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防止余熱鍋爐腐蝕及積灰的措施

1、腐蝕產生的機理


通常余熱鍋爐腐蝕主要分為低溫腐蝕和高溫腐蝕。所謂的低溫腐蝕是指進入余熱鍋爐的煙氣中含有的二氧化硫轉化為三氧化硫與水結合生成硫酸,當余熱鍋爐受熱面低于硫酸露點,進而導致硫酸凝結在管壁上與金屬管壁發生化學反應及電反應導致腐蝕,形成潰瘍狀表面甚至穿孔。其中煙氣的含硫量、過??諝庀禂?、受熱面的壁溫、余熱鍋爐受熱面的催化作用、煙氣溫度等是低溫腐蝕的主要影響因素。所謂的高溫腐蝕是指余熱鍋爐的受熱面壁溫高于硫酸露點且煙氣的溫度達到500℃時所發生的腐蝕。這種腐蝕主要出現在過熱器、省煤器、再熱器、輻射室的水冷壁管以及金屬固定件中,多出現局部的潰瘍性腐蝕。


2、積灰產生的機理


所謂的積灰是由于溫度低于灰的熔點導致灰的沉積,可分為高溫積灰與低溫積灰兩類。其中低溫積灰主要發生在余熱鍋爐的尾部及溫度低于酸露點的管壁。由于尾部低溫區面積大、煙氣中含塵量大,加上余熱鍋爐受熱面布置不平衡、吹灰設備不完善等原因導致積灰的形成;低溫積灰形成的主要是松散型積灰。高溫腐蝕主要產生粘附性積灰與粘結性積灰。其中粘附性積灰主要是由于高溫煙氣中含有的低熔點金屬元素在煙溫降低時產生凝結物,形成封閉性灰環。粘結性積灰是在高溫區向過渡溫度區轉變時,由于煙氣對管子進行橫向沖刷,在管子正面形成熔融狀積灰導致煙氣管道被堵塞。


余熱鍋爐的腐蝕與積灰在余熱鍋爐的運行中會同時進行,互為因果關系并相互影響,在運行的過程中會加劇損壞。因此要加強余熱鍋爐的腐蝕與積灰問題的治理,以確保損失較小化,提高余熱鍋爐熱量回收的效率。


3、防止腐蝕的措施


余熱鍋爐產生腐蝕,會導致余熱鍋爐換熱管變薄并逐漸被穿孔從而引起破壞,在工業化的過程中會加重成本投入和延誤工作進程,帶來不必要的損失。因此要重視余熱鍋爐腐蝕的防止措施,在經過對腐蝕產生機理的分析下,主要總結出以下防止腐蝕的措施:


(1)調整水溫、排煙溫度及速度確保較高的受熱面壁溫


由于溫度過低或過高都會產生低溫腐蝕和高溫腐蝕,因此要控制合理的溫度,通常要確保水溫在140℃~150℃左右。據統計在酸濃度相同的情況下,當煙速增大10倍時酸的較大沉積速度也會增加10倍,因此要選擇合理的煙速。而在煙氣速度相同的情況下,煙氣縱向進入時,酸的沉積較大。錯列管束比順列管束大,酸的沉積速度也大。因此煙氣的縱向沖刷比橫向沖刷更耐腐蝕,一般橫向沖刷受熱面腐蝕速度是縱向沖刷的兩倍左右。根據這個原理,在實踐的過程中要采用縱向沖刷。而排煙的較佳溫度以180℃較佳。這些方案都能夠確保受熱面壁溫達到露點溫度以上。


(2)使用防腐蝕材料


根據對余熱鍋爐腐蝕的機理進行分析發現腐蝕的主要緣由來自于硫,通常的腐蝕主要是通過二氧化硫與三氧化硫與金屬的結合產生一系列化學反應及點反應導致腐蝕。目前工業上所用的大部分燃料是煤,而煤中含有大量的硫,為腐蝕的產生提供了基礎。因此,對硫的處理是防腐的根本環節。在實踐的過程中主要是通過使用防腐材料來進行防治。在受熱面的材料選擇上盡量選擇防腐材料,例如選擇ND鋼和在受熱面上涂上保護層,如聚四乙烯、鉛、聚酯、陶瓷涂料、鎳等有機材料,都能夠很好地保護金屬層,避免硫元素與金屬產生直接的接觸。


4、防止積灰的措施


積灰的產生會加重余熱鍋爐的負擔,同時會導致回收的一部分熱量被消耗,降低熱量的回收效率。甚至使余熱鍋爐發生堵塞,進而導致工作運行的停滯,耽誤工作的進程。同時積灰的產生會與腐蝕相互影響加重對余熱鍋爐的受損程度,因此,在實踐中要重視積灰問題,并找出有關應對措施。根據對積灰產生機理的分析,主要總結出以下應對措施:


(1)采用激波吹灰器


原理:它是利用乙炔(煤氣、天然氣、液化氣)等常用可燃氣體和空氣,經過各自的流量測控系統后,按一定比例進行均勻混合,然后送入燃燒室中燃燒。與常規的燃燒過程和燃燒方式有所不同,燃氣脈沖燃燒是利用不穩定燃燒氣體在高湍流狀態下,產生壓縮波,形成動能、聲能、熱能。這種燃燒速度較快,燃燒產生的氣體壓力被限制在一定的范圍之內,在輸出管的噴口處發射沖擊波能與積灰狀況適應。通過沖擊波的作用使受熱面上的積灰脫落,將被污染受熱面上的灰塵顆粒、松散物、粘合物及沉積物除去,達到淸灰的目的,提高余熱鍋爐的熱效率。


特點:


a、除灰效果好


能夠在較大空間范圍內有效清除受熱面的積灰結焦,大幅度提高換熱效率和降低排煙溫度,運行可靠、效果顯著。


b、配置安全可靠


兩種工質配比,控制在較佳值,確保在較佳狀態運行。采用高能點火器,性能穩定,使用壽命長,確保點火可靠。


c、自動化可靠性高


控制系統中傳感器設置相應故障的聯鎖保護動作,各類故障分級處理,支路故障不影響整個系統的運行。應用專業廠家生產的精密傳感器,在程序控制下做到定期自檢、在線多級保護、聯鎖保護、故障檢測、故障報警、故障診斷、故障處理,從而確保了系統安全可靠運行。


d、使用范圍廣


可以適用于任何爐型,包括各種煤粉鍋爐、循環流化床鍋爐、燃油鍋爐、余熱爐、加熱爐、工藝爐以及垃圾焚燒爐等??梢赃m用鍋爐尾部任何部位,包括過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器等。


e、經濟效益高


設備投資少,產生效益高,降低工人勞動強度(除渣),運行成本低。


(2)采用翅片管


翅片管的設計減少了外形的尺寸以及水力和煙氣的阻力,通過加翅片管進而在尾片部位由于氣流繞流產生漩渦,可以使顆粒的運行軌跡發生改變,使顆粒在繞過漩渦之后再沖擊導管壁上,顆粒的碰撞幾率減少且碰撞的位置發生后移,這樣能夠很好地起到防止積灰沉積的作用。通過檢測得到數據,管徑為32mm、翅片2mm厚、高度為28~30mm的省煤器在工作時效果較好。對于含塵量大及煙氣成分復雜的選擇光管結構式較佳選擇,但設備體積大,投資成本會提高。

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