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燃氣熱水鍋爐煙氣結露與腐蝕

瀏覽次數: 發布時間:2011/11/26 9:17:54
 
1 中瑞沈陽鍋爐公司提示你燃氣鍋爐結露現象、原因與危害
  燃氣熱水鍋爐在啟動過程中或低水溫運行時,常常出現從鍋爐中向外流水的現象,流水的部位一般是在內燃煙管鍋爐的低溫煙箱或水管鍋爐低溫對流受熱面處,以及鍋爐鋼制煙道和煙囪底部,同時在煙囪出口有明顯冒水汽現象。司爐人員一般認為是鍋爐受壓件泄漏,但用水壓試驗方法檢查,找不到泄漏點,鍋爐在試驗壓力下能夠保持壓力穩定,在鍋爐停止燃燒后,流水現象也很快就停止了。這種現象實際上并不是鍋爐漏水,而是煙氣中的水蒸氣碰到低溫壁面結露,凝結水向外滲漏。
  氣體燃料的可燃成份是H2和C,它們燃燒生成H2O和CO2
  煙氣中含水量很大,以我國城市常用的天然氣和煉焦煤氣為例,在燃氣含硫和含水量不超標及燃料燃燒的過量空氣系數α≤1.2的條件下,可計算得出煙氣結露溫度和煙氣中含水量,見表1。
表1 計算結果
 
 
天然氣
煉焦煤氣
燃氣燃燒產生的水蒸氣量/m3
2.16
1.18
煙氣結露溫度/℃
62
69
0.7 MW鍋爐額定負荷下
 
 
 煙氣中含水蒸氣量/m3/h
170
195
 10%水蒸氣凝結為水的量/kg/h
14
16
 
  如果燃氣中含硫量稍有提高或燃燒過量空氣系數過大,煙氣結露溫度還會大幅度提高。
  現在我國熱水鍋爐設計參數中最低水溫為回水70 ℃,供水95 ℃,設計排煙溫度一般不低于140 ℃;國外有些規范規定燃氣熱水鍋爐回水溫度不能低于60 ℃。如果采用這些參數,加上煙道和煙囪有完善的保溫層,一般情況下不會發生“結露”問題。但是,目前我國的實際情況是:①供熱系統普遍采用大流量、小溫差、低溫供水運行。許多單位供水溫度只有50多℃,回水溫度40多℃。②在熱網設計時,鍋爐容量一般都留有較大裕量,有些單位在實際選用鍋爐時又進一步加大容量,使鍋爐總在低負荷下運行,鍋爐排煙溫度和熱流密度都很低,因而鍋爐低溫段受熱面壁溫非常接近水溫。③鍋爐燃燒過量空氣系數一般都偏大,有些焦化廠提供的煉焦煤氣含硫量可能偏高,大多數鍋爐使用的鋼制煙囪未加保溫。這些因素既使煙氣“結露”溫度提高,又使“冷面”增加,從而“結露”更為嚴重。
  中瑞沈陽鍋爐公司提醒你“結露”的危害性是使金屬表面腐蝕加劇,因為“露”都是酸性的。例如,北京某單位一臺4.2 MW鍋爐,燃用北京焦化廠煉焦煤氣。鍋爐一運行,排煙端煙箱底部就向外流水,每15 min流滿一桶水(約10 kg)。不到一個采暖期即發現鍋爐管板、煙管、煙囪腐蝕嚴重。經實地測量,發現鍋爐負荷僅為額定負荷的40%,供水溫度為52~58 ℃,回水溫度為42~48 ℃,鍋爐排煙溫度僅80 ℃,這時室外溫度為-7 ℃。當鍋爐負荷提高到額定負荷的60%時,供水溫度、回水溫度、排煙溫度分別提高到70,54和105 ℃,這時流水已大大減少。
2 中瑞沈陽鍋爐公司提示你燃氣鍋爐“結露”預防措施
2.1 中瑞沈陽鍋爐公司燃氣鍋爐設計措施
① 應盡量按鍋爐參數設計系統的供水和回水溫度,尤其是回水溫度不宜低于70 ℃。如果從外網需要考慮,供水和回水溫度不能這樣高,則最好采用加裝中間換熱器或混水器方式將外網(二次管網)與鍋爐循環系統(一次管網)分開。
  在混水方式中推薦一種雙泵雙混水系統(圖1),其優點是鍋爐循環水量、供回水溫度與二次網循環水量、供回水溫度互不影響。這樣,二次網可采用大流量、小溫差、低溫供熱;一次網則可盡量按照鍋爐設計要求的循環量和供水溫度運行。
圖1 雙泵雙混水系統
② 供熱站鍋爐容量與熱負荷應很好匹配,不要因裕量太大致使鍋爐總在低負荷下運行。考慮到季節變化引起熱負荷變化的需要,供熱站最好選用2~3臺鍋爐,適當搭配其容量,以便不同熱負荷條件下,單臺鍋爐盡量滿負荷運行。這樣還可不設置備用鍋爐。
圖2 回水分流系統
③ 采用圖2、圖3兩種系統可提高鍋爐受熱面中的平均水溫。
  圖2系統不改變外網流量和溫度特性,只是減少了鍋爐的循環量,提高鍋爐出口水溫,以使鍋爐受熱面中平均水溫提高。這種措施只能用于沒有強制流動受熱面的內燃煙管鍋爐和自然循環水管鍋爐。切忌用于強制循環水管鍋爐,否則可能造成鍋爐水循環事故。
圖3 供水分流系統
  圖3系統提高了鍋爐進口水溫,從而也提高了鍋爐出口水溫,整個鍋爐受熱面中的溫度都得到提高,可有效防止“冷面”出現;同時不減少鍋爐的循環水量,不會造成鍋爐水循環不良。這種系統帶來的問題是減少了外網水循環量,提高了供水溫度,對外網流量和溫度平衡都會產生很大影響,有時實際上不可行。
④ 鋼制煙道和煙囪一定要采取外保溫措施。
2.2 中瑞沈陽鍋爐公司提示燃氣鍋爐運行措施
  ① 應盡量使單臺鍋爐在滿負荷下運行,鍋爐進水溫度要控制在60~70 ℃以上,采用圖2系統時,應使鍋爐進出口平均溫度達到70~80 ℃以上。燒天然氣時控制溫度可低一些,燒煉焦氣和其他燃氣結露溫度較高的氣體時,控制溫度應高一些。盡量不要頻繁啟停鍋爐。
  ② 盡量將爐膛過量空氣系數調節到1.15左右,最高不超過1.2。
  ③ 要求供氣單位提供燃氣成分和熱值的可靠數據,特別是燃氣含硫量和含水量,以便分析煙氣結露溫度情況,采取相應措施。
  ④ 如果鍋爐裕量太大,可采取用耐火材料覆蓋部分受熱面或煙氣流程短路措施,使鍋爐排煙溫度維持在120 ℃以上。
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