简析余热锅炉的低温腐蚀及其防护策略

李玉琪

摘 要：余热锅炉有效实现了对资源的二次回收利用，工业生产过程的工艺流程中合理设置余热锅炉，可以实现余热的有效回收，并提高设备的整体热效率，减少对一次能源消耗，实现能源的有效节约。余热锅炉在一些高耗能产业中具有较好的适用性，具有非常好的发展前景。但在余热锅炉具体应用过程中，容易发生结露和腐蚀的现象，这对余热锅炉的使用性能带来较大的影响，基于此，本文简述了余热锅炉的主要特征及其主要类型，对余热锅炉的低温腐蚀机理及其防護策略进行了简要分析。

关键词：余热锅炉；特征；类型；低温；腐蚀机理；防护策略

余热锅炉应用不仅实现了各类余热源的回收利用，而且在一定程度上提高了一次能源的利用率，对于实现节能不减排和能源的保护具有非常重要的推动作用。因些必须加强对余热锅炉的低温腐蚀机理及其防护策略进行分析。

1 余热锅炉的主要特征

余热锅炉相较于常规锅炉没有相应燃烧装置，而且对载热介质和来源没有统一要求，其在材料和受热面布置方面与工业锅炉存在较大的差别。余热锅炉多设置在工业生产工艺过程的各个部位，工作环境较为复杂，这也对余热锅炉的安全性和稳定性提出了较高的要求。工业废气具有高温和高压的特点，部分工业废气还具有易爆性和腐蚀性，这就对余热锅炉的结构和材料具有特殊的要求。在余热锅炉入口处经常会受到较强的冷热冲击，这也决定了余热锅炉结构设计要具有自身的独特性。现国内采用的余热锅炉基本分为两种形式：直通式和多烟道式。

2 余热锅炉的主要类型

余热锅炉主要以工艺气体和烟道气体中存在的显性热效能、固体余热交换后排气显热和固体辐射热等作为主要回收对象。其主要分为：第一：通过冷却工作生产中产生的气体，在满足工艺要求的同时也实现了余热回收；第二：为工业生产节能进行热回收。针对余热锅炉应用场合，可以将其分为烧结余热锅炉、水泥窖余热锅炉、合成氨余热锅炉等。如果从水循环方式方面可以将余热锅炉分为自然循环和强制循环余热锅炉。按受热面形式，主要有烟管锅炉和水管锅炉两种。前者管内通烟气，管外通水，后者与此相反。从综合考虑，一般多采用水管锅炉形式。当前各工业炉窑上多采用水管式余热锅炉，这类锅炉有利于回收高压余热气体。

3 余热锅炉的低温腐蚀机理及其防护策略分析

3.1 余热锅炉的腐蚀机理分析

有色冶炼生成的烟气中二氧化硫的含量较高，在通过余热锅炉时会有部分二氧化硫转化为三氧化硫，并且三气化硫在余热锅炉运行过程中的生成十分复杂。余热烟气中氧离子十分活跃，而且在余热炉膛内，在高温辐射作用下氧气、二氧化碳和其他金属氧化物都会分解出离子，这就加快促进了二氧化硫的转化。三氧化硫的增多与温度条件息息相关，当温度条件相同时，压力越高三氧化硫也会随之增加，但当温度条件在85℃以上时，则不会有三氧化硫产生。这即是说三氧化硫的转化适宜在低温条件下进行。余热锅炉运行过程中，催化器会对烟气产生一定的作用，加快促进了烟气中二氧化硫向三氧化硫的转化。三氧化硫与余热锅炉烟气中的水蒸气易发生反应，形成硫酸蒸汽，腐蚀锅炉受热面。由于烟气中水蒸气露点较低，金属壁温度高于水露点，这样在余热运转过程中，烟气中的水蒸气不会在金属表面产生凝结，在低温侧面则会出现凝结现象，以此来腐蚀受热面。当余热锅炉排放的烟气中含有较多三氧化硫时，酸露点温度会持续上升，这種情况下，凝结在金属受热面的硫酸会对金属进行腐蚀，而且硫酸溶液、飞灰和冷凝共同作用形成水泥状物质，导致低温腐蚀加剧，影响余热锅炉性能的有效发挥。在余热锅炉实际运行过程中，其腐蚀速率与锅炉壁温、硫酸浓度具有密切的联系。

3.2 余热锅炉低温腐蚀的防护策略分析

主要体现在：①提高金属壁的温度。余热锅炉低温腐蚀现象的发生与金属壁具有直接的关系，因此在余热锅炉运行过程中，可以针对具体情况，当余热锅炉烟气温度大于酸露点20～30℃时，这种情况下可以通过采取有效的措施来提高金属壁的温度，以此来有效的避免低温腐蚀现象的发生，实现对余热锅炉的有效保护；②有效应用灰分。灰分是余热锅炉运转过程中影响低温腐蚀的一项重要因素，能够吸收冷凝的酸，具有良好的提高壁温的作用，实际热阻较大。相关实验研究显示，在余热锅炉运转过程中，灰分具有良好的应用价值，能够有效的降低碳钢的腐蚀速率；③做好余热锅炉的日常维护操作。比如在对余热锅炉进行实际应用时，相关人员应当及时用水位表对水位进行观察，对出现损坏的水位表及时进行检修和维护，对出现滴、漏等情况的阀门进行及时检修和更换，确保余热锅炉的稳定运行。又如做好高低水位报警器、低水位连锁装置以及超温报警系统等装置的设置，并定期进行报警连锁试验，确保各项装置的实际使用性能处于正常范围内，并做好设备的养护工作，以保证余热锅炉的稳定运行，尽可能减少低温腐蚀情况的出现。

4 结束语

综上所述，余热锅炉目前已在现代工业生产中得到广泛应用，其主要是通过利用工业生产中产生的废热来进行供暖和发电，实现能源的二次回收利用。余热锅炉的应用有效实现了节能增效。但在余热锅炉实际应用过程中，其表易容易形成液态硫酸而导致腐蚀问题发生，因此需要针对余热锅炉低温腐蚀机理进行分析，从而采取相应的防护策略，从而确保余热锅炉运行性能稳定。

参考文献：

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