一. 低温腐蚀发生的原因及其控制思路
低温腐蚀的发生是由于含硫燃料燃烧过程中生成的SO3和烟气中的水蒸汽结合,形成的硫酸蒸汽在壁温低于酸露点的受热面上凝结而造成的。酸露点温度越高,越易发生腐蚀。
烟气中的酸露点温度与燃料中的含硫量、燃烧状况(关系到由SO2转化为SO3的比例)以及水分含量等因素有关。
预热器的低温腐蚀多会发生在低负荷工况运行或燃烧状况不良时。比如低负荷工况时,烟气流速低,烟侧换热系数低,外壁面温度也低。当其低于酸露点温度时,腐蚀也就发生了。再比如针对我们东北地区来说,冬、夏两季的气温变化幅度很大。冬天时,预热器进口的冷空气温度特别低,从而在其它条件不变时,预热器空气入口处的管子外壁温度也就低,就更易发生低温腐蚀。
为了保证在任意的负荷状态下都不会发生低温腐蚀,从安全可靠的角度出发必须保证预热器的所有受热面壁温都在烟气酸露点以上(即不低于100
°C。注:在该酸露点的计算中,为安全起见已考虑了约10
°C的余量)。可见,解决该问题的关键着力点就是设法提高空预器的外壁温度。
二. 低温腐蚀的解决方案
考虑到该设备运行过程中负荷是随生产需要而变化以及冷空气入口温度在不同季节变化幅度大的特点,对该空预器低温腐蚀的解决方案,从该空预器结构设计及控制的角度出发,拟从以下三个方面着手全面进行,以保证万无一失。
1. 合理设计去除部分低温区管束内侧的翅片,但仍保留烟气侧的扩展受热面。
烟气侧翅片的保留不但增大了扩展受热面Hy,而且其造成的烟气扰动还进一步强化了烟气侧的换热系数ay,增强了换热效果,提高了设备的经济性;此外,还使管子的外壁温度得到提高,有利于防止低温腐蚀的发生。与此相对应,空预器冷端内侧翅片的去除,则使得Hk、ak都有所减小,也可以有效地提高外壁温度。它带来的另一好处,就是可使空气侧流动阻力大大减小,风机电耗也因此而降低。
2. 热空气再循环
尽管在本方案设计中,在目前的负荷和冷空气入口条件下,采用第一项措施已基本消除了低温腐蚀的发生,但是,由于实际运行负荷是随生产需要而变化的,考虑到出现更低负荷的可能性,以及东北地区的气候条件也有可能更冷而导致空预器的入口冷风温度更低(低于-19°C)等情况,为确保做到万无一失和使设备能弹性地调整以适应各种变工况条件,于是本方案中采用的另一个强有力手段就是热空气再循环。该方法已在解决电厂、工业窑炉、余热回收设备的低温腐蚀方面得到了广泛应用。
其基本思想是从预热器的热风口引出一股热气流再循环到冷风进口,从而有效地提高入口冷空气温度,使管子的外壁温度升高,高于烟气的酸露点温度,防止低温腐蚀的发生。该方法特别适合于解决变工况运行设备的低温腐蚀问题。因为再循环热空气量可以很方便地随意通过阀门进行调节,这也是该方法之所以得到广泛应用的原因。
3. 采用合理空气入口结构
使得烟道出口附近低温管束部分的入口空气流速适当减小,与此同时在保证总体烟道尺寸不变的情况下,使较高烟温区的管束内侧的空气流速提高。
三. 本方案的特点
综上所述,考虑诸多方面的因素,应用本方案突出的特点表现为:
Ø
可以最有效地防止受热面低温腐蚀的发生;
Ø
对现有框架和烟、风道结构不需任何改动;
Ø
可以动态地适应各种运行工况和气候变化条件,从而可以最有效地控制腐蚀的发生。