低温腐蚀来袭：烟气余热锅炉尾部受热面如何 “避险”？

在烟气余热锅炉的运行中，尾部受热面（如省煤器、空气预热器等）的低温腐蚀是一个隐蔽却极具破坏力的 “隐形杀手”。它会导致受热面管壁变薄、穿孔，甚至引发泄漏事故，不仅增加设备维护成本，还会影响锅炉的安全稳定运行。深入剖析低温腐蚀的成因，并采取针对性的 “避险” 措施，对延长设备寿命、保障系统高效运转至关重要。

一、低温腐蚀的原因与危害

低温腐蚀的核心诱因是烟气中的酸性物质在受热面凝结成腐蚀性液体。燃料（尤其是含硫量较高的煤、生物质等）燃烧时，会生成二氧化硫（SO₂），部分 SO₂进一步氧化为三氧化硫（SO₃）。SO₃与烟气中的水蒸气结合，形成硫酸蒸汽（H₂SO₄），其露点温度远高于水的露点（通常在 120-160℃）。当尾部受热面壁温低于硫酸蒸汽的露点时，硫酸蒸汽便会在管壁表面凝结，形成强腐蚀性的硫酸溶液。

这种腐蚀的危害体现在三个方面：

· 设备损伤：硫酸溶液会快速侵蚀受热面的金属材质（如碳钢），导致管壁厚度均匀减薄，严重时会出现穿孔，引发烟气泄漏或工质泄漏，迫使锅炉停机检修。

· 传热效率下降：腐蚀产物与积灰混合，会在受热面表面形成坚硬的污垢层，阻碍热量传递，导致排烟温度升高，锅炉热效率降低。

· 维护成本激增：频繁的腐蚀修复需要更换管材、停工检修，不仅消耗大量人力物力，还会影响企业的正常生产计划。

二、低温腐蚀的 “高发区” 与诱因

尾部受热面成为低温腐蚀的 “重灾区”，与自身运行环境和工艺特性密切相关：

· 温度条件：尾部受热面处于烟气流程的末端，烟气温度逐渐降低（通常从 300-400℃降至 150-200℃），管壁温度更容易接近或低于硫酸露点，为腐蚀创造了 “温床”。

· 烟气成分：燃料含硫量越高，生成的 SO₃越多，硫酸蒸汽浓度越大，腐蚀风险也越高。此外，烟气中过量的氧气会促进 SO₂向 SO₃转化，进一步加剧腐蚀。

· 运行工况波动：当锅炉负荷降低、烟气流量减少时，尾部受热面的换热量下降，管壁温度随之降低；若进入锅炉的冷空气或工质（如水、空气）温度过低，也会导致受热面壁温骤降，增加腐蚀概率。

三、尾部受热面的 “避险” 策略

针对低温腐蚀的成因，需从设计优化、运行调控、材料升级、维护管理四个维度构建 “防护网”，实现全方位 “避险”。

1. 设计阶段：从源头降低腐蚀风险

· 控制受热面壁温：通过热力计算，确保尾部受热面的设计壁温高于硫酸露点（通常需高出 10-20℃）。例如，采用 “高温省煤器 + 低温省煤器” 分段设计，高温段承担主要换热任务，低温段通过合理布置减少壁温过低的区域。

· 优化烟气流程：采用顺流换热方式（烟气与工质同向流动），降低尾部受热面出口的烟气与工质温差，避免壁温过度降低。同时，在尾部烟道设置导流装置，减少烟气涡流导致的局部低温区。

· 预留防腐空间：在受热面易腐蚀区域（如省煤器管束底部、空气预热器冷端）预留足够的检修空间，便于后期检查和防腐处理。

2. 运行阶段：动态调控规避腐蚀条件

· 控制排烟温度：根据燃料含硫量和烟气成分，设定合理的较低排烟温度（如含硫量＞2% 时，排烟温度不低于 160℃），避免受热面壁温低于露点。可通过调节旁路烟气挡板、增加暖风器等方式，在低负荷时维持尾部受热面温度。

· 优化配风与燃烧：减少过量空气系数（控制在 1.1-1.2），降低烟气中氧气含量，抑制 SO₂向 SO₃转化。同时，采用低氮燃烧技术减少 NOx 生成，避免其与 SO₃协同加剧腐蚀。

· 预热工质温度：对进入尾部受热面的工质（如锅炉给水、 combustion air）进行预热，提高受热面壁温。例如，在空气预热器入口加装暖风器，利用蒸汽或烟气余热将空气温度提升至 60℃以上。

3. 材料与结构：提升抗腐蚀 “免疫力”

· 选用耐蚀材料：对易腐蚀区域的受热面，采用耐硫酸腐蚀的材质，如 ND 钢（09CrCuSb）、不锈钢（316L）或钛合金。其中，ND 钢对硫酸的耐蚀性是碳钢的 5-8 倍，适用于中低硫燃料场景；高硫燃料则需选用不锈钢或钛合金。

· 优化受热面结构：采用膜式壁、鳍片管等结构，增加受热面的换热面积，减少局部温度过低的区域；同时，设计便于清灰的结构（如错列布置管束），避免积灰与腐蚀产物叠加。

4. 维护与监测：及时发现并遏制腐蚀

· 定期清灰与检查：通过蒸汽吹灰、声波吹灰等方式，定期清除受热面积灰，避免积灰覆盖导致壁温降低。每季度对尾部受热面进行内窥镜检查，重点监测管壁厚度、腐蚀坑点，及时更换腐蚀超标部件。

· 加装腐蚀监测装置：在尾部烟道布置露点仪、壁温传感器和腐蚀速率探针，实时监测烟气露点、受热面壁温及腐蚀速率，当壁温接近露点时自动报警，触发调节措施（如开启旁路挡板）。

· 防腐涂层处理：对现有受热面，可采用高温防腐涂层（如陶瓷涂层、镍基合金涂层），形成物理屏障隔绝硫酸溶液与金属接触，延长设备寿命。

低温腐蚀虽具隐蔽性，但并非无法抵御。通过 “设计控温、运行调优、材料升级、监测维护” 的协同策略，可有效降低烟气余热锅炉尾部受热面的腐蚀风险。企业需结合自身燃料特性、锅炉型号及运行工况，制定个性化的 “避险” 方案，让尾部受热面在低温环境中依然能 “安然无恙”，保障锅炉长期稳定运行。