燃?xì)忮仩t排煙溫度低的危害與研究

李 權(quán)

（陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

引言

鍋爐在工作的時(shí)候會(huì)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(dāng)進(jìn)行煙氣排出的時(shí)候就會(huì)攜帶大量的熱量。因此排煙的溫度經(jīng)常也會(huì)作為影響鍋爐工作效率指標(biāo)的衡量因素之一。正常情況下鍋爐排煙的溫度應(yīng)當(dāng)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(yùn)轉(zhuǎn)。排煙溫度偏高的話就會(huì)造成鍋爐燃燒工作中產(chǎn)生的熱量被大量帶走進(jìn)而降低熱工作效率，造成大量能源的浪費(fèi)；而排煙溫度偏低，則會(huì)造成一定程度的低溫腐蝕現(xiàn)象[1]。因此需要對(duì)鍋爐排煙溫度的危害基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的控制措施。本文就針對(duì)燃?xì)忮仩t排煙溫度偏低的危害進(jìn)行了分析，并提出了一些優(yōu)化措施，從而提升鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)工作效率。

1 燃?xì)忮仩t排煙概述

鍋爐作為一種熱能量的轉(zhuǎn)換設(shè)施，通過向鍋爐中進(jìn)行燃料的投放，借助燃料中的化學(xué)能以及電能等的轉(zhuǎn)化輸出為帶有相應(yīng)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(jìn)行燃料燃燒的載體，因此鍋爐實(shí)際上是包括鍋與爐兩大方面的。鍋爐經(jīng)過燃燒形成的熱水或者蒸汽等能夠提供一定程度的生產(chǎn)生活中的熱量，同時(shí)也能夠借助一些蒸汽動(dòng)力設(shè)備轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還能夠借用發(fā)電機(jī)進(jìn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在有關(guān)的技術(shù)文件中明確指出燃?xì)忮仩t的排煙溫度通常在120~250℃，假如排煙溫度過低的話將會(huì)因?yàn)榕艧煖囟鹊陀跓煔獾穆饵c(diǎn)溫度，形成冷凝水，從而造成對(duì)鍋爐的腐蝕。所以一般會(huì)要求鍋爐排煙溫度控制到150~180℃左右。

燃?xì)忮仩t使用的是天然氣作為燃料提供熱能動(dòng)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(huì)形成尾部受熱處的低溫腐蝕，也會(huì)造成煙囪內(nèi)部壁面的腐蝕，進(jìn)而降低尾部受熱區(qū)域以及煙囪的使用周期。同時(shí)排煙溫度過低也會(huì)導(dǎo)致煙氣的爬升能力不足，爬升高度不夠，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣和灰塵的擴(kuò)散區(qū)域較小，造成局部環(huán)境污染嚴(yán)重。

2 燃?xì)忮仩t排煙溫度低的危害

2.1 煙氣成分

因?yàn)槿細(xì)忮仩t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(jīng)過鍋爐中燃燒轉(zhuǎn)化后會(huì)形成水與二氧化碳，同時(shí)由于空氣中含有大量的氧氣和氮?dú)?，因此燃?xì)忮仩t煙氣中主要包括水、二氧化碳、氧氣與氮?dú)猓酥膺€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(diǎn)溫度的時(shí)候就會(huì)形成冷凝水。煙氣的露點(diǎn)溫度主要是取決于煙氣當(dāng)中酸性物質(zhì)的濃度，由于天然氣中不存在硫元素，因此幾乎不會(huì)存在酸性物質(zhì)，所以煙氣的露點(diǎn)溫度就會(huì)直接與煙氣中水蒸氣的溫度直接相關(guān)，與水蒸氣的溫度成正相關(guān)，同時(shí)也會(huì)與空氣流通量成反比例關(guān)系。加上燃?xì)忮仩t在最初規(guī)劃的時(shí)候就已經(jīng)選擇好了最為合適的溫度且高于露點(diǎn)溫度，避免形成腐蝕現(xiàn)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(huì)由于低于露點(diǎn)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(shí)候，煙氣當(dāng)中含有的二氧化碳以及氧氣等物質(zhì)也會(huì)溶于水，因此在沒有酸性氣體的影響下，pH值會(huì)在4.3左右。如果有酸性物質(zhì)的存在，酸堿度會(huì)相應(yīng)的下降，基本上會(huì)在4左右，也有一些會(huì)到達(dá)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(zhì)，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(huì)對(duì)酸堿度造成較大的影響。水中游離存在的氫離子就會(huì)由于與金屬物質(zhì)的反應(yīng)造成腐蝕現(xiàn)象：

加上這種腐蝕行為所產(chǎn)生的腐蝕結(jié)果物質(zhì)也是溶于水的，所以不會(huì)形成沉淀物，也不會(huì)生成保護(hù)膜，甚至?xí)涌扈F、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(duì)金屬所形成的腐蝕現(xiàn)象，主要是氧化物的生成。主要方程式為：

鐵離子之后會(huì)在水中發(fā)生進(jìn)一步化學(xué)反應(yīng)最終生成Fe3O4，因此煙氣排出的冷凝水一般會(huì)呈現(xiàn)紅褐色，且隨著腐蝕程度的加深顏色也會(huì)更深。氧腐蝕是一種潰瘍性的腐蝕狀態(tài)，也就是在腐蝕以后會(huì)生成鼓包，清除以后就會(huì)呈現(xiàn)經(jīng)過腐蝕的坑狀。氧腐蝕發(fā)生以后就很難有效對(duì)腐蝕行為進(jìn)行阻止，這主要是因?yàn)橐坏┭醺g行為發(fā)生，腐蝕處周圍的氧氣濃度就會(huì)高于腐蝕處的氧氣濃度，從而進(jìn)一步加劇腐蝕的行為。也可以說酸堿度越低，腐蝕程度就會(huì)越快；氧濃度越大，腐蝕程度越快；水溫度越高，腐蝕速度也會(huì)更快。

3 降低燃?xì)忮仩t煙氣腐蝕的措施

3.1 保持適宜的排煙溫度

由于燃?xì)忮仩t排煙溫度低的情況會(huì)造成腐蝕現(xiàn)象，因此可以通過適當(dāng)提高煙氣溫度的方式降低腐蝕的危害。由于燃?xì)忮仩t通常排煙溫度會(huì)高于120℃，通常維持在150℃為最佳，在這種溫度范圍中就會(huì)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(jié)構(gòu)與化學(xué)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(zhì)。

不銹鋼這種物質(zhì)一般會(huì)含有較多的鉻，作為一種化學(xué)特性比較活潑的物質(zhì)，當(dāng)處于氧化性的環(huán)境當(dāng)中會(huì)非常容易與氧結(jié)合，從而在表面生成保護(hù)膜，并且如果這層膜被破壞以后還會(huì)進(jìn)一步生成，同時(shí)鎳的使用還能夠在加快保護(hù)膜生成的同時(shí)增加防腐蝕的效果。如果單獨(dú)將不銹鋼進(jìn)行鍋爐排煙道或者煙囪的原料，可能會(huì)造成原料成本的增加，為了減少成本的投入，經(jīng)常會(huì)運(yùn)用內(nèi)襯的方式，也就是將不銹鋼材料作為管道內(nèi)層的里襯使用，從而減少腐蝕行為的產(chǎn)生。

玻璃鋼是一種復(fù)合物質(zhì)，包括基本材料、強(qiáng)效材料以及輔助材料等，最為常用到的包括環(huán)氧樹脂、碳纖維、玻璃纖維等等。鑒于基本材料的差異，包括環(huán)氧玻璃鋼等，這種物質(zhì)有著較好的抗酸性，并且能夠與鋼板進(jìn)行緊密的粘連，具有良好的防滲透性，通常會(huì)應(yīng)用于100℃以下的環(huán)境當(dāng)中。玻璃鋼的具體使用可以單獨(dú)使用，也可以作為內(nèi)襯使用，并且發(fā)揮了較好的使用效果。

橡膠由于其自身較高的耐腐蝕特點(diǎn)，是一種最長(zhǎng)使用到的防腐蝕材料，但是由于其強(qiáng)度較弱，因此經(jīng)常不能夠單獨(dú)應(yīng)用，經(jīng)常作為一些金屬物質(zhì)的內(nèi)襯使用，形成內(nèi)部的防腐層。作為內(nèi)襯的橡膠具有較強(qiáng)的適應(yīng)性、抗腐蝕性以及低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是如果在使用中不當(dāng)操作的話也會(huì)形成脫落或裂紋等，并且耐熱性較差，需要應(yīng)用在90℃以下的環(huán)境中。所以如果想要應(yīng)用橡膠作為里襯的時(shí)候需要重點(diǎn)關(guān)注施工質(zhì)量，保證里襯的安裝密封性好，不會(huì)出現(xiàn)泄露等情況。

4 結(jié)語

鑒于天然氣的特性，除了關(guān)注鍋爐燃燒的熱效率參數(shù)數(shù)據(jù)以外，還要重點(diǎn)關(guān)注實(shí)際使用中的一些實(shí)際應(yīng)用效果，尤其是對(duì)于鍋爐排煙的溫度進(jìn)行嚴(yán)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(jìn)而造成的危害以及相應(yīng)的生產(chǎn)安全隱患。尤其是在當(dāng)前日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境當(dāng)中，電廠更應(yīng)當(dāng)通過更為有效的措施進(jìn)行鍋爐相關(guān)設(shè)施的管理，通過針對(duì)性的管理方式對(duì)鍋爐排煙溫度進(jìn)行嚴(yán)格把控，提高鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。