

2009年3月在設(shè)備檢修過程中發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器低溫段腐蝕嚴(yán)重,主要有以下現(xiàn)象。

(1)在煙氣出口端有3、4排管在與空氣進(jìn)口端管板連接處嚴(yán)重腐蝕,部分管子已腐蝕穿孔。

(2)煙氣出口接口管靠近管端腐蝕嚴(yán)重區(qū)域的保溫內(nèi)襯板腐蝕嚴(yán)重,有很大面積已全部腐蝕掉。

(3)煙氣側(cè)箱體保溫內(nèi)襯板腐蝕嚴(yán)重。

(4)空氣進(jìn)口端管口內(nèi)有嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象,部分管口流通面積不到原來的50%。

1原因分析

(1)腐蝕機(jī)理。

燃料中含有硫(S),燃燒后生成二氧化硫(SO2),二氧化硫與煙氣中剩余的氧再氧化成三氧化硫(SO3),煙氣中含有水蒸汽,而SO3能與煙氣中的水蒸汽化合成硫酸蒸汽(H2SO4)。硫酸蒸汽本身不腐蝕金屬,當(dāng)受熱面溫度低于酸露點(diǎn)溫度時(shí),硫酸蒸汽就在管子表面冷卻結(jié)成液體,形成硫酸溶液,對(duì)金屬具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。

(2)空氣預(yù)熱器管壁的最低允許溫度。

對(duì)于管式空氣預(yù)熱器管壁工作溫度大約為工作點(diǎn)煙氣和空氣溫度的平均值,設(shè)計(jì)工況空氣進(jìn)口溫度20℃,煙氣出口溫度145℃,最低管壁溫度約80℃,冬季運(yùn)行時(shí)由于空氣進(jìn)口和煙氣出口溫度更低,管子的最低工作溫度也更低。腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域管子的工作壁溫低于煙氣的酸露點(diǎn)溫度。

(3)低溫管端焊接密封環(huán)處搪瓷保護(hù)層防腐性能薄弱。

為了解決管子與管板焊接連接處的防腐性能,設(shè)計(jì)部門在管端焊接10mm厚密封環(huán),在管子燒鍍搪瓷前將密封環(huán)與管子焊為一體,并將焊縫打磨光滑,一起燒鍍搪瓷,在管子安裝時(shí)在空氣側(cè)進(jìn)行密封環(huán)與管板之間的焊接,利用密封圈的厚度抵御腐蝕,提高設(shè)備使用壽命。但由于管子與密封環(huán)之間的厚度相差較大,密封環(huán)的搪瓷質(zhì)量不易保證,并且該處在設(shè)備的最低點(diǎn),管子表面結(jié)露形成的硫酸溶液大部分流到該部位,所以該處的工作條件更差,也導(dǎo)致該處容易發(fā)生腐蝕。

(4)煙氣接口和管箱保溫內(nèi)襯板腐蝕的原因是該處煙氣溫度已低于煙氣的酸露點(diǎn)溫度。

(5)管子空氣進(jìn)口嚴(yán)重結(jié)垢的原因是帶有灰塵的硫酸溶液經(jīng)腐蝕穿孔流入空氣進(jìn)口,在空氣流的作用下形成霧狀,在空氣帶動(dòng)下進(jìn)入管子,部分粘結(jié)在管子內(nèi)壁,在煙氣的加熱作用下,液體被蒸發(fā)隨空氣帶走,在管子內(nèi)壁上形成堅(jiān)硬的結(jié)垢,結(jié)垢程度從空氣進(jìn)口到空氣出口由重變輕。

3預(yù)防及處理措施

為了減輕及防止空預(yù)器的低溫腐蝕,可從以下幾個(gè)方面采取措施。

(1)使用低硫燃料及采用低氧燃燒。煙氣露點(diǎn)溫度隨液體燃料或氣體燃料中的含硫量或硫化物含量的增多而升高。可通過向燃料室中噴入添加劑(如石灰、白云石等堿性物質(zhì))吸收或中和煙氣中的二氧化硫和三氧化硫,來除去煙氣中的硫。同時(shí)降低過量空氣并減少漏風(fēng),能顯著降低三氧化硫的生成量,相應(yīng)的煙氣露點(diǎn)溫度也降低了,可減輕及防止低溫腐蝕問題。一般情況下燃燒室過剩空氣系數(shù)的臨界量約為1.05,低于此數(shù)對(duì)降低低溫腐蝕有顯著作用。

(2)提高空氣預(yù)熱器入口的空氣溫度可以提高預(yù)熱器冷側(cè)換熱面的壁溫,防止結(jié)露腐蝕。最常用的是采用空氣再循環(huán)的方法,既在已預(yù)熱的空氣出口管道上開一旁通管道引至風(fēng)機(jī)入口和冷空氣混合來提高溫度。在開工或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),可增大熱風(fēng)的再循環(huán)量。這種方法的缺點(diǎn)是風(fēng)機(jī)消耗電能較多;并且由于縮小了空氣和煙氣之間的溫差．對(duì)提高加熱爐熱效率造成不利影響。理想的方法是:利用裝置的廢氣或其它熱源通過設(shè)置在空預(yù)器之前的前置預(yù)熱器,將冷空氣預(yù)熱到60℃～80℃后．再進(jìn)入空氣預(yù)熱器。

3.3 改變材質(zhì)及結(jié)構(gòu)

(1)將下管板、煙氣出口接管和箱體的保溫內(nèi)襯板材料由原來的Q235改為耐腐蝕的不銹鋼鋼板,下管板厚度增厚,煙氣出口接管和箱體的保溫內(nèi)襯板厚度增厚,預(yù)留出腐蝕余量。

(2)管子與下管板連接處取消焊接密封環(huán),將焊接結(jié)構(gòu)改為橡膠密封環(huán)密封結(jié)構(gòu),并在結(jié)構(gòu)上保證密封連接處不易集結(jié)硫酸溶液。

結(jié)合本臺(tái)設(shè)備,由于是現(xiàn)場(chǎng)檢修,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,采取“3.3”條措施進(jìn)行改造后,設(shè)備至今運(yùn)行良好。