摘 要：為充分利用富余的冶金煤氣資源，煤氣鍋爐在國內(nèi)鋼廠得到了廣泛應(yīng)用。空氣預(yù)熱器是煤氣鍋爐的重要輔助設(shè)施，其漏風(fēng)一直是鍋爐運(yùn)行過程中的典型故障和常見問題。本文對煤氣鍋爐空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問題進(jìn)行討論，分析了漏風(fēng)的原因和危害，提出了漏風(fēng)的預(yù)防和治理措施，并介紹了可減少漏風(fēng)的新型空預(yù)器。

　　關(guān)鍵詞：冶金煤氣;鍋爐;空氣預(yù)熱器;漏風(fēng)

　　前言

　　近年來，國內(nèi)環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻，加之國家對工業(yè)節(jié)能減排工作的推動逐步升級，鋼廠對于其余能余熱資源的回收也越來越重視。在這種背景下，煤氣鍋爐在各大鋼廠得到了普遍推廣和應(yīng)用。

　　空氣預(yù)熱器是煤氣鍋爐的重要組成部件，它利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱燃燒所需空氣，回收煙氣余熱，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率。同時，由于空氣被加熱，強(qiáng)化了爐內(nèi)燃料的著火和燃燒過程，減小了未完全燃燒熱損失，從而進(jìn)一步提高了鍋爐效率[1]。

　　煤氣鍋爐在長時間運(yùn)行后，會出現(xiàn)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)問題，影響鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。此外，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)還會造成排煙溫度下降，導(dǎo)致冷端受熱面壁溫下降，進(jìn)而加速空氣預(yù)熱器冷端的低溫腐蝕，造成受熱面的損壞，既增加了維修工作量和材料損耗，又影響了鍋爐的正常運(yùn)行。

　　因此，對煤氣鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的相關(guān)問題進(jìn)行分析討論，具有一定的實用意義。

　　1 空預(yù)器漏風(fēng)案例

　　某鋼廠煤氣鍋爐以高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣為燃料，運(yùn)行一段時間后，出現(xiàn)了空氣預(yù)熱器的腐蝕和漏風(fēng)問題，且情況非常嚴(yán)重。經(jīng)停運(yùn)檢修發(fā)現(xiàn)，空預(yù)器的換熱管出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕，并引發(fā)漏風(fēng)。圖1為該空氣預(yù)熱器的現(xiàn)場照片。

　　圖1 某鋼廠煤氣鍋爐空預(yù)器現(xiàn)場照片

　　2 空預(yù)器漏風(fēng)原因分析

　　通過化驗該鍋爐空氣預(yù)熱器換熱管表明的結(jié)晶體沉積物可知：結(jié)晶物大部分為硫酸及亞硫酸鹽的腐蝕產(chǎn)物，少部分碳酸鹽物質(zhì)，進(jìn)一步追溯源頭可知，這是由于焦?fàn)t煤氣中含有氨、苯烴、萘、焦油、硫化氫、有機(jī)硫、氰化氫等雜質(zhì)，其中硫化氫等硫化物燃燒后形成二氧化硫、三氧化硫，在煙道中和水蒸汽形成硫酸、次硫酸。當(dāng)煙氣流經(jīng)低溫?zé)煹罆r，煙氣溫度接近二氧化硫的露點溫度，二氧化硫呈液態(tài)對金屬發(fā)生腐蝕，形成腐蝕產(chǎn)物，又在過飽和狀態(tài)下析出，夾雜著煙氣中固體顆粒而形成，此時各種因素發(fā)生變化，形成由點變面腐蝕，造成管道大量穿孔，從而引起低溫空氣預(yù)熱器的泄漏。

　　此外，作為鋼鐵企業(yè)煤氣平衡的最大緩沖用戶，煤氣鍋爐負(fù)荷變化大而且頻繁，使得鍋爐尾部排煙溫度隨著負(fù)荷變化而發(fā)生較大波動，而鍋爐在低負(fù)荷時的排煙溫度較低(尤其是冬季)，為空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕創(chuàng)造便利條件。

　　3 空預(yù)器漏風(fēng)的危害

　　煤氣鍋爐空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)對鍋爐的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行會造成很大危害，主要包括：

　　1)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)會造成爐內(nèi)風(fēng)量不足，影響燃料燃燒造成鍋爐出力下降，若要保持同負(fù)荷，則必須增加送風(fēng)量，導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)電耗增大;

　　2)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)還會使煙氣流量增大，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)電耗增大;

　　3)由于冷空氣直接進(jìn)入煙氣中，會降低煙氣溫度，促進(jìn)尾部受熱面的低溫腐蝕，并形成惡性循環(huán);

　　4)嚴(yán)重漏風(fēng)會造成鍋爐負(fù)荷下降，削減鍋爐的煤氣消耗量，打破全廠的煤氣平衡，導(dǎo)致煤氣平衡困難，富余的煤氣只能大量放散，造成能源浪費(fèi)。

　　4 空預(yù)器漏風(fēng)的預(yù)防與治理

　　對于煤氣鍋爐，要想預(yù)防空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)，可從以下幾方面著手：

　　1)確保安裝和施工質(zhì)量，避免密封處出現(xiàn)焊縫缺陷。

　　2)加強(qiáng)對空氣預(yù)熱器的維護(hù)，定期對空氣預(yù)熱器進(jìn)行吹掃和清理。

　　3)通過熱力系統(tǒng)優(yōu)化，提高排煙溫度，避開煙氣酸露點，具體包括：投入高壓加熱器，提高鍋爐給水溫度，進(jìn)而提高排煙溫度;或者增加熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)或暖風(fēng)器，提高空預(yù)器入口風(fēng)溫，從而將煙氣溫度抬升。

　　4)通過鍋爐運(yùn)行調(diào)整，在保證爐膛燃燒穩(wěn)定的前提下盡量采用低氧量運(yùn)行，將過量空氣系數(shù)控制在較低值，以減少SO3的形成，從而避免或減輕低溫腐蝕。

　　5)在上游煤氣系統(tǒng)上增設(shè)煤氣脫硫設(shè)施，提高煤氣質(zhì)量，降低硫化物含量。

　　5 空預(yù)器防漏風(fēng)新技術(shù)

　　近年來，隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展，煤氣鍋爐空預(yù)器的防腐蝕和漏風(fēng)問題出現(xiàn)了一些新的解決方案，主要包括兩類技術(shù)：

　　1)采用新型材料

　　ND鋼和搪瓷管是目前已經(jīng)在鋼廠煤氣鍋爐上成功應(yīng)用并具有較好市場潛力的空預(yù)器新型材料。其中，ND鋼又稱09CrCuSb合金管，是一種廣泛應(yīng)用于預(yù)熱器和熱交換器的合金鋼管，可以抵御高含硫煙氣結(jié)露腐蝕，是目前國內(nèi)外最理想的“耐硫酸低溫露點腐蝕”用鋼材。

　　搪瓷管的主要成分是含硅量高的瓷釉，它是覆蓋在陶瓷制品表面的無色或有色的玻璃態(tài)薄層，通過950℃搪燒，使瓷釉密著于金屬鐵胎表面制成，因此具有類似玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和金屬強(qiáng)度的雙重優(yōu)點。搪瓷管具有耐腐蝕性，且表面光滑，不易積灰，減少堵塞，更容易清洗。

　　考慮尾部空氣預(yù)熱器換熱管腐蝕破損一般只發(fā)生在空氣預(yù)熱器低溫段，因此可將低溫段的換熱管由普通碳素鋼管改為ND鋼、搪瓷管，只投入有限成本，加強(qiáng)酸露點溫度附近管子的耐腐蝕性，以避免空預(yù)器管的漏風(fēng)。

　　2)采用新型換熱結(jié)構(gòu)

　　熱管式換熱器是近年來在煤氣鍋爐上得到小范圍示范和推廣的新型換熱結(jié)構(gòu)，熱管式空氣預(yù)熱器可以通過調(diào)節(jié)熱管冷熱兩側(cè)的熱阻比來調(diào)節(jié)熱管的管壁溫度，使其高于酸露點溫度以上，從而有效防止低溫腐蝕的發(fā)生。由于每根熱管都是相對獨(dú)立的密閉單元，煙氣和空氣被隔開分別與熱管進(jìn)行換熱，所以即使有些熱管發(fā)生了腐蝕也不會引起漏風(fēng)，之多是這部分熱管失去了有效的傳熱作用，待檢修時更換即可。目前，已經(jīng)有不少鋼鐵廠采用了熱管式空氣預(yù)熱器，取得了較好的效果。

　　6 結(jié)語

　　煤氣鍋爐近年來在國內(nèi)鋼廠得到了大量推廣應(yīng)用，幾乎每個鋼廠都有煤氣鍋爐，數(shù)量少則2~3臺，多則8~10臺。作為煤氣鍋爐的重要組成部件，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問題一直是鋼廠動力廠或能控中心的運(yùn)維重點。本文對煤氣鍋爐空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問題進(jìn)行研究，結(jié)合漏風(fēng)案例，分析了漏風(fēng)的原因和危害，并提出了漏風(fēng)的預(yù)防和治理措施，還介紹了最新的空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)型式，可為鋼廠煤氣鍋爐的空氣預(yù)熱器漏風(fēng)治理提供參考。

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　　[5] 王鐵民，王濤，陳素君.鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕原因分析與處理[J].煤氣與熱力，2010，30(3)，9-11.

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