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              余熱鍋爐(翅片管)腐蝕與積灰的防止措施

                 日期:2016-05-24     來源:論文網    瀏覽:83    評論:0    

                余熱鍋爐作為回收工業高溫余熱的主要設備,目前已經廣泛應用于化工、石油、冶金、建材、輕工、電力以及機械等部門,并在能源節約方面取得了一定的成效,但是由于我國對余熱回收利用的認識起步比較晚,因此在技術設備方面相對落后。在余熱鍋爐的設計與運行中主要出現腐蝕和積灰等問題,增加了檢修的費用與工作量,也不能夠達到預期的節能目標,因此針對余熱鍋爐運行中出現的腐蝕與積灰問題并提出相應的防止措施是目前的當務之急。

                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鍋爐中含有的二氧化硫轉化為三氧化硫與水結合生成硫酸,當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。其中燃料的含硫量、過剩空氣系數、受熱面的壁溫、鍋爐受熱面的催化作用、燃燒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、燃燒的灰分增加,加上進風口的溫度偏低導致的燃燒不完全、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。因此在今后要加強余熱鍋爐的腐蝕與積灰問題的治理,以保證損失最小化,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,會導致鍋爐爐身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:

                3.1 調整水溫、排煙溫度及速度保證較高的受熱面壁溫

                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,通常要保證水溫在140℃~150℃左右。據統計在酸濃度相同的情況下,當煙速增大10倍時酸的最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,酸的沉積最大。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。而排煙的最佳溫度以180℃最佳。這些方案都能夠保證受熱面壁溫達到露點溫度以上,同時也可以通過對進口冷空氣溫度的提高來保證受熱面壁溫,在運行的過程中可以通過熱空氣再循環的方法提高冷空氣的進口溫度。對于多硫燃料的大容量鍋爐則可采用在暖風器中對冷空氣進行預熱。在對鍋爐設備本身,則可采用密封爐壁,且在煙氣發生急轉彎以及煙氣停滯、清灰困難的地方進行局部保護,進而延長余熱鍋爐的壽命。

                3.2 使用防腐蝕材料與燃料的脫硫

                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以及含硫燃料的燃燒條件,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以及燃料的脫硫來進行防治。其中,在燃料的采購過程中,盡量采用高質量低硫含量的燃料。另外,在燃料燃燒的過程中要保證適當的溫度,根據對腐蝕機理的分析,在燃燒的過程中要求水溫在180℃,保證受熱面達到露點溫度。在受熱面的材料選擇上盡量選擇防腐材料,例如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:

                4.1 采用聲波吹灰機

                聲波吹灰機主要是利用聲震動作用在邊界層形成斷續,這種斷續伴隨著煙氣的逆向流動這種不穩定流動使得微粒難以沉積,且破壞沉積物。聲波吹灰具有投資低、清潔的效果好,且不會使過路的部件產生熱應力等優點,因此是很好的清灰選擇。在使用的過程中要嚴格控制聲強的范圍,一般的聲波發生器的聲強在140~145dB,其中低頻聲波控制在20~400Hz,次聲波控制在20Hz以下。要注意避免頻率在2~15Hz以避免對人體內臟器官的影響。

                4.2 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最好。

                5 結語

                隨著經濟全球化的不斷深入,我國的經濟結構發生了戰略性變化,提倡能源節約、技術密集型的發展,工業作為經濟發展的支柱環節,工業發展的變革對經濟轉型起著重要的作用。余熱的回收利用越來越多地受到重視,也是節能的重要體現。其中余熱鍋爐設備的設計,對余熱回收利用成效起著決定作用。在實踐中,要強化對余熱鍋爐中出現的腐蝕與積灰問題的處理,保證余熱的高效回收利用。

               
              標簽: 余熱鍋爐
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