（本鋼板材有限公司發(fā)電廠，遼寧本溪 117000）

1 情況介紹

火力發(fā)電廠煤粉爐進(jìn)行脫硝SCR 工藝改造后，尾部受熱面重新布置，脫硝后的產(chǎn)物對(duì)低溫省煤器及低溫空預(yù)器都產(chǎn)生了不良影響。

按照國家環(huán)保政策要求，2016 年本鋼發(fā)電廠對(duì)22 號(hào)鍋爐進(jìn)行了SCR 脫硝改造，高溫省煤器和高溫空預(yù)器位置未變，高溫空預(yù)器出口煙溫為390 ℃（BMCR）左右，煙氣在高溫空預(yù)器出口處引出煙道進(jìn)入增設(shè)SCR 裝置?？紤]空間布置及降低排煙溫度的需要，原蛇形環(huán)管低溫省煤器移出，更換為H鰭片低溫省煤器，使最終的鍋爐排煙溫度為160 ℃。2018 年1 月，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)室外的低溫省煤器漏泄，停爐進(jìn)行檢查，初步判斷為脫硝副產(chǎn)物導(dǎo)致的腐蝕影響。

2 設(shè)備概況

本鋼發(fā)電廠高壓作業(yè)區(qū)22 號(hào)鍋爐是武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ-220/9.8 型煤粉鍋爐，2010 年改造為煤粉摻燒煤氣鍋爐，主要摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣。鍋爐為單鍋筒自然循環(huán)，集中下降管“П”型布置的全燃高爐煤氣鍋爐，按室內(nèi)布置，鍋爐前部為爐膛，四周布滿膜式水冷壁，爐膛出口處布置屏式過熱器，水平煙道裝設(shè)了兩級(jí)對(duì)流過熱器。爐頂、水平煙道兩側(cè)及轉(zhuǎn)向室設(shè)置頂棚管和包墻管，尾部豎井煙道中交錯(cuò)布置兩級(jí)省煤器和兩級(jí)空氣預(yù)熱器。鍋爐拆除原來一層煤粉燃燒器，配置了一層旋流式煤氣燃燒器正四角切向布置。

22 號(hào)鍋爐一般以轉(zhuǎn)爐煤氣摻燒煤粉為主，根據(jù)鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣量的多少來調(diào)整負(fù)荷。2016 年進(jìn)行了SCR 脫硝改造，相關(guān)改造設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。省煤器逆流錯(cuò)列、兩級(jí)布置，二級(jí)省煤器之間預(yù)留900 mm檢修空間。

表1 100%負(fù)荷下省煤器SCR改造設(shè)計(jì)參數(shù)

3 漏泄現(xiàn)象分析

22 號(hào)鍋爐停爐后，對(duì)省煤器漏泄現(xiàn)場進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，密封隔板之間的H 型翅片管上、煙道中間彎頭箱內(nèi)的彎頭沒有發(fā)生腐蝕問題，腐蝕泄漏問題主要發(fā)生在下級(jí)省煤器上、下兩組省煤器之間的連接管處及下側(cè)一組省煤器的左右彎頭箱內(nèi)的彎管上，這些部位的管子和彎頭上粘附有黃色物質(zhì)，并且管子腐蝕嚴(yán)重壁厚減薄，尤其在管子對(duì)接焊縫附近腐蝕嚴(yán)重，見圖1。根據(jù)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)所結(jié)垢的顏色為黃色、硬脆、溶于水、有氨味。同時(shí)密封隔板之間的H型翅片管上沒有發(fā)生腐蝕積灰等現(xiàn)象。

圖1 兩組省煤器之間的連接管上粘附的硫酸氫銨

初步分析22 號(hào)鍋爐使用的燃料為煤粉和轉(zhuǎn)爐煤氣混燒，原料煤中硫含量較高，根據(jù)煤質(zhì)報(bào)告含硫量為0.83%左右，低溫省煤器布置在SCR 反應(yīng)器后面，由于脫硝裝置運(yùn)行時(shí)噴入的是氨水，因此會(huì)有逃逸的氨及蒸汽混入煙氣，煙氣中的SO3、水蒸汽、氨反應(yīng)生成硫酸氫銨，硫酸氫銨在150～220溫度區(qū)間是一種高粘性的液態(tài)物質(zhì)，易冷凝沉積在換熱元件的表面，受熱面因硫酸氫氨的粘附而被腐蝕損壞。

腐蝕損壞部位發(fā)生在彎頭箱內(nèi)的管子上的原因：根據(jù)省煤器構(gòu)造圖2中可以看出，密封隔板將彎頭、連管與H 型翅片管隔開并與外側(cè)板組成彎頭箱，其作用是防止煙氣流入彎頭部位使煙氣短路影響換熱效果，由于隔板上有開孔還會(huì)有少量煙氣流入管箱并形成不流動(dòng)的死區(qū)，左右兩側(cè)彎頭箱內(nèi)的溫度主要取決于管內(nèi)水的溫度也要吸收少量煙氣的熱量，同時(shí)還要向外界環(huán)境放熱。盡管設(shè)有保溫層，但由于東北冬季外部環(huán)境的溫度較低與管箱內(nèi)的溫差較大，因此管箱內(nèi)彎頭的的壁溫可能會(huì)低于管內(nèi)水的溫度。煙道中間的部分的管箱在煙道內(nèi)只受煙氣溫度和管內(nèi)水溫影響溫度與受熱面的溫度基本相同。

圖2 管子對(duì)接焊口位置附近腐蝕損壞

從上述分析得知，上下兩組的連接管和下部一組兩側(cè)彎頭箱內(nèi)的水溫在最高215～220 ℃之間，外部環(huán)境溫度較低（-20 ℃左右），管箱內(nèi)的溫度可能在200 ℃以下，而且管箱內(nèi)還有煙氣流入，也就存在了硫酸氫銨冷凝沉積于受熱面表面的條件。

至于上下兩組省煤器之間的連接管腐蝕較為嚴(yán)重，仔細(xì)檢查圖紙可以發(fā)現(xiàn)，在上下兩組省煤器之間的連接管位置的擋板上沒有開孔，此處也就沒有煙氣漏入，其余的隔板上均有開孔也就會(huì)有煙氣漏入，因此此處溫度會(huì)低于其他部位，而且此處受冷面積較大，腐蝕部位較長，沿焊縫兩側(cè)腐蝕較嚴(yán)重。

綜上所述，根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的問題和省煤器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，管子焊口發(fā)生泄露分析原因可能是密封板處密封不嚴(yán)造成煙氣進(jìn)入彎頭密封處，煙氣中含硫、氨水成分，溫度較低形成硫酸氫氨，對(duì)焊口處造成腐蝕而引發(fā)泄露。因省煤器壓力較高，焊口泄露水柱直接沖刷周圍管壁時(shí)亦或引發(fā)沖刷泄露。核心原因是由于彎頭箱內(nèi)溫度低而造成硫酸氫銨冷凝沉積造成的。

4 解決方案

4.1 防止煙氣進(jìn)入彎頭箱一是提高彎頭箱內(nèi)溫度。由于彎頭與H 型翅片管相連并需考慮膨脹煙氣不進(jìn)入彎頭箱很難控制，而下側(cè)一組省煤器的中間管箱內(nèi)的彎頭和H 型翅片管均未發(fā)生問題，因此在設(shè)計(jì)時(shí)使兩側(cè)管箱溫度提高到220 ℃以上高于硫酸氫銨液態(tài)粘結(jié)的溫度就可避免該問題的發(fā)生。

4.2 在密封隔板上部的蓋板上和下部的的封板上開適量的孔，使部分煙氣流過彎頭箱但又不發(fā)生短路；

4.3 將兩側(cè)彎頭箱內(nèi)的彎頭及管子外壁上涂防腐涂料，增強(qiáng)管子的防腐性能；同時(shí)根據(jù)熱力計(jì)算結(jié)果可適當(dāng)增加下側(cè)一組省煤器保溫層厚度。

4.4 在外壁板上開設(shè)檢修孔，方便觀察管子表面狀態(tài)及清灰工作；在每組省煤器的進(jìn)出口處各增加兩組溫度檢測裝置，便于對(duì)省煤器運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測。

4.5 運(yùn)行中控制氨逃逸指標(biāo)在3×10-6以下，盡量減少氨逃逸。

5 結(jié)論

依據(jù)上述方案措施進(jìn)行了改造，運(yùn)行2年來，經(jīng)多次停爐檢查未在低溫省煤器管壁上發(fā)現(xiàn)硫酸鹽的集聚附著現(xiàn)象，也未再次發(fā)生腐蝕泄漏現(xiàn)象，驗(yàn)證了原因分析的正確性及解決方案的可行性。