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再生煙氣余熱鍋爐積灰成因及防止措施

文檔作者：李軍李勇宮曉杰文檔來源： 1．撫順石油機(jī)械有限責(zé)任公司 2．遼寧石油化工大學(xué) 3．遼寧石油化工大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年03月11日
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第31卷第6期
2011卑6月
煤氣與熱力
GAS &amp;amp; HEAT
Vo1．31 No．6
Jun．2011
再生煙氣余熱鍋爐積灰成因及防止措施
李 軍 ， 李 勇 ， 宮曉杰。
(1．撫順石油機(jī)械有限責(zé)任公司，遼寧撫順113004；2．遼寧石油化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，
遼寧撫順113001；3．遼寧石fd~4t5_v_大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，遼寧撫順ll3001)
摘要： 分析了催化裂化裝置再生煙氣余熱鍋爐積灰成因，探討了防止措施。
關(guān)鍵詞： 催化裂化裝置； 再生煙氣余熱鍋爐； 積灰； 防止措施
中圖分類號：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1000—4416(2011)06—0A04—02
Causes and Prevention M easures for Fouling in Regenerative
Flue Gas W aste Heat Boiler
LI Jun， LI Yong， GONG Xiaojie
Abstract： The causes of regenerative flue gas waste heat boiler fouling for catalytic cracking unit is
analyzed，and the prevention measures are discussed．
Key words： catalytic cracking unit； regenerative flue gas waste heat boiler； fouling； preven—
tion measure
催化裂化裝置再生煙氣余熱鍋爐通常采用煙道
式布置，其受熱面包括過熱器、蒸發(fā)器、省煤器等。
受熱面管壁積灰是再生煙氣余熱鍋爐在使用過程中
普遍存在的問題，往往造成換熱效率降低，排煙溫度
高，煙氣阻力大，還會加速管壁的腐蝕，危及鍋爐安
全運(yùn)行，并使能耗增加。催化裂化裝置再生煙氣中
常含有微量的腐蝕性介質(zhì)(含硫的氧化物)，易導(dǎo)致
受熱面管壁的腐蝕。當(dāng)煙氣流程和參數(shù)特別煙氣的
流速選擇不合理時，易使上游來的催化劑粉塵沉積
在受熱面上，從而造成管壁積灰¨ 。本文對催化裂
化裝置再生煙氣余熱鍋爐積灰成因及防止進(jìn)行探
討。
1 積灰的成因
再生煙氣余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)見圖1。根據(jù)積灰在
受熱面上的沾污程度，積灰可分為下列形態(tài)。
① 熔渣
熔渣主要在高溫受熱面(過熱器)形成，由于煙
氣中灰分的熔點較低，而煙氣入口溫度又很高，灰分
呈熔融狀的顆粒，遇到受熱面便粘在管壁上。這種
熔渣的產(chǎn)生僅是物理過程。
煙氣
1．入口煙遭2．過熱器3．蒸發(fā)器4．省煤器5．出口煙道
圖1 再生煙氣余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)
② 高溫粘結(jié)灰及腐蝕
高溫粘結(jié)灰是指煙氣中的硫與在高溫中揮發(fā)成
為分子的鈉、鉀等金屬，在遇到高溫受熱面(過熱
器)時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物凝結(jié)在受熱面上引
· A 04 ·
李 軍，等：再生煙氣余熱鍋爐積灰成因及防止措施 第31卷第6期
起的粘結(jié)灰。這種粘結(jié)灰具有無限增長的特點，這
是由于化學(xué)反應(yīng)后生成的硫酸鹽(Na SO 、K，SO )，
在高溫條件下呈熔融狀，具有黏性，大量捕集飛灰及
催化劑而形成越來越厚的積灰。硫酸鹽與受熱面管
壁氧化保護(hù)層(Fe O )發(fā)生高溫腐蝕，反應(yīng)式為：
3Na2SO4+Fe2O3+3SO3——— Na3Fe(SO4)3
3K2SO4+Fe2O3+3SO3 2K3Fe(SO4)3
③ 低溫粘結(jié)灰及腐蝕
低溫粘結(jié)灰發(fā)生在低溫受熱面上(蒸發(fā)器、省
煤器)，這是由于積灰與凝結(jié)在低溫受熱面管壁上
的硫酸鹽作用而形成以硫酸鈣為基質(zhì)的物質(zhì)，呈硬
結(jié)狀，易堵塞煙道，清理比較困難。低溫腐蝕的產(chǎn)生
取決于煙氣中SO 與水蒸氣的含量，二者結(jié)合成硫
酸蒸氣，當(dāng)遇到低于露點的受熱面時就形成硫酸溶
液，從而引起受熱面的腐蝕，這種因蒸氣凝結(jié)引起的
腐蝕稱為結(jié)露腐蝕 J。
④ 松灰
煙氣中攜帶的飛灰及催化劑粒徑一般都小于
200／xm，大部分是10～20¨m的顆粒。當(dāng)含灰的氣
流沖刷管束時，產(chǎn)生旋渦區(qū)，大顆粒由于慣性大，不
易進(jìn)入旋渦，進(jìn)入旋渦區(qū)的大部分為微小顆粒。在
分子力吸附作用和靜電力的作用下，遇到低溫受熱
面管壁便聚積下來。松灰呈干松狀，易吹除，但其熱
阻很大，對傳熱有很大影響 J。積灰主要在管子背
風(fēng)面形成，當(dāng)煙氣流速較大時，迎風(fēng)面基本沒有積
灰，因此積灰程度與煙氣流速有關(guān)。3種煙氣流速
下管子的積灰狀態(tài)見圖2。圖中， 。>／3 >／3 。對于
最高的煙氣流速 ，管子積灰最少， 積灰較多， ，
積灰最嚴(yán)重。因此，煙氣流速越大，在管子的背風(fēng)面
越不易積灰。
0 0◇
圖2 3種煙氣流速下的管子積灰狀態(tài)
2 積灰防止措施
① 合理的設(shè)計。在設(shè)計過程中，合理的煙氣
流速，適當(dāng)?shù)臓t膛容積，加大進(jìn)口管束的節(jié)距(采用
管屏結(jié)構(gòu)以及管間距大一些的受熱面)，這都會有
效地防止積灰的形成。
② 采用耐腐蝕材料。在低溫受熱面(省煤
器)采用防腐材料(如ND鋼)，在高溫受熱面(過熱
器)采用滲鋁及表面涂碳化硅、氮化硅涂料。這雖
然可以延長省煤器及過熱器的使用壽命，但不能從
根本上解決積灰腐蝕問題。
③ 溫度的控制。在省煤器前設(shè)置給水預(yù)熱
器，使鍋爐給水先進(jìn)入預(yù)熱器，再進(jìn)入省煤器，從提
高省煤器受熱面壁溫，防止低溫粘結(jié)灰的形成及低
溫腐蝕。控制高溫受熱面的管壁溫度(不高于540
℃)，避免高溫粘結(jié)灰的形成及高溫腐蝕。
④ 保持受熱面潔凈。受熱面積灰是引起高溫
和低溫腐蝕的重要原因，因此應(yīng)采取有效的除灰方
法，及時清除積灰。常用的除灰方法有：合理布置吹
灰器，采用振動、振打的方法以及用鋼珠等方法除
灰 。
3 結(jié)論
受熱面管壁上的積灰給鍋爐的傳熱及安全造成
影響，熔渣和高溫粘結(jié)灰主要發(fā)生在高溫受熱面，而
低溫粘結(jié)灰和松灰主要發(fā)生在低溫受熱面。合理布
置受熱面管束、合理的管壁溫度、合理的除灰方法都
能有效防止積灰的形成，合適的煙氣流速能使鍋爐
達(dá)到自清灰的作用，從而有效地防止鍋爐的積灰，進(jìn)
而保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
[1] 徐森榮．再生煙氣余熱鍋爐積灰成因與防止措施[J]．
石油化工設(shè)備，2003，32(3)：50—52．
[2] 馮俊凱，沈幼庭，楊瑞昌．鍋爐原理及計算[M]．北
京：科學(xué)出版社，2003：41—76．
[3] 陳剛．余熱鍋爐積灰和腐蝕機(jī)理與防范措施[J]．余
熱鍋爐，2001(2)：1—5．
[4] 曾奕強(qiáng)，莫廣明．余熱鍋爐積灰處理方法及其安全性
經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系[J]．電站輔機(jī)，2005(3)：41～44．
作者簡介：李軍(1973一 )，男，遼寧撫順人，工程師，大學(xué)，
主要從事鍋爐壓力容器的設(shè)計工作。
E —m ail：fslylw@ 126．eOiTl
收稿日期：2010—11～08； 修回日期：2010—11—25
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