簡析余熱鍋爐的低溫腐蝕及其防護策略

李玉琪

摘 要：余熱鍋爐有效實現了對資源的二次回收利用，工業生產過程的工藝流程中合理設置余熱鍋爐，可以實現余熱的有效回收，并提高設備的整體熱效率，減少對一次能源消耗，實現能源的有效節約。余熱鍋爐在一些高耗能產業中具有較好的適用性，具有非常好的發展前景。但在余熱鍋爐具體應用過程中，容易發生結露和腐蝕的現象，這對余熱鍋爐的使用性能帶來較大的影響，基于此，本文簡述了余熱鍋爐的主要特征及其主要類型，對余熱鍋爐的低溫腐蝕機理及其防護策略進行了簡要分析。

關鍵詞：余熱鍋爐；特征；類型；低溫；腐蝕機理；防護策略

余熱鍋爐應用不僅實現了各類余熱源的回收利用，而且在一定程度上提高了一次能源的利用率，對于實現節能不減排和能源的保護具有非常重要的推動作用。因些必須加強對余熱鍋爐的低溫腐蝕機理及其防護策略進行分析。

1 余熱鍋爐的主要特征

余熱鍋爐相較于常規鍋爐沒有相應燃燒裝置，而且對載熱介質和來源沒有統一要求，其在材料和受熱面布置方面與工業鍋爐存在較大的差別。余熱鍋爐多設置在工業生產工藝過程的各個部位，工作環境較為復雜，這也對余熱鍋爐的安全性和穩定性提出了較高的要求。工業廢氣具有高溫和高壓的特點，部分工業廢氣還具有易爆性和腐蝕性，這就對余熱鍋爐的結構和材料具有特殊的要求。在余熱鍋爐入口處經常會受到較強的冷熱沖擊，這也決定了余熱鍋爐結構設計要具有自身的獨特性。現國內采用的余熱鍋爐基本分為兩種形式：直通式和多煙道式。

2 余熱鍋爐的主要類型

余熱鍋爐主要以工藝氣體和煙道氣體中存在的顯性熱效能、固體余熱交換后排氣顯熱和固體輻射熱等作為主要回收對象。其主要分為：第一：通過冷卻工作生產中產生的氣體，在滿足工藝要求的同時也實現了余熱回收；第二：為工業生產節能進行熱回收。針對余熱鍋爐應用場合，可以將其分為燒結余熱鍋爐、水泥窖余熱鍋爐、合成氨余熱鍋爐等。如果從水循環方式方面可以將余熱鍋爐分為自然循環和強制循環余熱鍋爐。按受熱面形式，主要有煙管鍋爐和水管鍋爐兩種。前者管內通煙氣，管外通水，后者與此相反。從綜合考慮，一般多采用水管鍋爐形式。當前各工業爐窯上多采用水管式余熱鍋爐，這類鍋爐有利于回收高壓余熱氣體。

3 余熱鍋爐的低溫腐蝕機理及其防護策略分析

3.1 余熱鍋爐的腐蝕機理分析

有色冶煉生成的煙氣中二氧化硫的含量較高，在通過余熱鍋爐時會有部分二氧化硫轉化為三氧化硫，并且三氣化硫在余熱鍋爐運行過程中的生成十分復雜。余熱煙氣中氧離子十分活躍，而且在余熱爐膛內，在高溫輻射作用下氧氣、二氧化碳和其他金屬氧化物都會分解出離子，這就加快促進了二氧化硫的轉化。三氧化硫的增多與溫度條件息息相關，當溫度條件相同時，壓力越高三氧化硫也會隨之增加，但當溫度條件在85℃以上時，則不會有三氧化硫產生。這即是說三氧化硫的轉化適宜在低溫條件下進行。余熱鍋爐運行過程中，催化器會對煙氣產生一定的作用，加快促進了煙氣中二氧化硫向三氧化硫的轉化。三氧化硫與余熱鍋爐煙氣中的水蒸氣易發生反應，形成硫酸蒸汽，腐蝕鍋爐受熱面。由于煙氣中水蒸氣露點較低，金屬壁溫度高于水露點，這樣在余熱運轉過程中，煙氣中的水蒸氣不會在金屬表面產生凝結，在低溫側面則會出現凝結現象，以此來腐蝕受熱面。當余熱鍋爐排放的煙氣中含有較多三氧化硫時，酸露點溫度會持續上升，這種情況下，凝結在金屬受熱面的硫酸會對金屬進行腐蝕，而且硫酸溶液、飛灰和冷凝共同作用形成水泥狀物質，導致低溫腐蝕加劇，影響余熱鍋爐性能的有效發揮。在余熱鍋爐實際運行過程中，其腐蝕速率與鍋爐壁溫、硫酸濃度具有密切的聯系。

3.2 余熱鍋爐低溫腐蝕的防護策略分析

主要體現在：①提高金屬壁的溫度。余熱鍋爐低溫腐蝕現象的發生與金屬壁具有直接的關系，因此在余熱鍋爐運行過程中，可以針對具體情況，當余熱鍋爐煙氣溫度大于酸露點20～30℃時，這種情況下可以通過采取有效的措施來提高金屬壁的溫度，以此來有效的避免低溫腐蝕現象的發生，實現對余熱鍋爐的有效保護；②有效應用灰分。灰分是余熱鍋爐運轉過程中影響低溫腐蝕的一項重要因素，能夠吸收冷凝的酸，具有良好的提高壁溫的作用，實際熱阻較大。相關實驗研究顯示，在余熱鍋爐運轉過程中，灰分具有良好的應用價值，能夠有效的降低碳鋼的腐蝕速率；③做好余熱鍋爐的日常維護操作。比如在對余熱鍋爐進行實際應用時，相關人員應當及時用水位表對水位進行觀察，對出現損壞的水位表及時進行檢修和維護，對出現滴、漏等情況的閥門進行及時檢修和更換，確保余熱鍋爐的穩定運行。又如做好高低水位報警器、低水位連鎖裝置以及超溫報警系統等裝置的設置，并定期進行報警連鎖試驗，確保各項裝置的實際使用性能處于正常范圍內，并做好設備的養護工作，以保證余熱鍋爐的穩定運行，盡可能減少低溫腐蝕情況的出現。

4 結束語

綜上所述，余熱鍋爐目前已在現代工業生產中得到廣泛應用，其主要是通過利用工業生產中產生的廢熱來進行供暖和發電，實現能源的二次回收利用。余熱鍋爐的應用有效實現了節能增效。但在余熱鍋爐實際應用過程中，其表易容易形成液態硫酸而導致腐蝕問題發生，因此需要針對余熱鍋爐低溫腐蝕機理進行分析，從而采取相應的防護策略，從而確保余熱鍋爐運行性能穩定。

參考文獻：

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