[实用新型]一种用于烟气低温腐蚀性能研究的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于工业现场实验装置，具体涉及一种用于烟气低温腐蚀性能研究的实验装置。本实用新型以电站锅炉燃烧后的低温烟气作为叙述对象，本实用新型适合所有燃料燃烧或其他化学反应形成的具有腐蚀性烟气的低温腐蚀性能研究工作。

背景技术

2009年，我国原煤产量年均30.5亿吨左右，其中发电原煤达到15.6亿吨，以燃煤为主的火力发电量仍占全部发电量的80％以上。对于火力发电厂来说，排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项，一般在5％～8％，占锅炉总热损失的80％或更高。影响排烟热损失的主要因素是锅炉排烟温度，我国许多电站锅炉的排烟温度实际运行值都高于设计值约20～50℃，达到130～150℃，大幅度降低排烟温度将极大地提高电站锅炉的经济性。经过实际计算发现：排烟温度降低35℃左右，系统发电循环效率提高0.5％以上，每度电节约1.5克标准煤以上，具有明显的节能减排潜力。

要降低排烟温度，需要在锅炉的尾部烟道设置可以进行烟气深度冷却的热交换装置，或称烟气深度冷却器，要进行有效的烟气深度冷却回收余热必须解决烟气中腐蚀性气体凝结引起的低温腐蚀腐蚀问题。电站锅炉的低温腐蚀是指热交换器受热面、烟道、风机壁面金属温度(以下称壁温)低于烟气酸露点时，烟气中的酸性氧化物和水蒸气结合成酸蒸汽并在金属壁面上凝结，并对热交换管受热面或金属壁面产生低温腐蚀。对于锅炉来说低温腐蚀多发生在空预器冷端、低压省煤器、除尘器、烟气深度冷却器、脱硫塔、GGH、尾部烟道、烟囱等。锅炉中的低温腐蚀通常是指由烟气中的SO₃引起的硫酸腐蚀，这是因为SO₃和水蒸气结合形成的酸露点比较高的缘故。

我国动力用煤品种杂，质量偏劣，含灰量和含硫量高，容易在低于露点的金属表面上形成硫酸凝结，并与碱性氧化物灰发生化学反应，导致受热面沾污、积灰和低温腐蚀。低温腐蚀严重时运行中经常会因为空气预热器、烟气深度冷却器的严重堵灰而被迫降低锅炉负荷、或因低温腐蚀穿透护板而造成大量漏风。低温腐蚀也加重积灰，积灰使烟气通道堵塞，引风阻力增加，降低锅炉出力，甚至引起被迫停炉。低温腐蚀严重将导致大量热交换器受热面的更换和烟道更换，造成经济上的巨大损失。

国外20世纪40年代中期就发现了低温腐蚀并做了大量低温腐蚀性能研究工作。国外首先研究的内容就是如何确定酸露点大小，但是，通过研究发现：按照壁温高于酸露点原则得出的排烟温度往往在160℃左右甚至更高，造成锅炉排烟热损失很大。20世纪70年代的能源危机迫使各国开始降低排烟温度，提高锅炉热效率，之后，低温腐蚀的研究重点转移到了低温腐蚀机理和低温腐蚀速率等性能的研究上。主要是通过试验来确定受热面所能承受的最低排烟温度，实验方法有：酸浸泡试验、实验室模拟试验以及实际锅炉现场腐蚀试验。首先，硫酸浸泡试验比实际锅炉现场试验简单的多，因此，人们将大量的精力放在了硫酸浸泡试验中，并得出了大量的研究成果。但是浸泡试验的腐蚀机理跟硫酸露点腐蚀机理不同，导致其研究结果受到质疑。实验室模拟试验主要是搭建模拟烟气气氛的低温腐蚀试验台，通过控制烟气温度、烟气中三氧化硫含量、金属材料种类、金属壁面温度等因素来研究低温腐蚀性能，实验室模拟试验可以较精确的调节各种因素，但腐蚀时间短且无法有效模拟灰分存在对酸露点和硫酸结露腐蚀机理的影响，这导致了实验结果与实际结果差异较大。最后，研究人员不得不到实际运行锅炉的现场进行低温腐蚀试验，现场工业试验得出的结果完全接近于生产实际，具有重要的参考价值，为锅炉设计者提供了有价值的锅炉设计经验。如过去苏联锅炉教科书中提供的电站锅炉酸露点的计算公式之所以被广大的锅炉设计人员所接受，就是因为该酸露点公式来自现场试验的生产实际，但是，过去的现场工业腐蚀试验实验装置普遍采用欧洲人设计的U型管式双管或多管结构，十分复杂，该结构需要破坏烟道才能在烟道上安装测试，试验之后，需要破坏烟道才能取出试验管段，造成现场的辅助准备工作量很大、试验周期长，有时还要在机组停修期间才能安装、拆卸，给低温腐蚀性能研究工作带来了很大的困难。