燃氣鍋爐排煙溫度低的危害與研究

李 權

（陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

引言

鍋爐在工作的時候會形成大量的煙氣，加上鍋爐在燃燒工作過程中的溫度一般都比較高，所以當進行煙氣排出的時候就會攜帶大量的熱量。因此排煙的溫度經常也會作為影響鍋爐工作效率指標的衡量因素之一。正常情況下鍋爐排煙的溫度應當控制到150~250℃左右最佳，溫度過高或者過低都不利于其高效的運轉。排煙溫度偏高的話就會造成鍋爐燃燒工作中產生的熱量被大量帶走進而降低熱工作效率，造成大量能源的浪費；而排煙溫度偏低，則會造成一定程度的低溫腐蝕現象[1]。因此需要對鍋爐排煙溫度的危害基礎上進行進一步的控制措施。本文就針對燃氣鍋爐排煙溫度偏低的危害進行了分析，并提出了一些優化措施，從而提升鍋爐的運轉工作效率。

1 燃氣鍋爐排煙概述

鍋爐作為一種熱能量的轉換設施，通過向鍋爐中進行燃料的投放，借助燃料中的化學能以及電能等的轉化輸出為帶有相應熱能的蒸高溫水或者熱載體等等。在日常生活中，鍋是一種提供加熱功能的容器，而爐是能夠進行燃料燃燒的載體，因此鍋爐實際上是包括鍋與爐兩大方面的。鍋爐經過燃燒形成的熱水或者蒸汽等能夠提供一定程度的生產生活中的熱量，同時也能夠借助一些蒸汽動力設備轉化為機械能，還能夠借用發電機進而將機械能轉化為電能。在有關的技術文件中明確指出燃氣鍋爐的排煙溫度通常在120~250℃，假如排煙溫度過低的話將會因為排煙溫度低于煙氣的露點溫度，形成冷凝水，從而造成對鍋爐的腐蝕。所以一般會要求鍋爐排煙溫度控制到150~180℃左右。

燃氣鍋爐使用的是天然氣作為燃料提供熱能動力，但是通常天然氣鍋爐燃燒后煙氣中濕度比較大，如果排煙溫度過低就會形成尾部受熱處的低溫腐蝕，也會造成煙囪內部壁面的腐蝕，進而降低尾部受熱區域以及煙囪的使用周期。同時排煙溫度過低也會導致煙氣的爬升能力不足，爬升高度不夠，進而導致煙氣和灰塵的擴散區域較小，造成局部環境污染嚴重。

2 燃氣鍋爐排煙溫度低的危害

2.1 煙氣成分

因為燃氣鍋爐燃料主要是天然氣，而天然氣的成分中甲烷占到了90%以上，經過鍋爐中燃燒轉化后會形成水與二氧化碳，同時由于空氣中含有大量的氧氣和氮氣，因此燃氣鍋爐煙氣中主要包括水、二氧化碳、氧氣與氮氣，除此之外還含有少量的二氧化硫、一氧化碳，氧化氮等等。

2.2 煙氣水冷凝

由于煙氣溫度較低甚至低于露點溫度的時候就會形成冷凝水。煙氣的露點溫度主要是取決于煙氣當中酸性物質的濃度，由于天然氣中不存在硫元素，因此幾乎不會存在酸性物質，所以煙氣的露點溫度就會直接與煙氣中水蒸氣的溫度直接相關，與水蒸氣的溫度成正相關，同時也會與空氣流通量成反比例關系。加上燃氣鍋爐在最初規劃的時候就已經選擇好了最為合適的溫度且高于露點溫度，避免形成腐蝕現象[2]。但是如果在鍋爐燃燒過程中，煙氣的溫度過低的話就會由于低于露點溫度造成腐蝕。

2.3 煙氣冷凝水腐蝕

在煙氣中水蒸氣冷凝的時候，煙氣當中含有的二氧化碳以及氧氣等物質也會溶于水，因此在沒有酸性氣體的影響下，pH值會在4.3左右。如果有酸性物質的存在，酸堿度會相應的下降，基本上會在4左右，也有一些會到達3.2。煙氣冷凝水的腐蝕分為酸腐蝕與氧腐蝕兩種。

一方面，酸腐蝕是由于冷凝液中的二氧化碳形成碳酸，碳酸作為一種弱酸性物質，很容易分解成氫離子與碳酸氫離子，由于冷凝水很純凈，因此即便弱酸的存在也會對酸堿度造成較大的影響。水中游離存在的氫離子就會由于與金屬物質的反應造成腐蝕現象：

加上這種腐蝕行為所產生的腐蝕結果物質也是溶于水的，所以不會形成沉淀物，也不會生成保護膜，甚至會加快鐵、銅等金屬的腐蝕。

另一方面，氧腐蝕是由于冷凝液中溶解的氧氣對金屬所形成的腐蝕現象，主要是氧化物的生成。主要方程式為：

鐵離子之后會在水中發生進一步化學反應最終生成Fe3O4，因此煙氣排出的冷凝水一般會呈現紅褐色，且隨著腐蝕程度的加深顏色也會更深。氧腐蝕是一種潰瘍性的腐蝕狀態，也就是在腐蝕以后會生成鼓包，清除以后就會呈現經過腐蝕的坑狀。氧腐蝕發生以后就很難有效對腐蝕行為進行阻止，這主要是因為一旦氧腐蝕行為發生，腐蝕處周圍的氧氣濃度就會高于腐蝕處的氧氣濃度，從而進一步加劇腐蝕的行為。也可以說酸堿度越低，腐蝕程度就會越快；氧濃度越大，腐蝕程度越快；水溫度越高，腐蝕速度也會更快。

3 降低燃氣鍋爐煙氣腐蝕的措施

3.1 保持適宜的排煙溫度

由于燃氣鍋爐排煙溫度低的情況會造成腐蝕現象，因此可以通過適當提高煙氣溫度的方式降低腐蝕的危害。由于燃氣鍋爐通常排煙溫度會高于120℃，通常維持在150℃為最佳，在這種溫度范圍中就會盡可能地減少冷凝水，從而降低腐蝕的危害程度。

3.2 選用防腐蝕材料

防腐蝕的材料很多，物理結構與化學特性也各不相同，較為常用的有不銹鋼、玻璃鱗片以及玻璃鋼、橡膠等物質。

不銹鋼這種物質一般會含有較多的鉻，作為一種化學特性比較活潑的物質，當處于氧化性的環境當中會非常容易與氧結合，從而在表面生成保護膜，并且如果這層膜被破壞以后還會進一步生成，同時鎳的使用還能夠在加快保護膜生成的同時增加防腐蝕的效果。如果單獨將不銹鋼進行鍋爐排煙道或者煙囪的原料，可能會造成原料成本的增加，為了減少成本的投入，經常會運用內襯的方式，也就是將不銹鋼材料作為管道內層的里襯使用，從而減少腐蝕行為的產生。

玻璃鋼是一種復合物質，包括基本材料、強效材料以及輔助材料等，最為常用到的包括環氧樹脂、碳纖維、玻璃纖維等等。鑒于基本材料的差異，包括環氧玻璃鋼等，這種物質有著較好的抗酸性，并且能夠與鋼板進行緊密的粘連，具有良好的防滲透性，通常會應用于100℃以下的環境當中。玻璃鋼的具體使用可以單獨使用，也可以作為內襯使用，并且發揮了較好的使用效果。

橡膠由于其自身較高的耐腐蝕特點，是一種最長使用到的防腐蝕材料，但是由于其強度較弱，因此經常不能夠單獨應用，經常作為一些金屬物質的內襯使用，形成內部的防腐層。作為內襯的橡膠具有較強的適應性、抗腐蝕性以及低廉等優點，但是如果在使用中不當操作的話也會形成脫落或裂紋等，并且耐熱性較差，需要應用在90℃以下的環境中。所以如果想要應用橡膠作為里襯的時候需要重點關注施工質量，保證里襯的安裝密封性好，不會出現泄露等情況。

4 結語

鑒于天然氣的特性，除了關注鍋爐燃燒的熱效率參數數據以外，還要重點關注實際使用中的一些實際應用效果，尤其是對于鍋爐排煙的溫度進行嚴格的把控，盡量控制到150℃上下，減少由于排煙溫度低生成冷凝水進而造成的危害以及相應的生產安全隱患。尤其是在當前日益激烈的市場環境當中，電廠更應當通過更為有效的措施進行鍋爐相關設施的管理，通過針對性的管理方式對鍋爐排煙溫度進行嚴格把控，提高鍋爐的運轉效率，提升企業的競爭優勢。