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【摘要】省煤器和空气预热器是锅炉的两个重要部件，锅炉运行一段时间后，省煤器和空气预热器管壁外表面经常出现积灰现象，并且当二者空气进口的初始区域内管壁温度低于烟气酸露点时，就会在其管壁表面出现硫酸的凝结现象，从而造成低温酸性腐蚀。本文就这一工程实际，阐述了省煤器喝空气预热器管壁积灰及腐蚀的机理，提出了解决方案。
【关键词】锅炉积灰酸性腐蚀省煤器空气预热器
1前言
在日常运行中，省煤器和空气预热器管壁外表面经常出现积灰现象，这种积灰不仅是烟气中原有固化灰粒形成的松散性积灰，更主要的是由硫酸和烟气中飞灰反应后沉积所形成的粘结性积灰。当省煤器、空气预热器空气进口的一段区域内管壁温度低于烟气酸露点时，在省煤器、空气预热器管壁表面会出现硫酸的凝结现象，从而造成低温酸性腐蚀。省煤器、空气预热器的积灰与腐蚀不但影响了受热面传热效果,降低锅炉运行的经济性，而且随着积灰腐蚀进一步发展，烟气阻力和空气漏风量都会增加大，使得鼓、引风机电耗增加。积灰腐蚀情况严重时会造成鼓、引风机出力不足而使得锅炉停运的事故。
2工程实际
我公司一期使用红光锅炉厂两台型号SHL20—1.6—AⅡ锅炉，因锅炉积灰严重，使得这两台锅炉一直不能够正常运行，而且存在着巨大的人身、设备等安全隐患。使用到共22个多月两台炉交替使用却发生31次不得不清理积灰和处理省煤器弯头渗漏的问题。 这其中有几次情况非常危险，省煤器瞬间崩漏，蒸汽、热水瞬间喷出，锅炉无法继续进水，附近马上什么都看不见，给运行人员操作锅炉供应生产和处理故障带来很大的难度和危险，后果不堪设想。由于省煤器长期过热变形，导致省煤器弯头换垫时螺丝拆装困难，同时清理积灰时都无法彻底清理。
2.1省煤器、空气预热器管壁积灰及腐蚀的分析
2.1.1积灰的形成积灰
积灰最初只是些小颗粒飞灰在空气预热器管外表面的惯性沉积，飞灰颗粒尺寸是不均匀的，一般都小于200μm，相当一部分为10～30μm。对于小于3μm的灰粒，分子引力比本身重量还大，当这些细小灰粒与金属表面接触时，粘附在表面上。含灰烟气流动时，烟气中灰粒会因静电感应而带电，带电荷的灰粒与管壁接触，在静电引力、热泳力、范德华力和涡流扩散力的综合物理作用下，当静电引力大于灰粒本身重量时，灰粒就吸附在管壁上，形成积灰。沉积在受热面上的灰粒都是10～30μm以下的细灰粒。由于烟气流过管子时流线发生变化，并在管子背面产生涡流区，随着锅炉运行时间的加长，使管子背后积灰严重。同时背后的积灰又不易被较大颗粒的飞灰冲刷掉，因此管子背面积灰最厚，管子正面（迎风面）积灰较少。
2.1.2腐蚀产物分析
从外部形态上观察，积灰腐蚀产物大致可分为三类：紧贴在管壁外表面的是一层粘结性积灰，颜色呈淡黄，主要是由针状硫酸亚铁结晶物和氧化铁构成；中间积灰腐蚀产物为白色的无定型物质；外层松散型积灰腐蚀产物主要是铁的氧化物和燃料灰份。上述积灰腐蚀产物的共同点在于它们的吸湿能力很强，这就为烟气中的水份提前凝结提供了场所和条件。我们将积灰腐蚀产物添加适量蒸馏水后，测得其PH值在4—5范围内，高于酸性积灰1-2.5的范围。
2.2.3通过对省煤器、空气预热器低温积灰与腐蚀的分析及所采取的防治措施，可得出下列结论和建议：
(1)锅炉省煤器、空气预热器产生低温积灰与腐蚀的根本原因是烟气中存在SO3和空气预热器管壁金属温度低于烟气酸露点的缘故。可以考虑通过错过烟气酸漏点温度的办法。锅炉省煤器、空气预热器管壁温度介于160℃-190℃之间为最佳。控制烟速。
(2)现有的蒸汽吹灰和声波吹灰效果不理想，难以保证空气预热器受热面的清洁。建议选用次声波新型节能吹灰器，或脉冲吹灰器。加爆破清灰装置。成本低效果好。
(3)现有的定期清洗完全是凭经验的人工操作，难以确保清洗质量。建议请专业清洗队伍清洗。另外，清洗后应保持省煤器、空气预热器处于较为干燥的状态，以防止锅炉停炉阶段省煤器、空气预热器受到稀酸二次腐蚀的侵害。
(4)采用耐腐蚀材料和涂层技术可有效地防止省煤器、空气预热器积灰与腐蚀的发生，经常使用的空气预热器有用硼硅玻璃管制作的和用铸铁管制作的。建议长期使用。同时需要改善空气预热器出口角度，增大死角空间。改善烟道曲线。
(5)控制煤的各项指标。建议除了发热量还要关注的是灰分≤30%、含硫量≤2%等。
由于煤炭属于固体燃料、并且含有较多的灰分（常用煤的灰分含量一般在20％-30％之间，一些劣质煤的灰分含量高达40％以上），燃煤锅炉的受热面必然要产生各种积灰，而且一般都比较严重；煤的发热量与含硫量有一定关系，一般发热量高大多含硫量也会大，所以在灰分和含硫量控制上要有很好的控制，普遍现象，现在的煤贩子供应企业的是一种混合煤种，指标不稳定。
3建议解决方案
3.1合理组织燃烧。
通过积灰与腐蚀产物的分析结果可知：降低锅炉烟气中氧和硫的含量可减少积灰与腐蚀现象的发生，由于烟气脱硫投资成本大而且运行操作复杂。在实际工作中，我们采用低氧燃烧技术来减少锅炉烟气中的SO3含量。低氧燃烧就是指在很低的空气量（空气过剩系数α值为1.03～1.05）下组织燃烧，由于烟气中剩余氧量少，降低了SO2转化为SO3的百分率，使得锅炉空气预热器管壁外表面的露点温度急剧降低,有效的防止了低温腐蚀与积灰。在锅炉运行过程中，保证燃料能完全燃烧的前提下，尽可能降低过剩空气系数α值, 同时堵绝锅炉机组的漏风, 以利于低氧燃烧的组织。减少烟气中的过剩氧，能显著降低三氧化硫的生成量，在现有条件下，燃料不完全燃烧所产生炭黑颗粒会吸附硫酸使其粘性增加，导致空气预热器管壁形成粘结性积灰。为防止炭黑生成，在锅炉开停炉和低负荷运行期间，调整好负压，同时适量增加配风量以保证锅炉的燃料完全燃烧。
3.2保持集流管束、省煤器、空气预热器外部受热面的清洁。
3.2.1按时吹灰。
热管元件的外表面采用了鳍片结构，这样虽然增加了换热效率，但是同时也给积灰创造了条件。如：声波吹灰器、脉冲吹灰器、蒸汽吹灰器、压缩空气吹灰器、人工清灰等。
3.2.2定期清洗。
为避免锅炉集流管束、省煤器、空气预热器积灰与腐蚀的进一步发展，我们还会在停炉后组织定期清洗工作。其具体步骤：首先用消防高压水冲掉集流管束、省煤器、空气预热器表面的疏松性积灰，再引入碱性水中和粘结性酸性积灰腐蚀产物，碱性水浓度控制在3%范围内，时间可稍长一些以利于中和反应更彻底；接着再用高压消防水将中和产物彻底冲洗干净；最后烘干集流管束、省煤器、空气预热器。
3.2.3提高省煤器空气、预热器管壁金属温度。
低温积灰与低温腐蚀只是在省煤器、空气预热器管壁金属温度低于烟气酸露点的条件下才会发生。因此，提高省煤器、空气预热器管壁金属温度可有效的防止低温积灰与低温腐蚀的发生，其提高是有限度的。比较常见的方法是提高空气进口温度。
3.2.4减小省煤器横截面积。
省煤器由原来三组变为两组，高度不变，横截面积变为原来2/3、增加烟气流速、减少省煤器积灰量、上水流速增加、与烟气系统同步。同时空气预热器出口端角度进行改造、怀疑角度过小、烟气阻力太大、流通不畅。2010年我公司对省煤器进行了改造效果良好。
3.2.5集流管束前端与后拱管区间增加挡烟板。
集流管束前端与后拱管区间增加挡烟板，减少烟气含灰密度，使得更多的灰沉积到落灰斗，同时增加集流管束和后拱管的吸热效果降低烟气温度。
【关键词】锅炉积灰酸性腐蚀省煤器空气预热器
1前言
在日常运行中，省煤器和空气预热器管壁外表面经常出现积灰现象，这种积灰不仅是烟气中原有固化灰粒形成的松散性积灰，更主要的是由硫酸和烟气中飞灰反应后沉积所形成的粘结性积灰。当省煤器、空气预热器空气进口的一段区域内管壁温度低于烟气酸露点时，在省煤器、空气预热器管壁表面会出现硫酸的凝结现象，从而造成低温酸性腐蚀。省煤器、空气预热器的积灰与腐蚀不但影响了受热面传热效果,降低锅炉运行的经济性，而且随着积灰腐蚀进一步发展，烟气阻力和空气漏风量都会增加大，使得鼓、引风机电耗增加。积灰腐蚀情况严重时会造成鼓、引风机出力不足而使得锅炉停运的事故。
2工程实际
我公司一期使用红光锅炉厂两台型号SHL20—1.6—AⅡ锅炉，因锅炉积灰严重，使得这两台锅炉一直不能够正常运行，而且存在着巨大的人身、设备等安全隐患。使用到共22个多月两台炉交替使用却发生31次不得不清理积灰和处理省煤器弯头渗漏的问题。 这其中有几次情况非常危险，省煤器瞬间崩漏，蒸汽、热水瞬间喷出，锅炉无法继续进水，附近马上什么都看不见，给运行人员操作锅炉供应生产和处理故障带来很大的难度和危险，后果不堪设想。由于省煤器长期过热变形，导致省煤器弯头换垫时螺丝拆装困难，同时清理积灰时都无法彻底清理。
2.1省煤器、空气预热器管壁积灰及腐蚀的分析
2.1.1积灰的形成积灰
积灰最初只是些小颗粒飞灰在空气预热器管外表面的惯性沉积，飞灰颗粒尺寸是不均匀的，一般都小于200μm，相当一部分为10～30μm。对于小于3μm的灰粒，分子引力比本身重量还大，当这些细小灰粒与金属表面接触时，粘附在表面上。含灰烟气流动时，烟气中灰粒会因静电感应而带电，带电荷的灰粒与管壁接触，在静电引力、热泳力、范德华力和涡流扩散力的综合物理作用下，当静电引力大于灰粒本身重量时，灰粒就吸附在管壁上，形成积灰。沉积在受热面上的灰粒都是10～30μm以下的细灰粒。由于烟气流过管子时流线发生变化，并在管子背面产生涡流区，随着锅炉运行时间的加长，使管子背后积灰严重。同时背后的积灰又不易被较大颗粒的飞灰冲刷掉，因此管子背面积灰最厚，管子正面（迎风面）积灰较少。
2.1.2腐蚀产物分析
从外部形态上观察，积灰腐蚀产物大致可分为三类：紧贴在管壁外表面的是一层粘结性积灰，颜色呈淡黄，主要是由针状硫酸亚铁结晶物和氧化铁构成；中间积灰腐蚀产物为白色的无定型物质；外层松散型积灰腐蚀产物主要是铁的氧化物和燃料灰份。上述积灰腐蚀产物的共同点在于它们的吸湿能力很强，这就为烟气中的水份提前凝结提供了场所和条件。我们将积灰腐蚀产物添加适量蒸馏水后，测得其PH值在4—5范围内，高于酸性积灰1-2.5的范围。
2.2.3通过对省煤器、空气预热器低温积灰与腐蚀的分析及所采取的防治措施，可得出下列结论和建议：
(1)锅炉省煤器、空气预热器产生低温积灰与腐蚀的根本原因是烟气中存在SO3和空气预热器管壁金属温度低于烟气酸露点的缘故。可以考虑通过错过烟气酸漏点温度的办法。锅炉省煤器、空气预热器管壁温度介于160℃-190℃之间为最佳。控制烟速。
(2)现有的蒸汽吹灰和声波吹灰效果不理想，难以保证空气预热器受热面的清洁。建议选用次声波新型节能吹灰器，或脉冲吹灰器。加爆破清灰装置。成本低效果好。
(3)现有的定期清洗完全是凭经验的人工操作，难以确保清洗质量。建议请专业清洗队伍清洗。另外，清洗后应保持省煤器、空气预热器处于较为干燥的状态，以防止锅炉停炉阶段省煤器、空气预热器受到稀酸二次腐蚀的侵害。
(4)采用耐腐蚀材料和涂层技术可有效地防止省煤器、空气预热器积灰与腐蚀的发生，经常使用的空气预热器有用硼硅玻璃管制作的和用铸铁管制作的。建议长期使用。同时需要改善空气预热器出口角度，增大死角空间。改善烟道曲线。
(5)控制煤的各项指标。建议除了发热量还要关注的是灰分≤30%、含硫量≤2%等。
由于煤炭属于固体燃料、并且含有较多的灰分（常用煤的灰分含量一般在20％-30％之间，一些劣质煤的灰分含量高达40％以上），燃煤锅炉的受热面必然要产生各种积灰，而且一般都比较严重；煤的发热量与含硫量有一定关系，一般发热量高大多含硫量也会大，所以在灰分和含硫量控制上要有很好的控制，普遍现象，现在的煤贩子供应企业的是一种混合煤种，指标不稳定。
3建议解决方案
3.1合理组织燃烧。
通过积灰与腐蚀产物的分析结果可知：降低锅炉烟气中氧和硫的含量可减少积灰与腐蚀现象的发生，由于烟气脱硫投资成本大而且运行操作复杂。在实际工作中，我们采用低氧燃烧技术来减少锅炉烟气中的SO3含量。低氧燃烧就是指在很低的空气量（空气过剩系数α值为1.03～1.05）下组织燃烧，由于烟气中剩余氧量少，降低了SO2转化为SO3的百分率，使得锅炉空气预热器管壁外表面的露点温度急剧降低,有效的防止了低温腐蚀与积灰。在锅炉运行过程中，保证燃料能完全燃烧的前提下，尽可能降低过剩空气系数α值, 同时堵绝锅炉机组的漏风, 以利于低氧燃烧的组织。减少烟气中的过剩氧，能显著降低三氧化硫的生成量，在现有条件下，燃料不完全燃烧所产生炭黑颗粒会吸附硫酸使其粘性增加，导致空气预热器管壁形成粘结性积灰。为防止炭黑生成，在锅炉开停炉和低负荷运行期间，调整好负压，同时适量增加配风量以保证锅炉的燃料完全燃烧。
3.2保持集流管束、省煤器、空气预热器外部受热面的清洁。
3.2.1按时吹灰。
热管元件的外表面采用了鳍片结构，这样虽然增加了换热效率，但是同时也给积灰创造了条件。如：声波吹灰器、脉冲吹灰器、蒸汽吹灰器、压缩空气吹灰器、人工清灰等。
3.2.2定期清洗。
为避免锅炉集流管束、省煤器、空气预热器积灰与腐蚀的进一步发展，我们还会在停炉后组织定期清洗工作。其具体步骤：首先用消防高压水冲掉集流管束、省煤器、空气预热器表面的疏松性积灰，再引入碱性水中和粘结性酸性积灰腐蚀产物，碱性水浓度控制在3%范围内，时间可稍长一些以利于中和反应更彻底；接着再用高压消防水将中和产物彻底冲洗干净；最后烘干集流管束、省煤器、空气预热器。
3.2.3提高省煤器空气、预热器管壁金属温度。
低温积灰与低温腐蚀只是在省煤器、空气预热器管壁金属温度低于烟气酸露点的条件下才会发生。因此，提高省煤器、空气预热器管壁金属温度可有效的防止低温积灰与低温腐蚀的发生，其提高是有限度的。比较常见的方法是提高空气进口温度。
3.2.4减小省煤器横截面积。
省煤器由原来三组变为两组，高度不变，横截面积变为原来2/3、增加烟气流速、减少省煤器积灰量、上水流速增加、与烟气系统同步。同时空气预热器出口端角度进行改造、怀疑角度过小、烟气阻力太大、流通不畅。2010年我公司对省煤器进行了改造效果良好。
3.2.5集流管束前端与后拱管区间增加挡烟板。
集流管束前端与后拱管区间增加挡烟板，减少烟气含灰密度，使得更多的灰沉积到落灰斗，同时增加集流管束和后拱管的吸热效果降低烟气温度。