低低温换热器在中高硫分下的腐蚀规律—各观点汇总

低低温换热器在中高硫分下的腐蚀规律各观点汇总,邹阳军2016.06.07,（1）无低温腐蚀风险或风险不大1-3日本、美国低低温电除尘技术（2）对于日本文献中所说“不需要进行特别的防腐考虑”这种观点存在疑虑4或低温腐蚀风险增大5传统认识，对于低低温电除尘器缺乏实践（3）烟温与酸露点温度同步下降的观点尚未形成完整理论（4）燃煤烟气的酸露点温度实际上比水露点温度高出有限的观点6重庆九龙电厂，3%S，GGH低温段烟温低于100，不发生腐蚀（5）工程上可承受的“有限腐蚀论”观点7前苏联传统观点，缺乏与飞灰的联系,燃煤烟气降温,现行观点,观点1-低低温电除尘器（日本）,烟气温度降到酸露点以下，烟气中的SO2被冷凝成硫酸雾。由于烟气中带有高浓度的粉尘，粉尘很大的总表面积为硫酸雾吸附提供了很好的条件，因此不发生低温腐蚀。,三菱（MHI）：灰硫比大于10时，腐蚀率几乎为零2日本已交付的火电厂的低低温电除尘器灰硫比一般远大于100，都没有低温腐蚀问题应用业绩：低低温电除尘器未出现严重腐蚀问题三菱（MHI）Hirono#5等日本电源开发株式会社橘湾#2等日立（Hitachi）碧南#4、#5等，完成了SO3气体浓度为143mg/Nm3，降温后SO3气体浓度为0.286mg/Nm3的试验石川岛播磨（IHI）常陆那珂#1、苓北#2等，其业绩中，对应的含硫量最高为1.17%,观点1-低低温电除尘器（美国）,烟气温度降到酸露点以下，烟气中的SO2被冷凝成硫酸雾。由于烟气中带有高浓度的粉尘，粉尘很大的总表面积为硫酸雾吸附提供了很好的条件，因此不发生低温腐蚀。,南方电力公司：采用含硫量2.5%的燃煤时，灰硫比在50-100可避免低温腐蚀；采用含硫量更高的燃煤时，为避免低温腐蚀，灰硫比应大于200。其中，在燃煤含硫量大于1%时，该结果的可靠性不能保证3。应用业绩：25-MW MHI KM-CDR CCS pilot process at Southern Companys Plant Barry电除尘器入口SO2气体浓度为2000ppm的报道，换算为5720mg/Nm3,观点1-灰硫比（D/S）,日本和美国均以灰硫比来评价腐蚀程度,右表显示：灰硫比均大于50，一般大于100。我国大部分煤种的灰硫比均大于508浙江菲达环保科技股份有限公司认为：低低温电除尘器对我国大部分煤种的适应性较好8对于高硫低灰煤种，如灰硫比100，应考虑低温腐蚀的风险，可采用燃用混煤的方式提高灰硫比9,观点1-除尘后腐蚀风险,除尘后飞灰浓度低,灰硫比为个位数,酸露点温度大增或腐蚀风险大,除尘后低温腐蚀风险降低,酸露点公式,灰硫比方法,存在矛盾,有的项目设计中认为：在湿法脱硫塔入口装设低温省煤器将会带来大的低温腐蚀风险，加上对低低温电除尘器环保效益的考虑而要求低温省煤器须装设在电除尘器入口,原因：原煤灰分降低而形成的烟气中含尘浓度降低，与因原烟气除尘而形成的烟气中含尘浓度降低，两者对于酸露点产生的影响是不同的在原煤灰分降低而形成烟气含尘浓度低情况下，没有足够的飞灰表面积来吸附硫酸雾而导致酸露点温度升高经除尘而烟气含尘浓度低的情况下，大部分硫酸雾已被飞灰带走，烟气中残留SO3浓度在除尘前后基本持平，除尘后烟气的酸露点温度与高含尘浓度烟气也基本相同如上所述，现行文献中关于烟气中飞灰浓度越大SO3浓度越低，酸露点温度也越低的论点对空气预热器出口的原烟气是正确的，而对于除尘器下游的烟气则并不适用,结论：不能以除尘后烟气中的灰硫比（）作为判断其低温腐蚀风险大小的准则6,观点2,文献4对日本文献中的“不需要进行特别的防腐考虑”还存在着疑虑是不是仅仅依靠烟气中的灰颗粒就能中和大部分SO2，而大大降低低温烟气的腐蚀性？中和反应的彻底程度肯定与燃煤的特性有关(如含硫量，含灰量，灰分中碱性物质如CaO。K2O的数量等)，是不是还与别的因素有关？文献5则认为烟气温度降低到酸露点温度一下，必须考虑低温腐蚀提出两级式低温烟气换热器，保证烟气温度高于酸露点温度文献10中提出只要控制传热管金属壁温高于烟气酸露点，就不会发生严重的烟气结露现象大龙电厂高硫煤的烟气酸露点温度为7580，高于锅炉热力计算标准的推荐值“对于高硫煤，控制空气预热器冷端壁温高于水露点温度25”；大龙燃煤的水露点温度大约40左右西南高硫煤采用低温省煤器将烟气温度降低到100以下在技术上是可行的,观点3,根据传热、传质理论，飞灰对硫酸雾的吸附及化学反应随烟温降低而趋于增强，则在烟气降温过程中将发生烟温与酸露点温度两者同步降低的现象当烟温降低到一定水平，例如，10085时，因残留在烟气中的硫酸雾浓度变低而使烟气酸露点温度变低，若酸露点温度降低幅度大于烟温下降幅度，此时烟气或烟道的壁温仍高于烟气酸露点温度，故低温腐蚀风险下降而当烟温降低到更低水平，例如，9070以下时，烟温下降幅度大于酸露点温度降低幅度，此时低温腐蚀风险增大,该观点尚未形成完整理论6,观点4,观点4认为：燃煤烟气的酸露点温度实际上比水露点温度高出有限原理：燃煤烟气中的飞灰有足够的表面积来吸附烟气中的SO3并与飞灰中的碱性物质发生化学反应，就反应顺序这种反应要比SO3与中性水蒸气H2O之间的反应更快，因此燃煤烟气中的SO3在其离开空气预热器以后的流动过程中绝大部分已被飞灰吸附带走，基本上不生成硫酸雾。,推论：只要壁温不低于水露点温度就不会发生低温腐蚀6,防腐与防护手册及腐蚀专著的理论数据显示，受热面金属壁温高于水蒸气露点温度25，但是金属壁温小于105，受热面金属低温腐蚀速率小于0.2mm/a，这个腐蚀速度对烟气余热回收系统的设备腐蚀是可以接受的文献11中两级烟气余热回收系统设计煤种为高硫煤，按苏联1973年锅炉热力计算标准中的公式计算得出酸露点为113.8，水露点为45.7，因此认为系统选择金属壁温在72以上是安全的。,观点5,（1）有限腐蚀论是指：烟温降到酸露点以下但温度水平进入低温腐蚀的低谷区12，是工程上可承受的“有限腐蚀论”观点（2）有限腐蚀设计是指允许最低壁温适当低于烟气露点（最低壁温至壁温等于露点的管段称有限腐蚀段），有限腐蚀段可采用耐腐蚀钢材或者与主体段分离，轻微沾灰靠较高的设计烟速去除, 保证主体段受热面安全工作。最低壁温在烟气露点以下的控制范围由试验或经验给出7。,参考文献,1 崔占忠,龙辉,龙正伟,等. 低低温高效烟气处理技术特点及其在中国的应用前景J. 动力工程学报, 2012(2):152-158.2 Yoshio Nakayama, et al. MHI high efficiency system proven technology for multi pollutant removalR. Hiroshima Research & Development Center. 2011:1-11.3  Development and Demonstration of Waste Heat Integration with Solvent Process for More Efficient CO2 removal from Coal-Fired Flue Gas R. Project Review Meeting, 2012(4).4 刘鹤忠,连正权. 低温省煤器在火力发电厂中的运用探讨J. 电力勘测设计,2010(4):32-38.5 张瑞卿,杨海瑞,吕俊复. 两级式低温烟气换热器运行效果评价J. 动力工程学报,2013(8).6 张建中. 燃煤烟气降温除尘过程中SO3浓度的浓淡分离现象及对酸露点温度影响的分析J. 锅炉技术,2015,46(3):12-18.7 黄新元,孙奉仲. 电站锅炉深度降低排烟温度的理论分析与计算J. 华电技术. 2010,32(10):28-30.8 何毓忠,赵海宝,郦建国等. 低低温电除尘器灰硫比计算及中国煤种分析J. 环境工程,2015,33(2):76-79.9 赵海宝.低低温电除尘技术研究及应用Z.菲达环保,2014.10 贵州华电桐梓发电有限公司2600MW机组工程烟气余热回收低温省煤器可行性分析报告