景大尉 （中國石油化工股份有限公司天津分公司煉油部 天津 300270）

引言

目前，石油化工領域使用的焦化加熱爐普遍采用空氣預熱器回收煙氣產(chǎn)生的熱量[1]?？諝忸A熱器可以利用加熱爐排放的煙來加熱進入到該裝置的空氣，空氣預熱器的主要作用包括下面方面：①降低排出氣的溫度，節(jié)約燃料；②升高進入到裝置的空氣溫度，充分燃燒燃料；③通過提高煙氣和工件之間的溫度差，來加快傳熱速度。早期，空氣預熱器為光管式預熱器，但它具有在換熱過程中傳熱系數(shù)很小，體積大重量重等缺點；現(xiàn)在各工廠采用的多為擾流子翅片管式空氣預熱器，它主要是通過在光管外面增加翅片來強化管外傳熱，內部增加擾流子強化管內傳熱。圖1是空氣預熱器的工藝流程[2]。

一、空氣預熱器腐蝕結垢原因分析

滄州煉油廠、大慶石化公司煉油廠、鎮(zhèn)海煉化公司煉油廠等在使用空氣預熱器期間發(fā)現(xiàn)隨著使用時間的增長焦化加熱爐空氣預熱器的煙道口溫度低于預想溫度。經(jīng)過檢查分析等發(fā)現(xiàn)預熱器內部發(fā)生腐蝕結垢是發(fā)生以上現(xiàn)象的主要原因。導致腐蝕結垢的原因主要包括以下幾方面：

1.1、加熱爐負荷過低

在焦化加熱爐空氣預熱器的使用過程中會出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象，這主要是由分餾爐密封擋板密封不嚴導致的，漏氣會導致煙道內溫度降低，加速灰塵的沉淀，在預熱器內部形成結垢。

1.2、預熱器使用材料的缺陷[3]

普通碳素鋼是空氣預熱器最常用的材料，普通碳素鋼在含硫環(huán)境中容易發(fā)生點蝕；空間設計的缺陷導致預熱器內部煙氣分布不均勻，造成溫度交換不完全，腐蝕嚴重；加熱爐和預熱器之間的煙道會因為溫度過低發(fā)生粉化現(xiàn)象，產(chǎn)物進入預熱器將導致預熱器內部發(fā)生結垢。

1.3、預熱器入口風溫度低

空氣預熱器入口風的溫度理論值應該為20℃，但在冬天環(huán)境中，入口風的溫度遠遠低于20℃，預熱器會發(fā)生漏點腐蝕，加熱爐中排出的氣體含有SO2、NO2，其中部分SO2在高溫環(huán)境中會被空氣中的氧進一步氧化為SO3，這些氣體都為酸性氣體，在和預熱器中的水分子接觸后會生成H2SO3、HNO3、H2SO4等強腐蝕介質。

1.4、燃料含硫量偏高

我國生產(chǎn)的原油含硫量較高，在加工過程中會使燃料中的含硫量升高，另外，在生產(chǎn)中會采取并入自己生產(chǎn)的燃料氣來穩(wěn)定燃料氣系統(tǒng)，自己生產(chǎn)的燃料沒有經(jīng)過脫硫處理，將進一步升高煙氣的含硫量。

1.5 預熱器的腐蝕機理

空氣中的氧氣和預熱器中的硫發(fā)生反應生成二氧化硫，二氧化硫在高溫環(huán)境中會進一步被氧化為三氧化硫，三氧化硫遇見水蒸氣，就會生成硫酸，同樣的過程會生成硝酸，硫酸和硝酸都會附著在設備表面，造成預熱器的腐蝕。

同時煙氣帶入的灰垢會在低溫部分形成結垢，產(chǎn)生結垢下腐蝕。

二、預防預熱器腐蝕結垢的措施

2.1、完善設計

通過減少低溫段的排管密度，可以降低預熱器的換熱面積。提高排放煙氣的溫度，為避免煙氣露點腐蝕；將普通碳鋼換為耐腐蝕的合金鋼，另外也可以在預熱器內部噴涂耐高溫的有機涂層或陶瓷，例如：將含硅量較高的耐酸性陶瓷噴涂在碳鋼表面或將新型有機聚脲涂料噴涂在碳鋼表面都可以防止酸性介質在金屬表面發(fā)生腐蝕結垢。還可以在預熱器的金屬表面進行電鍍或化學鍍處理。

2.2、改進工藝

（1）在燃料方面盡量購買含硫量較少的燃料，減少使用未脫硫的自產(chǎn)原料。

（2）降低吹灰次數(shù)，嚴格控制預熱器排煙溫度，空氣氣溫的高低會影響到管壁的溫度，管壁內外溫度差有可能會低于煙氣的露點溫度，導致管壁結露。

（3）嚴格控制爐膛的氧含量，氧可以作為氧化劑使硫和氮生成酸性氣體，腐蝕最嚴重的區(qū)域一是管壁溫度約為露點，另一個是在低于露點溫度15℃左右。當管壁溫度達到露點溫度時硫酸蒸汽或硝酸蒸汽開始凝結附著在設備表面發(fā)生酸性腐蝕，管壁溫度的降低會導致酸性介質增多使腐蝕加快。另外減少冷空氣的進入量。

（4）定期清洗管束 每隔一段時間對預熱器管束通過高壓水槍進行清洗，清洗管束可以去掉內壁的灰塵，通過這種方式可以提高熱量的傳輸效率，更重要的是可以防止管壁溫度過低導致結露進而發(fā)生腐蝕。

2.3、降低煙氣中水蒸氣分壓[4]

水蒸氣在煙氣中所占比例的高低可以決定煙氣露點的高低，煙氣中的水蒸氣所占比例升高，露點溫度也會隨之升高。在冬季加熱爐的備用火嘴可以通過通適量的水蒸氣來防凍，這將導致煙氣中水蒸氣的比例增加，進而露點溫度也會升高，但是冬季排放的氣體溫度有所降低，綜合以上原因會使設備更易發(fā)生腐蝕。

2.4、采用高效節(jié)能燃燒器

燃燒器是影響加熱爐使用效率的主要設備之一，選擇質量好的燃燒器可以提高加熱爐輻射室的熱效率，并且采用質量好的燃燒器有助于燃料的充分燃燒減少灰塵的產(chǎn)生，進而減少設備表面出現(xiàn)結垢現(xiàn)象。

三、結語

綜上分析可知，焦化加熱爐空氣預熱器的腐蝕結垢發(fā)生的主要原因包括：煙氣中含有較多的硫和氮；預熱器排氣段在露點溫度發(fā)生露點腐蝕。為了緩解焦化加熱爐空氣預熱器發(fā)生腐蝕結垢，可以改進工藝設計，采用保溫等措施使管壁不會發(fā)生結露，通過控制燃料含硫量等方法避免生成酸性氣體。另外要根據(jù)季節(jié)和使用環(huán)境的特點改進工藝。

[1]王樹術，劉春燕，王麗娜.某加熱爐空氣預熱器結垢及腐蝕原因分析[J].腐蝕與防護，2010,31（1）：59-61

[2]張印國.焦化加熱爐空氣預熱器腐蝕結垢與防護[J].石油化工腐蝕與防護，2003,20（2）：14-15

[3]劉云峰，司艷霞，李峰等.空氣預熱器腐蝕原因分析及預防[J].石油化工腐蝕與防護，2000,17（4）：42-43