王松峰，龔家猷，藺海華

（神華國(guó)華國(guó)際電力股份有限公司北京熱電分公司，北京 100025）

0 引言

鍋爐尾部煙道的漏風(fēng)通常來自兩部分：一部分是由于煙道處于負(fù)壓狀態(tài)，從煙道的外包墻密封不嚴(yán)密處漏入；另外一部分則是通過空氣預(yù)熱器管或煙風(fēng)系統(tǒng)的隔板不嚴(yán)密處漏入。

鍋爐尾部煙道漏風(fēng)對(duì)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和下游脫硫設(shè)備的運(yùn)行安全造成影響。從空預(yù)器漏入的漏風(fēng)會(huì)造成鍋爐燃燒的送風(fēng)不足，未完全燃燒損失增大，在大負(fù)荷工況下甚至制約鍋爐出力，影響鍋爐接帶大負(fù)荷；不管是從外部漏入的空氣還是來自送風(fēng)機(jī)的漏風(fēng)都會(huì)降低煙氣的溫度，使尾部受熱面換熱減少，導(dǎo)致熱損失增大；造成送、引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)單耗增大；漏風(fēng)還會(huì)使排煙溫度降低，加劇低溫預(yù)熱器和下游設(shè)備的低溫腐蝕。

國(guó)華北京熱電分公司4臺(tái)鍋爐的尾部煙道近年來都曾發(fā)生嚴(yán)重漏風(fēng)現(xiàn)象，治理后嚴(yán)重漏風(fēng)情況仍反復(fù)出現(xiàn)，漏風(fēng)率最大達(dá)20%，飛灰含碳量在大負(fù)荷時(shí)曾高達(dá)7%～9%。在2010年冬季大負(fù)荷期間，由于漏風(fēng)嚴(yán)重，造成煙氣量過大，使氣氣換熱器（GGH）壓差過大而影響了鍋爐接帶大負(fù)荷，嚴(yán)重影響了設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

國(guó)華北京熱電分公司4臺(tái)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)的410 t/h煤粉爐，1999年底投運(yùn)，設(shè)計(jì)煤種為大同混煤，后改燒神華煤與準(zhǔn)格爾的混煤，摻配比例為7：3（煤種參數(shù)見表1）。鍋爐尾部煙道受熱面中，省煤器和管式空氣預(yù)熱器為雙級(jí)交叉布置，低溫空氣預(yù)熱器又分上下兩段布置。從上至下依次為高溫省煤器、高溫預(yù)熱器、低溫省煤器、低溫預(yù)熱器上段、低溫預(yù)熱器下段。為了滿足北京市對(duì)于燃煤鍋爐排放的環(huán)保要求，2006年至2010年間，該公司先后對(duì)鍋爐進(jìn)行了SNCR（選擇性非催化還原）和SCR（選擇性催化還原）脫硝改造，并將高溫省煤器由光管式改為鰭片式，增大了省煤器的吸熱。

2 尾部煙道漏風(fēng)原因分析

2.1 外包墻密封處出現(xiàn)縫隙

該公司鍋爐已經(jīng)運(yùn)行12年，由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，鍋爐尾部煙道外包墻中部分用來密封的耐火塑料長(zhǎng)期受煙氣沖刷而脫落；外包墻中有2塊相接的鋼板由于熱變形而發(fā)生錯(cuò)位，導(dǎo)致鋼板之間產(chǎn)生縫隙，填充的耐火塑料已脫落，包墻外的空氣通過這些縫隙漏入處于負(fù)壓狀態(tài)的煙道內(nèi)。

表1 煤種參數(shù) %

2.2 空氣預(yù)熱器腐蝕

發(fā)生在空預(yù)器上的腐蝕主要是低溫腐蝕，在漏風(fēng)檢查中發(fā)現(xiàn)發(fā)生腐蝕的部分基本上都在低溫空預(yù)器的冷段，而且是在煙道緊鄰?fù)獍鼔? m的范圍內(nèi)，如圖1所示，緊鄰前后墻和側(cè)墻1 m內(nèi)，斜虛線覆蓋的部分即是發(fā)生漏風(fēng)的部位。

圖1 低溫空預(yù)器漏點(diǎn)位置

從腐蝕的部位來看，低溫空預(yù)器冷段是尾部煙道受熱面中溫度最低的部分，而發(fā)生泄漏的區(qū)域基本上為低溫空預(yù)器中緊靠外包墻的部分，在額定負(fù)荷工況下，該處的溫度一般為130～140℃，在低負(fù)荷工況下則在120～130℃。由于散熱影響，緊鄰?fù)獍鼔Σ糠值目疹A(yù)器管溫度相對(duì)更低，因此最容易發(fā)生低溫腐蝕。

另一方面，SCR脫硝系統(tǒng)中，催化劑中含有的V2O5將煙氣中的SO2轉(zhuǎn)化成SO3的轉(zhuǎn)化率提高，使得煙氣中SO3濃度增大，露點(diǎn)溫度升高[1]；SNCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，噴入爐膛的尿素溶液的水分使煙氣中水蒸氣濃度增大，水蒸氣的分壓力也變大，導(dǎo)致煙氣的酸露點(diǎn)升高[2]。

在此溫度和濕度環(huán)境下，SO2和煙氣中的濕蒸汽生成具有腐蝕性的硫酸蒸汽，附著在空預(yù)器的內(nèi)壁上，發(fā)生腐蝕[3]。空預(yù)器腐蝕嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致溫度較低的送風(fēng)漏入煙氣側(cè)，由于送風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓高達(dá)3～4 kPa，而低溫空預(yù)器下段入口處的壓力為-1 100～-900 Pa，冷態(tài)工況下的試驗(yàn)表明，漏進(jìn)空預(yù)器管內(nèi)的送風(fēng)分別從空預(yù)器入口和出口兩端出來，在此情況下，從入口端出來的低溫空氣降低了泄漏點(diǎn)周圍煙氣的溫度水平，因此也將加劇附近空預(yù)器管的腐蝕。從停爐后發(fā)現(xiàn)的情況來看，空預(yù)器管漏風(fēng)一般都是相鄰的幾根或十幾根同時(shí)發(fā)生，充分說明了泄漏的“傳染性”。

2.3 煙風(fēng)系統(tǒng)隔板密封不嚴(yán)

煙氣側(cè)和風(fēng)側(cè)之間一般由鋼板分隔，鋼板和承重梁之間通過焊接固定，而管箱之間因考慮膨脹問題不能通過焊接密封，而采取在中間填料、靠上方管箱重量壓實(shí)的方法進(jìn)行密封。在鍋爐啟停以及升降負(fù)荷過程中，由于鋼梁和鋼板的膨脹不一，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，焊縫開裂導(dǎo)致部分焊縫出現(xiàn)漏風(fēng)。壓實(shí)的填料在長(zhǎng)期運(yùn)行后由于沖刷和霉變等原因而剝落，出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致漏風(fēng)。

2.4 SNCR與SCR運(yùn)行中硫酸氫氨對(duì)空預(yù)器管的腐蝕

在SNCR脫硝過程中，由于煙氣中的NH3分布不均勻，且NH3不可能與氮氧化物完全反應(yīng)，因而不可避免地會(huì)有逃逸NH3的存在。煙氣在通過SCR系統(tǒng)中的催化劑時(shí)，將進(jìn)一步強(qiáng)化SO2到SO3的轉(zhuǎn)化，形成更多的SO3。在200～290℃的溫度范圍內(nèi)，SO3會(huì)與煙氣中的NH3發(fā)生反應(yīng)形成硫酸氫氨，其反應(yīng)式如下[4]：

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

硫酸氫氨易被飛灰吸附，與煙氣中的飛灰粒子相結(jié)合，附著于空預(yù)器傳熱管表面形成融鹽狀的積灰，造成空預(yù)器腐蝕。

2.5 鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致沖刷減薄

鍋爐原設(shè)計(jì)額定出力為410 t/h，后經(jīng)增容改造至450 t/h。冬季高負(fù)荷時(shí)，鍋爐長(zhǎng)期在440～450 t/h工況下運(yùn)行，超負(fù)荷工況必然要求更多的給煤量和送風(fēng)量，產(chǎn)生更多的飛灰和煙氣，煙氣流速增大，而管壁的磨損量與煙氣流速的三次方成正比。因此，飛灰增加和煙氣流速增大均導(dǎo)致空預(yù)器管壁磨損減薄加劇。

3 尾部煙道漏風(fēng)防治對(duì)策

鍋爐尾部煙道漏風(fēng)治理必須針對(duì)不同的漏風(fēng)部位及引起漏風(fēng)的不同原因采取相應(yīng)的對(duì)策。

（1）對(duì)于外包墻耐火塑料由于沖刷剝落造成的漏風(fēng)，可用耐火塑料重新封堵，由于此處的脫落一般是長(zhǎng)期沖刷所致，填補(bǔ)一次可保持幾年內(nèi)不再漏，此方法簡(jiǎn)單而且效果良好。對(duì)于因鋼板變形產(chǎn)生的縫隙亦可以采用此法封堵。對(duì)于非焊接密封處產(chǎn)生的漏點(diǎn)，可以采取擠壓填充石棉布的辦法進(jìn)行密封，對(duì)焊縫開裂處則進(jìn)行補(bǔ)焊即可。

（2）對(duì)于低溫腐蝕造成的空預(yù)器漏風(fēng)，可以在滿足煤種特性對(duì)燃燒溫度要求的前提下，通過適當(dāng)降低一次風(fēng)及二次風(fēng)溫的辦法減少預(yù)熱器換熱量，從而保證煙溫在露點(diǎn)溫度以上。對(duì)于低溫空預(yù)器外包墻散熱嚴(yán)重的問題，可以通過加厚保溫層的辦法解決。進(jìn)入冬季后，應(yīng)根據(jù)入口風(fēng)溫提前投入暖風(fēng)機(jī)運(yùn)行，確?？疹A(yù)器入口風(fēng)溫不低于15℃[5]。在投入SNCR運(yùn)行時(shí)，應(yīng)合理控制尿素溶液的濃度，通過不同噴槍的投運(yùn)組合，優(yōu)化運(yùn)行方式，盡量減少尿素溶液噴入量，從而降低煙氣的濕度，提高露點(diǎn)溫度。

（3）盡量減少或避免鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷或超負(fù)荷工況下運(yùn)行，以避免低負(fù)荷工況下排煙溫度低于露點(diǎn)溫度而造成腐蝕，超負(fù)荷工況下因飛灰和煙氣流速增大而導(dǎo)致空預(yù)器管壁磨損減薄。

（4）在鍋爐運(yùn)行過程中，盡量降低過?？諝饬?，減少煙氣中的過剩氧，以減少SO3的生成量，相應(yīng)地也可以降低煙氣露點(diǎn)溫度，從而減少低溫受熱面腐蝕的可能性。一般情況下，燃燒室過?？諝庀禂?shù)的臨界值約為1.05，低于該值對(duì)減少低溫腐蝕有顯著作用。

（5）加強(qiáng)對(duì)空預(yù)器的吹灰，既可減少由于NH4HSO4附著在空預(yù)器管表面引起腐蝕，也可減少煙氣阻力，減輕煙氣對(duì)空預(yù)器管的磨損減薄。

4 結(jié)語

鍋爐尾部煙道漏風(fēng)有空氣側(cè)漏入和送風(fēng)側(cè)漏入2種情況，漏風(fēng)的原因比較多，造成空預(yù)器管低溫腐蝕的原因除跟包墻保溫以及運(yùn)行工況等有很大的關(guān)系外，SNCR與SCR運(yùn)行產(chǎn)生的NH3HSO4也有一定的影響，而長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行條件下，飛灰以及煙氣流速增加導(dǎo)致管壁減薄也加劇了空預(yù)器的漏風(fēng)。尾部煙道的漏風(fēng)防治不但要對(duì)存在的漏點(diǎn)進(jìn)行封堵，還應(yīng)該通過調(diào)整運(yùn)行方式、合理安排運(yùn)行工況等辦法，避免空預(yù)器在過低的溫度條件下運(yùn)行，防止發(fā)生低溫腐蝕和空預(yù)器管的磨損減薄。

[1]李彥，武斌，徐旭常.SO2、SO3和H2O對(duì)煙氣露點(diǎn)溫度影響的研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1997,17（1）：126-130.

[2]賈明生，凌長(zhǎng)明.煙氣酸露點(diǎn)溫度的影響因素及其計(jì)算方法[J].工業(yè)鍋爐，2003（6）：31-35.

[3]董建勛，閆冰，趙宗林，等.火電廠煙氣脫硝裝置對(duì)鍋爐運(yùn)行影響的分析[J].熱力發(fā)電，2007（3）：17-18.

[4]馬雙忱，金鑫，孫云雪，等.SCR煙氣脫硝過程硫酸氫氨的生成機(jī)理與控制[J].熱力發(fā)電，2010（8）：12-17.

[5]李中華，劉洪文.降低排煙溫度減輕低溫腐蝕方法研究[J].節(jié)能技術(shù)，1997（3）：41-43.