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空预器抗露点腐蚀复合管
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空预器抗露点腐蚀复合管

锅炉空预器多为回转式空预器和管式空预器,其中管式空预器结构简单,免维护,得到了较多的应用。管式空预器历经发展,换热元件由原来的普通钢管演变成各种换热管,以期提高抗露点腐蚀,经过近20年的发展,中石化洛阳工程公司对目前应用的空预器使用寿命进行分析[1],列表如下:

序号

材料名称

腐蚀速度(mg/cm2*h)(70℃50%H2SO4)

使用时间

有效使用温度

1

碳钢

103.5

1~3个月

≥140℃

2

ND钢(09GrCuSb)

7.30

3~12个月

≥120℃

3

Cast(日本)

63.0

1~3年

≥120℃

4

CRIA(日本)

13.4

1~3年

≥120℃

5

铸铁

5.57

1~3年

≥110℃

6

非金属搪瓷涂层

0.02

最短3个月

≥120℃

数据表明,空预器的使用周期均不长,工业锅炉空气预热器低温腐蚀,是普遍性的问题。

空预器抗露点腐蚀复合管.png

二、腐蚀的部位在空预器的高中低温部位均存在,怀疑不只是简单的露点腐蚀,在前期层测试过露点温度,约60

就此问题,分析如下:

1、 露点温度60℃左右,说明燃料脱硫系统较好,此露点温度主要是CO2的露点温度,但碳酸也会腐蚀。

2、 排烟温度在110℃,空气温度在30℃以上,简单平均温度在70℃,为什么会发生腐蚀,且在高温段也存在?

这里发生的原因是,空气在管内的流速较高,一般大于2倍的烟气流速,内膜换热系数较高,实际的管壁温度低于简单平均温度,这就造成了腐蚀。

高温段也发生了腐蚀的原因:烟气在空预器壳程流动,同一界面的温度是不均匀的,下图是锅炉炉膛同一高度的温度分布图[2],作为参考:

空预器抗露点腐蚀复合管1.png

900℃的炉膛内,侧壁温度与中心温度有很大的偏差。在空预器的换热管根部也存在此现象,尽管烟气温度在280℃,但换热管根部的温度远低于此温度,所有发生的腐蚀也属于露点腐蚀。

另外的判定方法是:1观察腐蚀部位,如果腐蚀基本发生在根部,可以认为露点腐蚀,如果在高温段也发生在根部,也属于露点腐蚀。2将腐蚀部位进行化验:是否有硫酸及亚硫酸盐以及少部分碳酸盐物质,如果有,也证明发生了露点腐蚀。

我们在方便时机更换新型换热管锡锑合金换热管[3]

抗露点腐蚀机理:锡锑合金在空气中表面生成氧化物保护膜而稳定,不易与酸碱反应,从而起到耐腐蚀作用。由于换热管表面没有Fe原子,失去了露点腐蚀的动力,解决了露点腐蚀问题。

对于空气预热器,其对流传热系数:

KO=1/1/α1+δh/λh+δb1/λb1+δb2/λa2+1/α2 式中α1α2为烟气侧和空气侧换热系数。在受热面布置相同的条件下,采用扰流子的强化传热技术,相比传统空预器,加上强化传热,比起一般管束式空气预热器可提高20%。

委托中科院对抗露点腐蚀空预器的传热管进行腐蚀测试:

表面除少量盐垢外,无明显变化;与传统空预器钢管相比,相对腐蚀速度明显降低。

10%H2SO4中电化学测试结果

试样

维钝电流/mAa/cm2

腐蚀电流/ mAa/cm2

腐蚀电位/-Mv

每小时腐蚀速度/g/m2

锡锑合金腐蚀空预器

1.7900

0.0182

-310.8

0.182

普通空预器

---

12.592

-328.150

130.122

为节省投资,在原有基础、结构不变的情况下,将换热元件更换为锡锑合金换热元件,整个过程,工厂化制作,现场直接安装,施工简单。


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