加热炉余热回收设备烟气露点腐蚀及其抑制
时间：2024-10-22 15:04 来源：未知 作者：admin 点击：次
专注于烟气余热利用以及余能余压利用技术交流，提供一个相互学习、交流的平台。
上海炫风实业集团有限公司（炫风节能）是一家专注于节能环保设备研发、制造、销售的公司，致力于为社会提供高效、环保的节能设备。
公司成立于2013年，主要经营压力容器、超导热管、余热锅炉、余热回收设备、工业窑炉节能设备、空压机节能设备的研发、制造；锅炉安装及销售；工业节能改造工程、水暖电安装建设工程、环保建设工程的施工；从事节能环保技术领域内的技术开发、技术服务；合同能源管理等。
炫风节能拥有一批专业的管理和技术人才，不断进行技术革新，完善服务质量，研发产品应用于多个领域，给客户创造了较大的经济效益，为社会节约了大量的能源，保护了环境。
摘要：介绍了工业加热炉余热回收空气预热器、省煤器、尤其是扰流子换热器和热管换热器在应用中受到的含硫烟气露点腐蚀问题，并对腐蚀的抑制办法进行了探讨。
在工业生产中，一些新工艺、新技术和新设备已被广泛采用，相应地降低了热能的消耗。但在生产过程中由煤、油、天然气等一次能源所转化出来的热能只有一部分得到了有效利用，还有相当一部分余热被浪费掉了。辽阳石化分公司70年代从国外引进的生产装置的加热炉大部分没有回收设备，为了解决余热回收问题，在80年代曾对其进行节能改造，主要是利用加热炉的尾气对进炉空气进行预热。这种方法可以使烟气温度由400～500℃降低到130～200℃，加热炉效率提高20%左右，还能降低加热炉噪音，烧油火嘴的结焦现象减少了。余热利用的方式、设备有许多种，如换热器、余热锅炉、热管、热泵等，辽化分公司应用的主要是扰流子换热器和热管换热器，图1为基本流程示意图。
中温余热(300～500℃)利用采用的是扰流子换热器，管外为烟气，管内是空气，内部扰流子可延长接触面及停留时间。低温余热(低于300℃)的利用采用的是热管换热器。热管构造简单、工作可靠，在温差很小的情况下可传递相当大的热负荷，尤其对低温余热的回收更显出优越性能。
为提高传热效果，两种换热器均在管外安装翅片，以尼龙厂加热炉的空气预热部分为例，其参数见表1。
在腐蚀调查中看到:尼龙厂93F551、F552炉低温烟气管路及热管换热器的翅片腐蚀较重，管束多处穿孔，其周围管壁明显减薄；F551炉的热管换热器翅片管下部已严重减薄或腐蚀掉，其余部分有大量红棕色腐蚀产物。通常热管换热器的运行不能维持一个周期，1995年检修时发现有30多根管泄漏，1996年检修又更换过管子。1998年检修时取垢样进行分析，结果见表2。
同样的腐蚀也发生在聚酯二厂的加热炉F501、F502上以及热电厂的一些锅炉的空气预热器和省煤器上。锅炉的燃料由渣油改煤后，腐蚀状况略有好转。
辽化炼油厂新建各装置的加热炉均有余热回收部分，同样受到腐蚀问题的困扰。其中加氢精制装置和延迟焦化装置的加热炉扰流子空气预热器在2000年4月发生管束腐蚀穿孔，进行了更换；常减压蒸馏装置也在开车后对部分损坏的翅片管束进行了更换；加氢裂化装置的F1103、F1104、F1105炉共用一个余热回收系统，检修时抽出了部分热管管束，发现有的管子翅片明显减薄或腐蚀掉，管子已泄漏，腐蚀现象较严重；在对制氢装置转化炉F2202的板式空气预热器检查时，发现其端面堵满垢物和腐蚀产物，烟气的通路在中下部基本堵死，并且发现多处腐蚀成洞状，原1.5mm厚的板已成薄纸状。
以重油或含硫瓦斯为燃料的锅炉和工业加热炉，燃烧时硫分被氧化，在装置的烟道、空气预热器等低温部位与水凝聚成H2SO4而产生的腐蚀称为烟气露点腐蚀或硫酸露点腐蚀。通常，作为燃料使用的重油中含有2%～3%的硫化物，由于燃烧而产生SO2，大约有1%～2%的SO2受烟灰和金属氧化物的催化作用生成SO3，它们再与燃烧气体中所含的水分(约5%～10%)结合生成亚硫酸或硫酸，并化合成湿性的硫酸盐，那么在比平常的露点温度高得多的温度下就可以冷凝，从而发生严重腐蚀。研究表明，对于含有0.025%(体积百分比)这样少的SO3的燃烧产物来说，它的露点为132℃，而含有0.0085%的SO3的燃烧产物，其露点为171℃。在温度低于酸露点温度20～45℃的范围内，一般腐蚀速率最大，同时凝结在设备表面的硫酸与烟气中的灰尘作用，形成不易清除的垢物，影响传热效果，使管壁的表面温度较低，进一步加速了冷凝作用,促进腐蚀。这种亚硫酸或硫酸的“露点”腐蚀多出现在停工期间，因为烟气含有一定数量的水蒸气，停工降温到露点时，在局部易于积水的地方积存下来，造成腐蚀。
防止烟气露点腐蚀的措施可以从两方面考虑。从工艺角度来讲，使用低硫的重油(含硫量在0.5%以下)可以不造成烟气露点腐蚀；或在重油中加入能同SO3化合生成无腐蚀性物质的添加剂(如往重油中加入0.06%的氢氧化镁浆)可大幅度地降低SO3的浓度，从而减轻露点腐蚀；在设计和操作的过程中要注意不要盲目为节能而将排烟温度降得过低；减少烟气中的灰尘、利用停机等时间及时对设备表面的灰垢进行处理。
从设备表面处理及选材方面考虑，可采用聚四氟乙烯等涂层，或者是陶瓷等非金属衬里，但在实际应用上受到许多限制。辽化公司也曾在聚酯二厂采用Ni-P化学镀热管，但这些技术的应用还有待做进一步深入的工作。近年来一些国内的专家和企业联合从选材上着手，研制出新钢种，其中较为突出的有12Cr2AlMoV和09CrCuSb(企业代号ND)等。12Cr2AlMoV是加工高硫原油装置的换热器管束推荐用材，对耐H2S-H2O系统的腐蚀有良好的性能；而09CrCuSb是近年开发出的耐硫酸露点腐蚀专用钢种，用它制造的余热回收设备能在排烟温度降至露点或低于130℃时，显著降低腐蚀速率。据资料介绍，济南炼油厂重油催化余热锅炉的省煤器原来用碳钢制造，只用几个星期就发生腐蚀损坏(其余热烟气中SO3的含量为80～305mg/Nm3)，采用09CrCuSb后已使用五年多。ND钢与碳钢、日本进口同类钢、不锈钢腐蚀速率的比较见表3。
鞍山炼油厂将常压加热炉空气预热器低温段腐蚀较重的100多根换热管材质改为ND钢，壁厚为3mm，使用三年后测得壁厚为2.8～2.9mm，腐蚀情况得到了有效抑制。相信经过不断实践和新技术、新产品的应用，长期困扰企业的烟气露点腐蚀问题一定会得到解决。
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