生物质、污泥掺进流化床锅炉，空预器的积灰和腐蚀问题咋解决？

  2025-10-14         0次

最近啊，在热电这行里，有个问题特别实际，也特别重要。咱们用的流化床锅炉，现在不是常掺着生物质和污泥一起烧嘛，这么做确实挺好 —— 既能把这些废弃物利用起来变废为宝，还能减少碳排放，挺环保的。但反过来讲，这么烧对锅炉里的空气预热器（平时咱们都叫它 “空预器”）影响可不小，尤其容易出俩毛病：一个是空预器里积灰堵着，另一个是会被腐蚀、出现漏风的情况。接下来，咱就好好说说这些影响，还有它们是咋产生的、会造成啥后果。

一、主要影响方面

1.低温腐蚀加剧（这是最突出、最严重的影响）

  根本原因：燃料中的硫和氯元素。

  煤炭：主要含硫。

  生物质：通常富含氯（如钾盐KCl）和碱金属（钾K）。

  污泥：尤其是市政污泥，含有大量的氯（来自含氯废弃物、食盐等）和硫（来自有机物和工业排放）。

  腐蚀机理：

（1）硫酸露点腐蚀：燃料燃烧后，硫转化为二氧化硫（SO₂），其中一部分会进一步氧化成三氧化硫（SO₃）。SO₃与烟气中的水蒸气（H₂O）结合形成硫酸（H₂SO₄）蒸气。当空预器的低温段（通常是冷端）金属壁温低于酸露点时，硫酸蒸气就会凝结在金属表面，造成严重的酸性腐蚀。

（2）盐酸露点腐蚀：燃料中的氯在燃烧后生成氯化氢（HCl）。HCl溶于水形成盐酸，当壁温低于该露点时，盐酸凝结，同样造成腐蚀。盐酸的腐蚀性非常强，而且氯离子的存在还会破坏金属表面的保护性氧化层，加剧腐蚀。

（3）协同效应：氯的存在（特别是来自生物质和污泥）会催化SO₂向SO₃的转化，使得烟气中SO₃浓度更高，从而使腐蚀更容易发生，扩大了腐蚀区域。

2.积灰与堵塞

  根本原因：燃料的灰分特性和化学反应。

  积灰机理：

（1）粘结性积灰：生物质和污泥灰分中富含的碱金属（K、Na）和氯，在燃烧过程中会形成低熔点的化合物，如氯化钾（KCl）、硫酸钾（K₂SO₄）等。这些物质在烟气中呈熔融或半熔融状态，当接触到温度较低的空预器换热元件时，会像“胶水”一样粘附在表面上。

（2）飞灰沉积：这些粘性表面会捕捉烟气中的飞灰颗粒，形成初始积灰层。这个积灰层粗糙多孔，为后续的灰分沉积提供了更多附着点。

（3）硫酸氢铵（ABS）问题：掺烧燃料可能导致锅炉内燃烧调整不当，造成未燃尽的氨（NH₃）逃逸（SNCR/SCR脱硝系统）。逃逸的氨与烟气中的SO₃反应，生成硫酸氢铵（NH₄HSO₄）。ABS在管壁低温区会牢固地粘附在空预器中，造成严重堵塞和腐蚀。

  后果：积灰和堵塞会减少烟气流通面积，增加烟气侧阻力（压差升高），导致引风机电耗增加，严重时甚至限制锅炉负荷。同时，灰层覆盖在换热表面，会显著降低传热效率，导致排烟温度升高，锅炉效率下降。

3.磨损

  虽然流化床锅炉本身的磨损更突出在炉内受热面，但如果掺烧的燃料（如某些形状不规则、硬度较高的生物质颗粒）导致烟气中飞灰的浓度和粒径增加，也可能加剧对空预器换热元件的冲刷磨损。不过，相对于腐蚀和积灰，磨损通常不是最主要矛盾。

二、综合后果

1.运行可靠性下降：空预器腐蚀穿孔会导致漏风，影响燃烧；严重堵塞会迫使锅炉降负荷运行甚至停炉清灰。

2.经济性变差：

  维护成本增加：需要更频繁地停炉检修、更换腐蚀的换热元件、进行高压水清洗等。

  运行成本增加：风机能耗上升，锅炉效率下降导致燃料消耗增加。

  设备寿命缩短：空预器的使用寿命大大缩减。

3.安全隐患：严重的腐蚀和积灰是潜在的安全隐患，可能引发火灾（可燃物积聚）或设备故障。

三、应对措施与解决方案

为了减轻这些负面影响，通常采取以下综合性的解决方案：

1.燃料预处理与掺烧优化：

  燃料混合：严格控制生物质和污泥的掺烧比例，避免氯、硫等有害元素浓度过高。

  预处理：对生物质和污泥进行洗涤、干燥、成型等预处理，以降低其氯和碱金属含量。

  精准配煤：掺烧低硫、低氯的优质煤来“稀释”有害成分。

2.设备改进升级：（130t-670t锅炉节能型空预器均有改造运行案例）

  空预器冷端更换为零漏风结构：采用节能型高效换热空预器换热元件是目前最有效的解决方法。其结构形式可以实现换热管的零漏风运行。

  结构型式实现高壁温运行：节能型空预器换热元件可以实现在不升高排烟温度的基础上提高管壁温度，有效避免结露腐蚀的发生，从而不易发生腐蚀和积灰问题。

  增大换热元件的间距：在不牺牲换热效率的前提下，节能型空预器管间距比现有管式空预器增大一倍，以减少堵塞风险。

3.运行调整与维护策略：

  提高空预器冷端壁温：这是最直接的控制低温腐蚀的方法。可以通过采用高壁温节能型空预器来实现在不升高排烟温度的基础上提高管壁温度，有效提高锅炉效率。

  优化烟速流场：高壁温节能型空预器的管壁温度升高，积灰特性会变得更加松软，不再会板结在管壁上，在优化流场设计合理的烟速作用下将灰尘携带走。

  控制氨逃逸：精确控制SNCR/SCR系统的喷氨量，将氨逃逸率控制在较低水平，从源头上减少ABS的生成。

  在线监测与预警：密切监控空预器进出口的烟气压差和排烟温度，及时发现积灰和堵塞趋势。定期进行空预器检查。

综合上述总结来说，对空预器来说，流化床锅炉掺着生物质和污泥烧，真是个挺棘手的挑战。问题的关键在哪儿呢？其实就是这两种燃料里带的氯和硫 —— 这俩东西碰到一块儿会相互作用，结果空预器的低温腐蚀问题变严重了，还特别容易积上那种黏糊糊的灰，堵得厉害。

想让掺烧能顺顺利利运行，首先得把这背后的影响琢磨透。然后得用 “燃料管理 + 设备改造 + 运行优化” 这套组合办法来治理，不能只盯着一个地方改。这里面有个技术措施挺管用的，就是用那种壁温高、还节能的高效换热空预器，好多工程实际用下来，都证明这招靠谱。