浅析管式空气预热器热管的腐蚀与防腐

浅析管式空气预热器热管的腐蚀与防腐

夏会晶

南京圣诺热管有限公司，江苏 南京 210000

摘要：对于空气进行预热的器械在工作的过程中，最重要的一个零件部位就是空气径流的热管。因为热管是连接机器内部，维持机器正常运转的部位，但由于操作过程的环境、温度、湿度等因素影响，经常会发生被腐蚀的现象，影响整体机器的运转，给企业带来损失。所以对这种管式的空气预热器的维护，重点应该在做好内部热管的防腐工作。本文将从管式空气预热器出发，重点对这种器械中的热管被腐蚀的原因以及处理方法进行详细探讨，希望通过本文的研究，能够给管式空气预热器的日常维护提供一点帮助。

关键词：管式空气预热器；腐蚀；策略研究

化工行业里的加热炉，是利用热量交换的原理，对于流经管道里的空气进行预热，让空气的温度达到一定标准，保证加热炉整体燃烧过程的效率。而管式预热器的主要预热零件就是内部的管道，想要提高加热炉整体的燃烧效率，就要做好对于内部管道的日常维护检修工作，防止因为日常护理的不到位，导致管道被腐蚀，降低燃烧效率，增加企业运行成本。

一、管式空气预热器的概述

管式的预热器结构上面比较简单，通常是由上下两层钢体箱、连接内部的钢管、预热器外壳、帮助空气流通的引风机和送风机、保持内部温度的暖风设备以及排布其中的传热元件等。当用于燃烧的空气流入到预热器时，会先经过暖风设备进行预先加热，之后再将由一定温度基础的空气正式送入预热器中进行预热。如图，为管式预热器的结构图：

这种预热器的工作原理主要就是利用了物理中的热传递现象，也就是在低温空气进入预热器之后，跟内部的高温产生了能量交换，经过热量的不断吸收达到标准温度，之后再进入下一阶段。而加热炉之所以需要进行空气预热，就是因为这种提前加热后的空气温度已经达到标准，经过传热元件升温处理之后，可以直接用到为之后的燃烧过程提供一个高温的燃烧环境上。这样的方式能够在低成本的控制中实现最大程度的提高加热炉的加热效率，帮助企业做好成本管理的同时，提高这类化石企业加热过程的效率。

但是这种管式的预热器在使用过程中也有其局限性。虽然这种管式预热器的结构相对来说比较简单，但正是由于结构简单，其内部的零件更容易受到外部环境和使用过程的影响。在加热过程中，如果使用方法不恰当，经常会造成由于零件损坏导致的机器不能正常运转。其中，管道由于大面积的存在于预热器内部，所以管道出现问题的概率更大，这就需要我们将日常维护的重点放在对于管道上面。管道最常出现的问题就是由于管道积灰导致的灰尘腐蚀、燃料中化学物质的相互作用产生化学反应导致的管道腐蚀等等。

二、管式空气预热器的防腐措施

（一）对于灰尘腐蚀的处理

灰尘腐蚀，也就是由于预热器内部管壁上附着灰尘，而灰尘长时间与空气作用产生的化学作用对管壁产生腐蚀。管壁内部的灰尘堆积，会直接影响到预热器工作的加热效率，而且由于管壁内侧长时间的灰尘堆积，会对管壁内侧产生腐蚀，不利于管壁的维护，长时间会影响预热器的正常工作，增加企业的运行成本。

之所以会产生这种灰尘腐蚀现象，一方面是由于工作人员没有及时对预热器内部进行清理维护，导致空气进入管道时产生的微小颗粒没有及时得到清理，长时间下来就成了灰尘堆积。另一方面，在预热器运行过程中，会有专业人员对于内部的灰尘进行定期处理，而且在灰尘处理方面有非常严格的处理制度。但如果因为清理的工作人员没有遵守相关的制度规定，或者清理的操作过程不符合规定，也会造成管壁灰尘堆积。再加上在前期涉及过程中的涉及不合理，导致引风机与送风机和管道之间的距离不合理，导致空气中的灰尘在空气加热过程中不能及时离开管道，长时间就会让灰尘大面积附着在管壁上面，产生腐蚀。

所以对于这种灰尘附着造成的管壁腐蚀现象，一方面要在预热器设计和制造过程中就要结合周围环境进行合理设计，保证引风机和送风机工作时能够及时将空气中的灰尘一同清除。这样可以在一定程度上减少灰尘附着。同时，要建立起严格的灰尘清理制度和与之相配套的监督管理制度，保证相关的工作人员能够及时的按照制度规定对预热器内部进行检查和维护，这样能够减少因为灰尘长时间不清理导致的灰尘堆积。对于防止灰尘腐蚀，还应该将对于日常清理灰尘的工作人员进行专业的培训，可以通过培训训练专业人员的操作水平，帮助他们掌握专业操作方式。这样的培训能够减少因为工作人员操作不当导致的灰尘堆积。当然，仅仅利用加强前期设计或者加强人员培训的方式，时不能完全清除管壁内堆积的灰尘的。所以还要采取技术手段不断的对这种管式预热器进行改善，让其运行过程更加流畅。这就需要我们引进先进的灰尘处理器械 ，目前较为先进的就是利用声波原理，与预热器内的管道对接，发出的声波可以直接将灰尘清除出管道。这样利用声波原理清除灰尘的器械，不会对预加热过程产生干扰，而且也不会在温度升高的过程中发生其他反应，影响到加热过程。同时，从成本管理的角度来说，在原本的预热器中加入声波除尘器，是能够节省大量安装成本和维护成本的。而且这种方法的技术经过多年不断的完善，已经能够成熟应用于灰尘清除方面了。

（二）烟气露点腐蚀

加热炉所利用的燃料一般是天然气与煤等化石燃料，而化石燃料在燃烧过程中会产生二氧化硫，三氧化硫等硫化物，这些硫化物在热管中会经历温度下降，而当温度下降到一定程度时，硫化物中的可凝成分就会凝结成液态。而所谓的液态，就是具有强腐蚀性的硫酸或亚硫酸溶液。而我们的设备一般采用铁等金属，而这些强腐蚀溶液会对设备造成损害。

减轻露点腐蚀的措施

减轻露点腐蚀的第一步，需要从燃料上来解决产生硫化物的问题。硫化物的产生原因是：因为加热炉所采用的燃料大多为化石燃料，化石燃料在燃烧过程中不可避免的就会排放出硫化物。减少燃料中的硫含量，需要为燃料进行脱硫处理。利用脱硫设备对天然气，煤等燃料进行处理，减少其所含的硫化物。其次，在两种露滴中硫酸的腐蚀性要比亚硫酸强那就要从燃烧过程中减少三氧化硫的出现。而三氧化硫出现的原因为：加热炉烟气中空气含量过多，使得空气中的氧气将二氧化硫氧化为三氧化硫。因此，为了减少二氧化硫被氧化为三氧化硫，这一氧化反应的出现，需要减少加热炉烟气中的过剩空气。第三，为了减轻酸性液体对设备的腐蚀，可以对设备进行物理防腐的保护措施。即为设备刷上防腐蚀涂层，诸如：为设备涂上抗酸材料，这些材料既可以防止空气中的水蒸气对设备的腐蚀，更重要的是，能够防止酸性液滴对设备进行腐蚀。

除上述方法以外，还需要做到加热器尽可能长时间处于运转模式。长时间的运转模式可以减去开炉，停炉的费用。并且，由于开炉与停炉的瞬间会对加热炉产生一定的损害。所以，加热炉运营周期一定要长。除此之外，长时间的运行加热器也会对管式预热器有保护作用。这是因为在点炉时会涌入大量氧气，生成三氧化硫。此时，三氧化硫对于管式预热器的腐蚀要远远高于其正常运行时。并且，在点炉时低温烟气迅速进入预热器，会对预热器造成比以往更强的腐蚀。为了解决这一情况，可以在点炉前提前加热预热器，并且可以用热风进行点火来确保点炉前的烟气已经成为高温，来提高预热器的温度以及降低低温风对预热器的损害。而为了减少提前加热预热器的费用，可以采用在邻近加热炉上连接一个热风管，利用邻近加热炉预热时产生的热能来对点火炉的加热。这样就可以实现点炉次数对加热炉寿命损害的降低。除此以外，再用邻近加热炉热风预热后，需要把邻近加热炉的热风通道关闭。

（三）空气预热器零件紧密

由于空气预热器需要将加热炉烟道中的烟气通过内部的零件将进入加热炉前的空气预热到一定温度，以此来降低加热炉中为了加热空气所损耗的能量。而预热器为了能够使空气充分的加热所排布的预热元件需要有合理的间隙，如果空气预热器预热元件布置密集。那么，烟道中的烟气所携带的杂质颗粒就容易附着在预热零件上，但是由于烟气中的固体颗粒与预热器元件的物理性质不同。附着上固体颗粒的金属元件，表面与普通的金属元件表面能够达到的温度不同，并且灰尘的存在会致使空气流动进行干扰，对空气流动造成阻力。除此之外，固体颗粒附着的元件，并会与烟道中烟气所残留的硫化物液滴反应，使固体颗粒板结变硬，附着在金属壁上形成顽固污渍难以清除，影响预热元件的正常工作。

减轻空气预热器零件紧密危害的措施

首先，在对管式空气预热器预热元件进行排布时，需要聘请专业人员对空气预热器功率进行监测，根据空气预热器所流经空气的多少以及烟道中可出现的飞烟多少，对元件排布进行科学的计算，使元件排布能够既充分预热空气，又最大程度的减少积灰面积。

其次，对空气预热元件上所附着灰尘进行化学分析，化学成分鉴定得出积灰，大部分由铁、硫酸盐组成。这些成分表明，积灰是由硫酸将化学元件腐蚀形成后得到游离的铁离子以及硫酸盐。为了减少灰垢的出现，除了需要减少硫化物的产生，必须减少燃料中金属的含量以及燃料中的其它杂质，燃料需要进行深度脱盐。脱盐后的燃料，盐含量必须达到一定标准，便可以大幅减少其中的杂质。并且需要在原有的空气预热器上添加清除设备，诸如：增加流室。通过流室对空气预热器进行风力吹灰，对积灰进行清除。减少由于积灰对管式空气预热器效率的影响。并且工作人员可以采用特定的清灰剂，按照一定的剂量，在一定的时间间隔内，向加热炉中添加，来对加热炉内部的灰垢进行有效清除。

除此之外，需要进行燃料替换，加热炉一般采用的燃料为煤或天然气。而其中的煤由于是矿石开采，燃料所含杂质要远远高于天然气等气态燃料。所以在加热炉进行燃烧过程中，尽量使用杂质较少的气态燃料代替开采的矿石燃料，以此来减少产生的固态颗粒，减少热管积灰。

总结

管式空气预热器热管的运行良好与否直接影响到加热炉的运作效率。并且，热管式空气预热器与加热炉烟气接触面积大，所占空间小，回收余热充分等优点，成为了加热炉余热回收系统最为普遍使用的一种装置。有效使用热管式空气预热器，可提高整个装置的效率在5%以上。而笔者在本文中通过对管式空气预热器的分析，明确指出如果要让热管式空气预热器效率最高，首先要降低加热炉中氧气含量，使三氧化硫产生减少。并且对于燃料的选择也应该进行脱硫处理，硫化物在加热炉内的产生减少并且需要将预热元件装置的间隔合理化，使得加热炉内的废弃物质容易清洁，更易排出固体颗粒，不易附着在热管表面。

参考文献

[1]王恒,王广兵,刘龙等.一种风烟系统完全隔离布置的热管式空气预热器:,CN210772278U[P]. 2020.

[2]孙铭泽,姜黎野, 薛勇.管式空气预热器热管的腐蚀与防腐[J].中国化工贸易,2018, 000(013).

[3]冯爱金.热管式空气预热器的故障分析及解决方案探讨[J].石油石化节能, 2019(04).