CN103148502B - 一种减轻锅炉预热器的腐蚀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减轻锅炉预热器腐蚀的方法，其中，所述锅炉预热器设置于锅炉的烟气通道中并且用于利用锅炉的烟气的热量来预热通入所述锅炉的助燃空气；其特征在于，该方法包括：根据所述锅炉预热器的受热面的壁面最冷点的温度，控制通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度，以使所述锅炉预热器的受热面的壁面最冷点的温度高于所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点，所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点是指所述硫氧化物和/或氮氧化物遇水从气相开始形成液滴的温度。通过上述技术方案，有效地了减轻锅炉预热器的腐蚀，从而可以延长整个锅炉装置的使用寿命。

Description

一种减轻锅炉预热器的腐蚀的方法
技术领域
本发明涉及热能领域，具体地，涉及一种减轻锅炉预热器的的腐蚀的方法。
背景技术
锅炉是指利用各种燃料的化学能，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备。广泛使用的锅炉燃料包括煤粉、煤气(例如冶金煤气)和原油等。冶金煤气是指在冶金过程，特别是钢铁冶金过程中产生的含有一氧化碳的可燃气体，例如高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气和发生炉煤气等。冶金煤气的热值一般为2-20MJ/m3，可以用于燃烧产生蒸汽以推动蒸汽轮机进行发电。锅炉燃料的燃烧不可避免地产生大量的烟气，所述烟气仍然具有较高的温度，可以在锅炉的烟气通道中设置锅炉预热器，并且利用锅炉的烟气的热量来预热通入所述锅炉的助燃空气，以利于锅炉燃料的燃烧。
但是，锅炉预热器极易发生腐蚀，从而使预热器中的助燃空气泄露到烟气通道中，进一步降低了锅炉燃烧的效率和锅炉的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服锅炉预热器极易发生腐蚀的缺陷，进而提高锅炉燃烧的效率和锅炉的使用寿命。
本发明的发明人发现，如果将助燃空气在进入锅炉预热器之前加热至一定温度，使得锅炉预热器的受热面的温度高于含有水以及硫氧化物和/或氮氧化物的酸性气体的露点，从而可以使得含有水以及硫氧化物和/或氮氧化物的酸性气体与锅炉预热器的受热面的接触机会大大减少，由此可以大大减轻锅炉预热器的受热面的腐蚀，即得到了本发明的技术方案。
为了实现上述目的，本发明提供一种减轻锅炉预热器的腐蚀的方法，其中，所述锅炉预热器设置于锅炉的烟气通道中并且用于利用锅炉的烟气的热量来预热通入所述锅炉的助燃空气；其特征在于，该方法包括：根据所述锅炉预热器的受热面的最冷点的温度，控制通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度，以使所述锅炉预热器的受热面的最冷点的温度高于所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点，所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点是指所述硫氧化物和/或氮氧化物遇水从气相开始形成液滴的温度。
通过上述技术方案，有效地了减轻锅炉预热器的腐蚀，从而可以延长整个锅炉装置的使用寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1表示用于实现本发明的方法的一种实施方式的系统。
附图标记说明
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种减轻锅炉预热器的腐蚀的方法，其中，所述锅炉预热器设置于锅炉的烟气通道中并且用于利用锅炉的烟气的热量来预热通入所述锅炉的助燃空气；其特征在于，该方法包括：根据所述锅炉预热器的受热面的最冷点的温度，控制通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度，以使所述锅炉预热器的受热面的最冷点的温度高于所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点，所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点是指所述硫氧化物和/或氮氧化物遇水从气相开始形成液滴的温度，即通常所说的烟气的“酸露点”温度，其测量和/或计算方法是本领域公知的，例如文献(贾明生等，烟气酸露点温度的影响因素及其计算方法，工业锅炉，2003年第6期)中所述的方法。
其中，所述锅炉预热器的受热面是指所述锅炉预热器接触锅炉的烟气的面。所述锅炉预热器的受热面的最冷点可以通过常规的测温方法确定，通常对应于所述助燃空气进入所述锅炉预热器的入口位置。
根据本发明的方法，其中，所述硫氧化物可以为二氧化硫和/或三氧化硫；所述氮氧化物可以含有一氧化氮、三氧化二氮、二氧化氮、四氧化二氮和五氧化二氮中的至少一种。所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点是指所述硫氧化物和/或氮氧化物遇水从气相开始形成液滴的温度。典型地，所述硫氧化物来源于燃料中(如焦炉煤气)中的H2S。焦炉煤气中H2S的含量为2000-4000mg/m3左右。所述硫氧化物和/或氮氧化物遇水形成的液滴中，pH值为1-3。通常情况下，所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点可以为70-82.3℃左右。
根据本发明的方法，其中，优选情况下，控制通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度，以使所述锅炉预热器的受热面的最冷点的温度比所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点高5-10℃。在该优选情况下，可以进一步减轻锅炉预热器的腐蚀。
根据本发明的方法，其中，优选情况下，通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度为90-100℃。在该优选情况下，通入所述锅炉预热器的助燃空气可以进一步减轻锅炉预热器的腐蚀，还可以充分吸收锅炉的烟气的热量。
根据本发明的方法，其中，可以通过常规的方法和装置控制通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度，例如，可以通过在助燃空气通入所述锅炉预热器之前进行加热。
其中，优选情况下，所述升高通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度通过将所述助燃空气与所述锅炉产生的蒸汽之间进行换热来实现。
其中，所述锅炉产生的蒸汽可以为所述锅炉产生的新鲜蒸汽，也可以为所述锅炉产生的新鲜蒸汽经过使用后产生的废蒸汽，为了进一步提高锅炉燃料的利用效率，优选情况下，用于进行所述换热的所述锅炉产生的蒸汽为经过汽轮机发电后产生的废蒸汽。
根据本发明的方法，其中，还可以进一步通过调节加热所用的放热介质的温度和/或用量来达到所需的加热效果，为了更方便的进行控制，简化控制装置和流程，优选情况下，通过增加或减少进行所述换热的蒸汽的流量，来控制所述通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度。
根据本发明的方法，其中，所述锅炉的燃料可以为常规使用的各种燃料，例如碎煤、煤粉、水煤浆和煤气中的至少一种，本发明的方法特别适合于以冶金煤气为燃料的锅炉系统，因而根据本发明的一种优选实施方式，所述锅炉的燃料为含有冶金煤气的燃料。
所述冶金煤气是指在冶金过程，特别是钢铁冶金过程中产生的含有一氧化碳的可燃气体，例如高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气和发生炉煤气等。冶金煤气的热值一般为2-20MJ/m3。
根据本发明的特别优选的一种优选实施方式，本发明的方法通过如图1所示的系统实现。其中，管道1通入锅炉2的水在锅炉2中被加热为蒸汽且通过管道3导出并用于汽轮机18的发电，得到用于汽轮机18发电后的废蒸汽。
用于汽轮机18发电后的废蒸汽通过阀门9后进入换热器11中，送风机13将助燃空气送入换热器11中，用于汽轮机18发电后的废蒸汽与助燃空气换热后，废蒸汽经管道12导出；换热后的助燃空气经管道10进入设置于烟道4内的锅炉预热器5中进行预热。其中，在锅炉预热器5中的换热后的助燃空气与烟道4中的烟气形成逆流导热接触。
助燃空气在锅炉预热器5中预热后通过管道6与管道8中的冶金煤气混合后通入锅炉2中燃烧以提供热量并产生烟气，烟气经烟道4导出并进入锅炉预热器5以预热助燃空气。烟道4中的烟气与锅炉预热器5中的助燃空气换热后，经管道7导出。
根据锅炉预热器5的受热面的最冷点的温度，调节阀门9，从而调节进入换热器11的用于汽轮机发电后的废蒸汽的量，以控制通入锅炉预热器5的助燃空气的温度，以使锅炉预热器5的受热面的最冷点的温度高于所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点。
具体地，可以通过温度计14测得锅炉预热器5的受热面的最冷点的温度，并通过温度输入器16将锅炉预热器5的受热面的最冷点的温度输入计算机17，计算机17向控制器15发出控制指令，控制器15调节阀门9。
以下实施例将对本发明做进一步的说明，其中烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点是根据文献(贾明生等，烟气酸露点温度的影响因素及其计算方法，工业锅炉，2003年第6期)中公式1计算得到的。最冷点是助燃空气由管道10进入锅炉预热器5的入口位置。
实施例1
采用图1所示的系统，管道1通入锅炉2的水(约215℃)在锅炉2中被加热为蒸汽(9.8MPa，535℃)且通过管道3导出并用于汽轮机18发电，得到用于汽轮机18发电后的蒸汽(0.9MPa，310℃)。
用于汽轮机18发电后的废蒸汽通过阀门9后进入换热器11中，送风机13将助燃空气(约15℃)以110000Nm3/h的流量送入换热器11中，用于汽轮机18发电后的废蒸汽与助燃空气换热后，经管道12导出；换热后的助燃空气(90-100℃)经管道10进入设置于烟道4内的锅炉预热器5中。在锅炉预热器5中的换热后的助燃空气与烟道4中的烟气形成逆流导热接触，即烟道4中的烟气从锅炉预热器5的临近出口的换热面流向临近入口的换热面。
助燃空气在锅炉预热器5中预热至330℃左右后与管道8中的冶金煤气(35℃)混合后通入锅炉2中燃烧以提供热量并产生烟气(950℃左右，烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点为82.3℃)，烟气经烟道4导入到锅炉预热器5中以预热助燃空气。烟道4中的烟气与锅炉预热器5中的助燃空气换热后，温度为100℃左右(高于或等于换热后的助燃空气的温度)，经管道7导出。
根据锅炉预热器5的受热面的最冷点的温度，调节阀门9，从而调节进入换热器11的用于汽轮机发电后的废蒸汽的量，以控制通入锅炉预热器5的助燃空气的温度，以使锅炉预热器5的受热面的最冷点的温度高于所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点。
锅炉运行过程中，通过温度计14测得锅炉预热器5的受热面的最冷点的温度，并通过温度输入器16将锅炉预热器5的受热面的最冷点的温度输入计算机17，计算机17向控制器15发出控制指令，控制器15调节阀门9，使废蒸汽的流量为1.8-2.4t/h，使得锅炉预热器5受热面最冷点的温度为88-95℃。
对比例1
按照与实施例1相同的方法运行，不同的是，送风机13将助燃空气(约15℃)直接送入锅炉预热器5中。
测试实施例1
分别按照实施例1和对比例1的方法运行1个月后，对锅炉预热器5的受热面的腐蚀程度进行测试，结果如表1所示。
表1
  实施例编号  锅炉预热器5的受热面的腐蚀程度
  实施例1   无穿孔，无腐蚀斑
  对比例1   有穿孔，有腐蚀斑
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种减轻锅炉预热器的腐蚀的方法，其中，所述锅炉预热器设置于锅炉的烟气通道中并且用于利用锅炉的烟气的热量来预热通入所述锅炉的助燃空气；其特征在于，该方法包括：根据所述锅炉预热器的受热面的最冷点的温度，控制通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度，以使所述锅炉预热器的受热面的最冷点的温度比所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点高5-10℃，所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点是指所述硫氧化物和/或氮氧化物遇水从气相开始形成液滴的温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的露点为70-82.3℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度为90-100℃。
4.根据权利要求1、2和3中任意一项所述的方法，其中，升高通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度通过将所述助燃空气与所述锅炉产生的蒸汽之间进行换热来实现。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，用于进行所述换热的所述锅炉产生的蒸汽为经过汽轮机发电后产生的废蒸汽。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，通过增加或减少进行所述换热的蒸汽的流量，来控制所述通入所述锅炉预热器的助燃空气的温度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锅炉的燃料为含有冶金煤气的燃料。
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