锅炉尾部烟道漏风原因及防治

王松峰，龚家猷，蔺海华

（神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司，北京 100025）

0 引言

锅炉尾部烟道的漏风通常来自两部分：一部分是由于烟道处于负压状态，从烟道的外包墙密封不严密处漏入；另外一部分则是通过空气预热器管或烟风系统的隔板不严密处漏入。

锅炉尾部烟道漏风对锅炉运行的经济性和下游脱硫设备的运行安全造成影响。从空预器漏入的漏风会造成锅炉燃烧的送风不足，未完全燃烧损失增大，在大负荷工况下甚至制约锅炉出力，影响锅炉接带大负荷；不管是从外部漏入的空气还是来自送风机的漏风都会降低烟气的温度，使尾部受热面换热减少，导致热损失增大；造成送、引风机和脱硫增压风机单耗增大；漏风还会使排烟温度降低，加剧低温预热器和下游设备的低温腐蚀。

国华北京热电分公司4台锅炉的尾部烟道近年来都曾发生严重漏风现象，治理后严重漏风情况仍反复出现，漏风率最大达20%，飞灰含碳量在大负荷时曾高达7%～9%。在2010年冬季大负荷期间，由于漏风严重，造成烟气量过大，使气气换热器（GGH）压差过大而影响了锅炉接带大负荷，严重影响了设备的安全和经济运行。

1 设备简介

国华北京热电分公司4台锅炉为哈尔滨锅炉厂设计的410 t/h煤粉炉，1999年底投运，设计煤种为大同混煤，后改烧神华煤与准格尔的混煤，掺配比例为7：3（煤种参数见表1）。锅炉尾部烟道受热面中，省煤器和管式空气预热器为双级交叉布置，低温空气预热器又分上下两段布置。从上至下依次为高温省煤器、高温预热器、低温省煤器、低温预热器上段、低温预热器下段。为了满足北京市对于燃煤锅炉排放的环保要求，2006年至2010年间，该公司先后对锅炉进行了SNCR（选择性非催化还原）和SCR（选择性催化还原）脱硝改造，并将高温省煤器由光管式改为鳍片式，增大了省煤器的吸热。

2 尾部烟道漏风原因分析

2.1 外包墙密封处出现缝隙

该公司锅炉已经运行12年，由于运行时间长，锅炉尾部烟道外包墙中部分用来密封的耐火塑料长期受烟气冲刷而脱落；外包墙中有2块相接的钢板由于热变形而发生错位，导致钢板之间产生缝隙，填充的耐火塑料已脱落，包墙外的空气通过这些缝隙漏入处于负压状态的烟道内。

表1 煤种参数 %

2.2 空气预热器腐蚀

发生在空预器上的腐蚀主要是低温腐蚀，在漏风检查中发现发生腐蚀的部分基本上都在低温空预器的冷段，而且是在烟道紧邻外包墙1 m的范围内，如图1所示，紧邻前后墙和侧墙1 m内，斜虚线覆盖的部分即是发生漏风的部位。

图1 低温空预器漏点位置

从腐蚀的部位来看，低温空预器冷段是尾部烟道受热面中温度最低的部分，而发生泄漏的区域基本上为低温空预器中紧靠外包墙的部分，在额定负荷工况下，该处的温度一般为130～140℃，在低负荷工况下则在120～130℃。由于散热影响，紧邻外包墙部分的空预器管温度相对更低，因此最容易发生低温腐蚀。

另一方面，SCR脱硝系统中，催化剂中含有的V2O5将烟气中的SO2转化成SO3的转化率提高，使得烟气中SO3浓度增大，露点温度升高[1]；SNCR脱硝系统运行时，喷入炉膛的尿素溶液的水分使烟气中水蒸气浓度增大，水蒸气的分压力也变大，导致烟气的酸露点升高[2]。

在此温度和湿度环境下，SO2和烟气中的湿蒸汽生成具有腐蚀性的硫酸蒸汽，附着在空预器的内壁上，发生腐蚀[3]。空预器腐蚀严重时将导致温度较低的送风漏入烟气侧，由于送风侧的风压高达3～4 kPa，而低温空预器下段入口处的压力为-1 100～-900 Pa，冷态工况下的试验表明，漏进空预器管内的送风分别从空预器入口和出口两端出来，在此情况下，从入口端出来的低温空气降低了泄漏点周围烟气的温度水平，因此也将加剧附近空预器管的腐蚀。从停炉后发现的情况来看，空预器管漏风一般都是相邻的几根或十几根同时发生，充分说明了泄漏的“传染性”。

2.3 烟风系统隔板密封不严

烟气侧和风侧之间一般由钢板分隔，钢板和承重梁之间通过焊接固定，而管箱之间因考虑膨胀问题不能通过焊接密封，而采取在中间填料、靠上方管箱重量压实的方法进行密封。在锅炉启停以及升降负荷过程中，由于钢梁和钢板的膨胀不一，长时间运行后，焊缝开裂导致部分焊缝出现漏风。压实的填料在长期运行后由于冲刷和霉变等原因而剥落，出现缝隙，导致漏风。

2.4 SNCR与SCR运行中硫酸氢氨对空预器管的腐蚀

在SNCR脱硝过程中，由于烟气中的NH3分布不均匀，且NH3不可能与氮氧化物完全反应，因而不可避免地会有逃逸NH3的存在。烟气在通过SCR系统中的催化剂时，将进一步强化SO2到SO3的转化，形成更多的SO3。在200～290℃的温度范围内，SO3会与烟气中的NH3发生反应形成硫酸氢氨，其反应式如下[4]：

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

硫酸氢氨易被飞灰吸附，与烟气中的飞灰粒子相结合，附着于空预器传热管表面形成融盐状的积灰，造成空预器腐蚀。

2.5 锅炉超负荷运行导致冲刷减薄

锅炉原设计额定出力为410 t/h，后经增容改造至450 t/h。冬季高负荷时，锅炉长期在440～450 t/h工况下运行，超负荷工况必然要求更多的给煤量和送风量，产生更多的飞灰和烟气，烟气流速增大，而管壁的磨损量与烟气流速的三次方成正比。因此，飞灰增加和烟气流速增大均导致空预器管壁磨损减薄加剧。

3 尾部烟道漏风防治对策

锅炉尾部烟道漏风治理必须针对不同的漏风部位及引起漏风的不同原因采取相应的对策。

（1）对于外包墙耐火塑料由于冲刷剥落造成的漏风，可用耐火塑料重新封堵，由于此处的脱落一般是长期冲刷所致，填补一次可保持几年内不再漏，此方法简单而且效果良好。对于因钢板变形产生的缝隙亦可以采用此法封堵。对于非焊接密封处产生的漏点，可以采取挤压填充石棉布的办法进行密封，对焊缝开裂处则进行补焊即可。

（2）对于低温腐蚀造成的空预器漏风，可以在满足煤种特性对燃烧温度要求的前提下，通过适当降低一次风及二次风温的办法减少预热器换热量，从而保证烟温在露点温度以上。对于低温空预器外包墙散热严重的问题，可以通过加厚保温层的办法解决。进入冬季后，应根据入口风温提前投入暖风机运行，确保空预器入口风温不低于15℃[5]。在投入SNCR运行时，应合理控制尿素溶液的浓度，通过不同喷枪的投运组合，优化运行方式，尽量减少尿素溶液喷入量，从而降低烟气的湿度，提高露点温度。

（3）尽量减少或避免锅炉长期在低负荷或超负荷工况下运行，以避免低负荷工况下排烟温度低于露点温度而造成腐蚀，超负荷工况下因飞灰和烟气流速增大而导致空预器管壁磨损减薄。

（4）在锅炉运行过程中，尽量降低过剩空气量，减少烟气中的过剩氧，以减少SO3的生成量，相应地也可以降低烟气露点温度，从而减少低温受热面腐蚀的可能性。一般情况下，燃烧室过剩空气系数的临界值约为1.05，低于该值对减少低温腐蚀有显著作用。

（5）加强对空预器的吹灰，既可减少由于NH4HSO4附着在空预器管表面引起腐蚀，也可减少烟气阻力，减轻烟气对空预器管的磨损减薄。

4 结语

锅炉尾部烟道漏风有空气侧漏入和送风侧漏入2种情况，漏风的原因比较多，造成空预器管低温腐蚀的原因除跟包墙保温以及运行工况等有很大的关系外，SNCR与SCR运行产生的NH3HSO4也有一定的影响，而长时间超负荷运行条件下，飞灰以及烟气流速增加导致管壁减薄也加剧了空预器的漏风。尾部烟道的漏风防治不但要对存在的漏点进行封堵，还应该通过调整运行方式、合理安排运行工况等办法，避免空预器在过低的温度条件下运行，防止发生低温腐蚀和空预器管的磨损减薄。

[1]李彦，武斌，徐旭常.SO2、SO3和H2O对烟气露点温度影响的研究[J].环境科学学报，1997,17（1）：126-130.

[2]贾明生，凌长明.烟气酸露点温度的影响因素及其计算方法[J].工业锅炉，2003（6）：31-35.

[3]董建勋，闫冰，赵宗林，等.火电厂烟气脱硝装置对锅炉运行影响的分析[J].热力发电，2007（3）：17-18.

[4]马双忱，金鑫，孙云雪，等.SCR烟气脱硝过程硫酸氢氨的生成机理与控制[J].热力发电，2010（8）：12-17.

[5]李中华，刘洪文.降低排烟温度减轻低温腐蚀方法研究[J].节能技术，1997（3）：41-43.