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余热锅炉省煤器的泄漏原因及对策
发布时间：2013-10-26 08:50 来源：未知
1、前言
随着人们节能意识的提高，各炼油厂对高温烟气的余热利用也越来越重视。余热锅炉的设计使用，使回收余热和节能得到了很好的落实。在余热锅炉运行中，有些炼油厂的省煤器在短期内出现泄漏。如何解决省煤器泄漏问题，必须先了解原因，才能找到解决办法。
2、泄漏原因
针对省煤器的泄漏，中石化北京设计院曾经对大连石化公司、济南炼油厂、锦州炼油厂、茂名石化公司的4台渣油催化裂化装置余热锅炉进行了调查分析对比。4个炼油厂的800 kt/a催化裂化装置，均以重油为原料高效再生，原料含硫量高，再生温度高。经分析，认为省煤器的泄漏，可能有以下几方面的原因。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂�，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2.1低温腐蚀造成泄漏
随着原油的深度开采和进口原油量的增加，炼油厂原料油中的硫含量也越来越高。在原料油含硫的情况下，硫燃料生成二氧化硫，其中一小部分生成三氧化硫。烟气中三氧化硫的含量很少，但很少的三氧化硫与烟气中的水分形成的硫酸蒸气对露点的影响很大。如图1所示，在烟气中的水蒸气和硫酸蒸气的分压之和为5 kPa时，只要有极少量硫酸蒸气存在，烟气露点就提高到100℃以上。当给水温度低的省煤器受热面的温度低于烟气的露点时，烟气中的硫酸蒸气就可凝结在受热面上，腐蚀受热面。
随着烟气的流动，烟气中的水蒸气不断凝结，凝结在受热面上的硫酸含量是逐渐降低的。由图2可以看出，在钢铁壁温不变的情况下，含量大于70%的浓硫酸对钢材（碳钢）的腐蚀速度很低，含量在50%左右的硫酸对钢材（碳钢）的腐蚀速度最大。
实际上，受热面壁温也是影响腐蚀速度的因素。由图3可知，当壁温较高而未结露时，腐蚀速度很低；开始结露时，壁温较高，硫酸含量很高，腐蚀速度较低；随着壁温的降低，硫酸含量降低到一定值，腐蚀速度达到最大。
石家庄炼油厂动力站3台CO锅炉(WG265/39-6)低温段省煤器频繁泄漏，燃料一油浆中的硫含量为1.2%，省煤器给水温度为104℃。检查分析原因是燃料硫含量高，给水温度低的省煤器受热面的温度低于烟气的露点，烟气中的硫酸蒸气凝结在受热面上，严重腐蚀受热面。
因此，硫含量、受热面壁温是影响低温腐蚀的主要原因。
2.2疲劳损坏造成泄漏
炼油装置在实际运行中，有时工艺过程的处理量小于设计值，导致余热锅炉蒸发量减少，蒸发量减少即省煤器给水量减少及给水流速降低，由此可能使省煤器出水温度接近饱和或沸腾。这样，省煤器内就会产生汽水混合物。
汽水混合物在垂直管子中不会出现汽水分层，而在水平管子中，汽水混合物受汽水密度差的作用，水在管子下部，蒸汽在管子上部。如果汽水混合物流速较高，搅动的作用大于密度差的作用，汽和水混合得好，就不会出现分层；反之，就会出现分层。出现汽水分层的管子，忽热忽冷，容易疲劳而发生泄漏。
2.3管子的焊接质量不好造成泄漏
管子的焊接质量不好，焊口就会泄漏，而省煤器共有2000余个焊口。如果有一个焊口漏水，就会使烟气对这个焊口漏水所涉及到的管子外表面进行腐蚀，从而造成恶性循环，形成大面积腐蚀。在大连、济南和茂名的炼油厂都发现了这种焊口漏水的现象，在省煤器蛇形管的上部、中部和下部都有焊口泄漏的情况。
2.4蛇形管质量不好造成管子泄漏
中低压锅炉用钢管质量不稳定，造成管子损坏。茂名石油工业公司余热锅炉省煤器损坏的管子有一处的外大内小的洞。这种情况荆门炼油厂也发现过。因此管子质量不好是泄漏的原因之一。
3、对策
针对以上分析的泄漏原因，防止省煤器泄漏可以采取以下措施。
3.1防止低温腐蚀
要防止低温腐蚀，首先要确定烟气的露点温度，但设计时很难确定。中石化北京设计院曾用烟气露点仪测定露点温度，测得大连、济南和茂名各炼油厂的余热锅炉的烟气露点分别为176℃、135℃和150℃，省煤器的给水温度分别为150~160℃，130℃和140~150℃。在这种情况下，省煤器的受热面没有在短期内因低温腐蚀而泄漏。大连石化公司的第一套催化裂化余热锅炉，运行18个月，停工检查，省煤器第一级烟气出口处蛇形管有1 mm厚的带催化剂的铁锈硬壳，仅有轻微腐蚀。
省煤器受热面的壁面温度取决于管内的给水温度，一般管壁温度比管内水温高5~ 10℃。余热锅炉在运行中提高进入省煤器的给水温度，是提高壁温的关键，从而可以避免省煤器管壁的露点腐蚀。从理论上讲，省煤器的给水温度只要高于烟气的露点温度，就可以避免低温腐蚀，但这样做是不经济的。在设计省煤器之前，应首先了解烟气的露点温度，在低于露点温度的一定范围内选择一个经济的给水温度，这要靠实践或试验的方法来确定。由于设计之初不能确定露点温度，根据经验及国外文献资料，炼油厂锅炉给水温度以122℃为界线。在122℃给水温度下，管壁温度为127~132℃，此温度下结露的硫酸含量大于70%，对钢材（碳钢）的腐蚀速度很低。目前炼油厂一般利用喷射器或用提高除氧器工作压力的方法提高给水温度。
(1)利用喷射器的方法，将省煤器出口的热水喷射到入口，从而达到预热给水的目的，这种方法简单、易行。实践证明这种方法效果很好。这种方法的缺点是温度提高的幅度有限，并且给水泵要有富裕的扬程及省煤器阻力不能太大，同时由于负荷（烟气量、烟气温度）的变化，使喷射器的工况不稳定，进入省煤器的给水温度忽高忽低，影响使用效果。
(2)如果给水从除氧器直接进入省煤器，那么就可以用提高除氧器工作压力的方法提高给水温度，即提高加热蒸汽的压力。采用压力式除氧器投资比大气式除氧器稍高，但出水温度稳定，不受负荷变动的影响。通常采用除氧压力为0.14 MPa、水温为125℃的压力式除氧器。大连石化公司1.4Mt/a催化裂化装置就是采用这种方法，省煤器采用∮32 mm×4 mm的20 G钢管，投用近5a，省煤器没有出现泄漏问题。
上述两种使省煤器给水温度提高的方法，必须配合以停炉48 h之内对省煤器用水进行冲洗，否则在管壁上结露的浓硫酸会吸收空气中的水气而变成稀硫酸，严重腐蚀受热面。锦西石化公司催化裂化装置的1台余热锅炉，停工40d后再做水压试验，发现原来运行正常的余热锅炉省煤器已经腐蚀穿孔。
防止低温段低温腐蚀在国外很早之前就有成功经验：英国Bankside电厂、法国Dieppendalle电厂60年代针对高硫燃料，开始在锅炉低温段采用氨气喷射方法中和烟气中的硫酸蒸气生成硫酸铵。但同时存在的问题是非腐蚀性的硫酸铵白色粉状细小微粒会沉积在受热面上，因此需要定期吹扫受热面。他们的运行经验表明：合适的氨气浓度、氨气和硫酸蒸气的良好混合及定期的吹扫可使低温受热面的寿命延长7—8a甚至更长。
总之，避免露点腐蚀是省煤器长期安全运行必不可少的条件，在设计时应根据具体情况选择合适的省煤器给水加热措施及相应的预防露点腐蚀措施。
3.2防止管子疲劳
余热锅炉设计中，考虑省煤器内水的平均流速大于1m/s。在此流速下，对于沸腾式省煤器也可以将生成的气泡带走，不会出现分层造成管子疲劳；对于非沸腾式省煤器，省煤器的出水温度约低于沸点20℃左右，同时水流方向应为向上流动，其水速不宜小于0.5 m/s。
3.3提高材料规格
早期的余热锅炉采用的都是中低压锅炉钢管。由于余热锅炉没有备用锅炉，一旦省煤器泄漏就得停炉，严重影响装置的正常生产。因此提高材料的规格是十分必要的。
高压锅炉无缝钢管20G(GB5310)用的是优质碳素钢，材质和性能能够得到保证，出厂受到严格的检验，逐根进行水压试验，逐根进行涡流探伤检验，因此，采用高压锅炉用钢管可以避免由于钢管本身质量问题而造成的泄漏。
3.4确保制造、安装质量
中压余热锅炉属电站锅炉，所产蒸汽供蒸汽透平使用，其制造、安装和使用都应按电力部的有关规定执行。为保证制造质量，中压余热锅炉的制造应按高压锅炉的标准进行，并对所有焊口进行100%无损探伤。制造厂应首选具有A级锅炉制造许可证的厂家，这些锅炉制造厂有严格的质量保证体系。锅炉安装必须由具有电站锅炉安装许可证的单位施工，对焊口采用氩弧焊或氩弧打底焊接并进行100%无损探伤。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡瘛�
4、结束语
采用余热锅炉是炼油厂节能的重要措施，省煤器回收的热能虽然仅仅是余热锅炉回收热能的一小部分，但是这部分低温位热能的回收是十分可贵的。通过上述对省煤器泄漏原因的分析和预防泄漏的对策，可以看出省煤器的泄漏关系到设计、制造、安装、使用四个环节，设计尤其重要。制造、安装、使用都必须按照设计的要求进行。当余热锅炉正常使用之后，炼油厂则是省煤器长期使用的主体。因此，炼油厂在余热锅炉运行中，应严格控制进水温度高于122℃，并配合停炉48 h内用水冲洗，清洗酸性腐蚀物，这样才能确保余热锅炉长期安全运行。
