低溫腐蝕來襲：煙氣余熱鍋爐尾部受熱面如何 “避險”？

在煙氣余熱鍋爐的運行中，尾部受熱面（如省煤器、空氣預熱器等）的低溫腐蝕是一個隱蔽卻極具破壞力的 “隱形殺手”。它會導致受熱面管壁變薄、穿孔，甚至引發泄漏事故，不僅增加設備維護成本，還會影響鍋爐的安全穩定運行。深入剖析低溫腐蝕的成因，并采取針對性的 “避險” 措施，對延長設備壽命、保障系統高效運轉至關重要。

一、低溫腐蝕的原因與危害

低溫腐蝕的核心誘因是煙氣中的酸性物質在受熱面凝結成腐蝕性液體。燃料（尤其是含硫量較高的煤、生物質等）燃燒時，會生成二氧化硫（SO?），部分 SO?進一步氧化為三氧化硫（SO?）。SO?與煙氣中的水蒸氣結合，形成硫酸蒸汽（H?SO?），其露點溫度遠高于水的露點（通常在 120-160℃）。當尾部受熱面壁溫低于硫酸蒸汽的露點時，硫酸蒸汽便會在管壁表面凝結，形成強腐蝕性的硫酸溶液。

這種腐蝕的危害體現在三個方面：

· 設備損傷：硫酸溶液會快速侵蝕受熱面的金屬材質（如碳鋼），導致管壁厚度均勻減薄，嚴重時會出現穿孔，引發煙氣泄漏或工質泄漏，迫使鍋爐停機檢修。

· 傳熱效率下降：腐蝕產物與積灰混合，會在受熱面表面形成堅硬的污垢層，阻礙熱量傳遞，導致排煙溫度升高，鍋爐熱效率降低。

· 維護成本激增：頻繁的腐蝕修復需要更換管材、停工檢修，不僅消耗大量人力物力，還會影響企業的正常生產計劃。

二、低溫腐蝕的 “高發區” 與誘因

尾部受熱面成為低溫腐蝕的 “重災區”，與自身運行環境和工藝特性密切相關：

· 溫度條件：尾部受熱面處于煙氣流程的末端，煙氣溫度逐漸降低（通常從 300-400℃降至 150-200℃），管壁溫度更容易接近或低于硫酸露點，為腐蝕創造了 “溫床”。

· 煙氣成分：燃料含硫量越高，生成的 SO?越多，硫酸蒸汽濃度越大，腐蝕風險也越高。此外，煙氣中過量的氧氣會促進 SO?向 SO?轉化，進一步加劇腐蝕。

· 運行工況波動：當鍋爐負荷降低、煙氣流量減少時，尾部受熱面的換熱量下降，管壁溫度隨之降低；若進入鍋爐的冷空氣或工質（如水、空氣）溫度過低，也會導致受熱面壁溫驟降，增加腐蝕概率。

三、尾部受熱面的 “避險” 策略

針對低溫腐蝕的成因，需從設計優化、運行調控、材料升級、維護管理四個維度構建 “防護網”，實現全方位 “避險”。

1. 設計階段：從源頭降低腐蝕風險

· 控制受熱面壁溫：通過熱力計算，確保尾部受熱面的設計壁溫高于硫酸露點（通常需高出 10-20℃）。例如，采用 “高溫省煤器 + 低溫省煤器” 分段設計，高溫段承擔主要換熱任務，低溫段通過合理布置減少壁溫過低的區域。

· 優化煙氣流程：采用順流換熱方式（煙氣與工質同向流動），降低尾部受熱面出口的煙氣與工質溫差，避免壁溫過度降低。同時，在尾部煙道設置導流裝置，減少煙氣渦流導致的局部低溫區。

· 預留防腐空間：在受熱面易腐蝕區域（如省煤器管束底部、空氣預熱器冷端）預留足夠的檢修空間，便于后期檢查和防腐處理。

2. 運行階段：動態調控規避腐蝕條件

· 控制排煙溫度：根據燃料含硫量和煙氣成分，設定合理的最低排煙溫度（如含硫量＞2% 時，排煙溫度不低于 160℃），避免受熱面壁溫低于露點。可通過調節旁路煙氣擋板、增加暖風器等方式，在低負荷時維持尾部受熱面溫度。

· 優化配風與燃燒：減少過量空氣系數（控制在 1.1-1.2），降低煙氣中氧氣含量，抑制 SO?向 SO?轉化。同時，采用低氮燃燒技術減少 NOx 生成，避免其與 SO?協同加劇腐蝕。

· 預熱工質溫度：對進入尾部受熱面的工質（如鍋爐給水、 combustion air）進行預熱，提高受熱面壁溫。例如，在空氣預熱器入口加裝暖風器，利用蒸汽或煙氣余熱將空氣溫度提升至 60℃以上。

3. 材料與結構：提升抗腐蝕 “免疫力”

· 選用耐蝕材料：對易腐蝕區域的受熱面，采用耐硫酸腐蝕的材質，如 ND 鋼（09CrCuSb）、不銹鋼（316L）或鈦合金。其中，ND 鋼對硫酸的耐蝕性是碳鋼的 5-8 倍，適用于中低硫燃料場景；高硫燃料則需選用不銹鋼或鈦合金。

· 優化受熱面結構：采用膜式壁、鰭片管等結構，增加受熱面的換熱面積，減少局部溫度過低的區域；同時，設計便于清灰的結構（如錯列布置管束），避免積灰與腐蝕產物疊加。

4. 維護與監測：及時發現并遏制腐蝕

· 定期清灰與檢查：通過蒸汽吹灰、聲波吹灰等方式，定期清除受熱面積灰，避免積灰覆蓋導致壁溫降低。每季度對尾部受熱面進行內窺鏡檢查，重點監測管壁厚度、腐蝕坑點，及時更換腐蝕超標部件。

· 加裝腐蝕監測裝置：在尾部煙道布置露點儀、壁溫傳感器和腐蝕速率探針，實時監測煙氣露點、受熱面壁溫及腐蝕速率，當壁溫接近露點時自動報警，觸發調節措施（如開啟旁路擋板）。

· 防腐涂層處理：對現有受熱面，可采用高溫防腐涂層（如陶瓷涂層、鎳基合金涂層），形成物理屏障隔絕硫酸溶液與金屬接觸，延長設備壽命。

低溫腐蝕雖具隱蔽性，但并非無法抵御。通過 “設計控溫、運行調優、材料升級、監測維護” 的協同策略，可有效降低煙氣余熱鍋爐尾部受熱面的腐蝕風險。企業需結合自身燃料特性、鍋爐型號及運行工況，制定個性化的 “避險” 方案，讓尾部受熱面在低溫環境中依然能 “安然無恙”，保障鍋爐長期穩定運行。