景大尉 （中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部 天津 300270）

引言

目前，石油化工领域使用的焦化加热炉普遍采用空气预热器回收烟气产生的热量[1]。空气预热器可以利用加热炉排放的烟来加热进入到该装置的空气，空气预热器的主要作用包括下面方面：①降低排出气的温度，节约燃料；②升高进入到装置的空气温度，充分燃烧燃料；③通过提高烟气和工件之间的温度差，来加快传热速度。早期，空气预热器为光管式预热器，但它具有在换热过程中传热系数很小，体积大重量重等缺点；现在各工厂采用的多为扰流子翅片管式空气预热器，它主要是通过在光管外面增加翅片来强化管外传热，内部增加扰流子强化管内传热。图1是空气预热器的工艺流程[2]。

一、空气预热器腐蚀结垢原因分析

沧州炼油厂、大庆石化公司炼油厂、镇海炼化公司炼油厂等在使用空气预热器期间发现随着使用时间的增长焦化加热炉空气预热器的烟道口温度低于预想温度。经过检查分析等发现预热器内部发生腐蚀结垢是发生以上现象的主要原因。导致腐蚀结垢的原因主要包括以下几方面：

1.1、加热炉负荷过低

在焦化加热炉空气预热器的使用过程中会出现漏气的现象，这主要是由分馏炉密封挡板密封不严导致的，漏气会导致烟道内温度降低，加速灰尘的沉淀，在预热器内部形成结垢。

1.2、预热器使用材料的缺陷[3]

普通碳素钢是空气预热器最常用的材料，普通碳素钢在含硫环境中容易发生点蚀；空间设计的缺陷导致预热器内部烟气分布不均匀，造成温度交换不完全，腐蚀严重；加热炉和预热器之间的烟道会因为温度过低发生粉化现象，产物进入预热器将导致预热器内部发生结垢。

1.3、预热器入口风温度低

空气预热器入口风的温度理论值应该为20℃，但在冬天环境中，入口风的温度远远低于20℃，预热器会发生漏点腐蚀，加热炉中排出的气体含有SO2、NO2，其中部分SO2在高温环境中会被空气中的氧进一步氧化为SO3，这些气体都为酸性气体，在和预热器中的水分子接触后会生成H2SO3、HNO3、H2SO4等强腐蚀介质。

1.4、燃料含硫量偏高

我国生产的原油含硫量较高，在加工过程中会使燃料中的含硫量升高，另外，在生产中会采取并入自己生产的燃料气来稳定燃料气系统，自己生产的燃料没有经过脱硫处理，将进一步升高烟气的含硫量。

1.5 预热器的腐蚀机理

空气中的氧气和预热器中的硫发生反应生成二氧化硫，二氧化硫在高温环境中会进一步被氧化为三氧化硫，三氧化硫遇见水蒸气，就会生成硫酸，同样的过程会生成硝酸，硫酸和硝酸都会附着在设备表面，造成预热器的腐蚀。

同时烟气带入的灰垢会在低温部分形成结垢，产生结垢下腐蚀。

二、预防预热器腐蚀结垢的措施

2.1、完善设计

通过减少低温段的排管密度，可以降低预热器的换热面积。提高排放烟气的温度，为避免烟气露点腐蚀；将普通碳钢换为耐腐蚀的合金钢，另外也可以在预热器内部喷涂耐高温的有机涂层或陶瓷，例如：将含硅量较高的耐酸性陶瓷喷涂在碳钢表面或将新型有机聚脲涂料喷涂在碳钢表面都可以防止酸性介质在金属表面发生腐蚀结垢。还可以在预热器的金属表面进行电镀或化学镀处理。

2.2、改进工艺

（1）在燃料方面尽量购买含硫量较少的燃料，减少使用未脱硫的自产原料。

（2）降低吹灰次数，严格控制预热器排烟温度，空气气温的高低会影响到管壁的温度，管壁内外温度差有可能会低于烟气的露点温度，导致管壁结露。

（3）严格控制炉膛的氧含量，氧可以作为氧化剂使硫和氮生成酸性气体，腐蚀最严重的区域一是管壁温度约为露点，另一个是在低于露点温度15℃左右。当管壁温度达到露点温度时硫酸蒸汽或硝酸蒸汽开始凝结附着在设备表面发生酸性腐蚀，管壁温度的降低会导致酸性介质增多使腐蚀加快。另外减少冷空气的进入量。

（4）定期清洗管束 每隔一段时间对预热器管束通过高压水枪进行清洗，清洗管束可以去掉内壁的灰尘，通过这种方式可以提高热量的传输效率，更重要的是可以防止管壁温度过低导致结露进而发生腐蚀。

2.3、降低烟气中水蒸气分压[4]

水蒸气在烟气中所占比例的高低可以决定烟气露点的高低，烟气中的水蒸气所占比例升高，露点温度也会随之升高。在冬季加热炉的备用火嘴可以通过通适量的水蒸气来防冻，这将导致烟气中水蒸气的比例增加，进而露点温度也会升高，但是冬季排放的气体温度有所降低，综合以上原因会使设备更易发生腐蚀。

2.4、采用高效节能燃烧器

燃烧器是影响加热炉使用效率的主要设备之一，选择质量好的燃烧器可以提高加热炉辐射室的热效率，并且采用质量好的燃烧器有助于燃料的充分燃烧减少灰尘的产生，进而减少设备表面出现结垢现象。

三、结语

综上分析可知，焦化加热炉空气预热器的腐蚀结垢发生的主要原因包括：烟气中含有较多的硫和氮；预热器排气段在露点温度发生露点腐蚀。为了缓解焦化加热炉空气预热器发生腐蚀结垢，可以改进工艺设计，采用保温等措施使管壁不会发生结露，通过控制燃料含硫量等方法避免生成酸性气体。另外要根据季节和使用环境的特点改进工艺。

[1]王树术，刘春燕，王丽娜.某加热炉空气预热器结垢及腐蚀原因分析[J].腐蚀与防护，2010,31（1）：59-61

[2]张印国.焦化加热炉空气预热器腐蚀结垢与防护[J].石油化工腐蚀与防护，2003,20（2）：14-15

[3]刘云峰，司艳霞，李峰等.空气预热器腐蚀原因分析及预防[J].石油化工腐蚀与防护，2000,17（4）：42-43