工厂烟气的酸露点腐蚀及防护

工厂烟气的酸露点腐蚀及防护
摘要：本文简介了工厂酸露点腐蚀温度的预测,酸腐蚀的成因和失效诊断及改进
措施。

一、背景
石油天然气和煤炭是世界上大多数发电厂使用的燃料，这些燃料中含有一定
的硫成分。

当含硫燃料燃烧时，硫转化为二氧化硫（SO2）和硫三氧化硫（SO3）。

三氧化硫与水分结合形成硫酸（H 2 SO 4）。

在燃烧过程中，一些氮还被氧化形
成二氧化氮（NO2）。

烟气中的二氧化氮还与水反应，得到硝酸。

如果烟气被充
分冷却，会发生冷凝现象，在低于露点的温度下，设备表面会出现液体。

液相中
含有高腐蚀性的硫酸。

这就会导致硫酸腐蚀，也就是所谓的低温酸露点腐蚀。

低
温酸露点腐蚀不仅带来设备的加速腐蚀,导致巨额的设备损失和停工损失, 其尾气
的排放还是温室气体排放的主要来源, 因此必须高度重视工厂烟气的酸露点腐蚀
问题。

二、酸露点的预测
现在大多数大型的发电厂,炼油厂或化工厂, 尾气运行温度都高于酸的露点温度,但就带来了能量损失, 故他们都对工厂烟气尾气进行了优化处理以减少或降低
烟气酸露点的腐蚀危害, 并尽可能的回收能量。

这就要求对低温酸的露点进行预测。

适当地预测排气温度以确保整体优化并降低低温腐蚀的可能性。

例如，对一
个1000兆瓦级燃煤电厂来说，排气温度比所需温度高10K，将会导致大约0。

3％总体效率下降，一年二氧化碳排放量增加12000吨。

目前烟气露点的现有预测方法是不全面的。

由于烟气的露点不仅取决于水的
分压，而且取决于H2SO4分压。

关于露点预测的主要问题可概括如下：
1、根据多种气体组成的烟气实验数据的露点方程，其结果之间存在显着差异。

2、硫酸的浓度取决于SO3的转化率，和墙壁表面温度。

因此，控制SO3的
浓度和精确预测壁温是非常重要的。

3、露点估计的可靠性不仅取决于方程，而且取决于温度测量不确定度，如
烟道表面温度的精度分布。

需要精确的测量方法。

烟气与燃烧厂二氧化硫露点的几个经验方程通过拟合实验数据已经获得。

图
1所示的曲线是基于SO3转化率为6％的条件。

可以在这些公式之间有多达20K
大的差异。

这个方程式分别在日本和世界主要锅炉供应商中普遍使用。

图1：露点公式的比较
上述差异的原因可能包括烟气的非理想行为，非平衡状态和杂质，包括飞灰
减少SO3沉淀。

应对飞灰在内的杂质效应以及壁温对热量传递的影响在实验和理
论上进行研究，使露点方程式变得更加全面。

这也许对今后新建的电厂十分有益。

三、酸露点腐蚀的危害及成因
确切知道烟气尾气的酸露点温度,对工厂安稳长满优的运营是非常有实际意义的。

一是尽可能的运行在露点温度以最大回收能量，而是如果设备被腐蚀坏会
带来巨大的经济损失。

某公司有一套废水焚烧锅炉装置，主要用于处理上游工厂
生产的工艺废水。

该装置就在实际运营中出现经济器腐蚀泄露引起停产的问题,造
成巨大的经济损失。

仔细分析失效的原因就会发现这是一个典型的硫酸露点腐蚀问题。

无论何种原因导致排烟温度低于了烟气的酸露点温度,致使在该经济器的最后部分形成腐蚀,而且腐蚀极不容易被发现而作预处理,进而导致经济器腐蚀泄露工厂停工维修,造成巨大经济损失,对客户供产品也受到影响。

酸露点的腐蚀成因
锅炉上游燃料中含有的硫元素在燃烧后会转变成SO2进入烟气，在高温条件下，约有1～5％的SO2会被氧化生成SO3，SO3进一步与烟气中的水蒸气结合生成H2SO4，如果烟气温度过低，H2SO4蒸汽便会开始凝结，形成酸液，附着在金属管壁上造成腐蚀，这就是硫的露点腐蚀。

硫酸露点就是指烟气中的硫酸蒸汽刚刚开始凝结时的温度。

四、酸露点腐蚀的防护
实际上上述某工厂在建厂初期对酸露点腐蚀进行了有效的预测和防护。

包括在设备内壁涂刷防腐蚀涂料,排烟温度高于预测的酸露点温度,注氨吸收氮氧化物等措施。

但由于实际运营工况复杂,有时候这些措施是不够的。

还需要从设备结构上改善设计,确保设备的所有部分都高于露点温度; 对被加热工艺介质进行预热,使其接触的设备烟气侧温度高于露点温度,等等措施。

这些措施都是有针对性的措施，都是基于对设备温度场和烟气温度场的分布的了解。

五、酸露点腐蚀的故障诊断
实际工作中遇到酸露点腐蚀的问题,故障诊断也是非常重要的,正确判断酸露点腐蚀也是纠正问题的前提条件，一次性纠正设备失效。

对是否是烟气酸露点腐蚀的判断, 不仅要判断实际运行工况的烟气酸露点,以有针对性地改变设计,避开在酸露点下运行。

而且要做外观检验和取样分析。

外观检验可以从宏观上分析腐蚀发生的部位,分析发生腐蚀部位的温度工况,从而采取有针对性地改进措施。

取样分析是提供重要证据的手段。

取样分析包括腐蚀形貌,腐蚀产物等等。

只有综合使用这些方法,发现硫的踪迹,才能正确判断是否是酸的低温露点腐蚀问题,为采取正确的改进措施提供理论依据。

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