小型燃气锅炉烟气节能器防腐措施

2022-09-12

随着天然气开采量的增大以及能源结构的转变, 我国的燃气锅炉的数量逐年增大, 但是燃气锅炉耗能量较大。减少燃气锅炉的热损失, 提高燃气的利用率, 回收排烟余热, 降低排烟的温度是提高燃气锅炉热效率的重要措施之一[1]。近年来, 许多企事业单位、学校等单位在没有改变锅炉原有运行方式的情况下, 在燃气锅炉上加装了余热回收技术装置——节能器, 在改造过程中没有涉及和触动燃气锅炉本体、受压元件以及电气控制系统, 整个改造过程施工周期短、见效较快、投资回收期短。燃气锅炉节能器采用的新型管换热技术具有优良导热等温性、热响应性, 结构简单、体积小重量轻, 维护较方便。本文首先介绍了小型燃气锅炉燃气节能器的腐蚀机理, 作者根据其工作经验, 并通过文献调研, 提出了小型燃气锅炉烟气节能器防腐措施。

1 锅炉燃气节能器的腐蚀机理

国内常用的燃气锅炉选用的品牌燃烧器, 过量空气系数在1.05~1.1之间。燃气锅炉排烟热损失的决定因素为排烟温度, 燃气锅炉的排烟热损失为锅炉总热损失的主要部分。因此减少燃气锅炉的热损失, 提高燃气的利用率, 回收排烟余热, 降低排烟的温度是提高燃气锅炉热效率的重要措施, 当燃气排烟温度低于烟气露点后易产生冷凝水。烟气中的硫氧化物和氢氧化物等溶于冷凝水中呈现酸性。相对湿度和露点。湿度指的是烟气中水蒸气含量的多少, 水蒸气含量越高, 湿度就越大;绝对湿度指的是烟气中水蒸气的密度, 基于烟气中水蒸气密度的测量方式困难, 常用烟气中水蒸气的压强来表示绝对湿度;相对湿度是指在某一温度下, 烟气的绝对湿度与该温度下水蒸气饱和气压的比值。露点指的是烟气中未饱和水汽转换成饱和水蒸气的湿度。节能器中产生的冷凝水即是在露点以下产生的[2,3]。

燃气锅炉中烟气中的水蒸气的含量远高于空气中的含量, 蒸汽露点的范围在30℃至60℃之间。当燃气中的水分特别大时, 在节能器上更容易产生冷凝水, 城市燃气中亦含有含硫杂质, 城市燃气中含有的硫会使燃气露点温度升高, 温度继续升高后易发生结露现象, 产生的冷凝水会顺着水平或者竖直烟道回流, 在最低处存积, 使得燃气锅炉烟气节能器发生腐蚀。

冷凝水中如果含有含硫杂质能够加速节能器的腐蚀。锅炉所用燃气中常伴随有硫化氢杂质, 燃烧以后产生的烟气中含有二氧化硫, 生成的二氧化硫在高温条件下易氧化为三氧化硫, 生成的三氧化硫产物可与烟气中的水蒸汽结合成为含有硫酸的冷凝水, 含有硫酸的冷凝水能使冷凝水以液体形式凝结在燃气锅炉节能器的表面, 当冷凝水中的硫酸浓度增加至一定浓度后可加快冷凝器表面的腐蚀速度。此外其他的杂质离子也对燃气锅炉中节能器的腐蚀产生重要影响。严重的情况下会引起穿孔, 造成事故。

2 小型燃气锅炉烟气节能器防腐措施

通过对燃气锅炉烟气节能器中冷凝水的产生机理以及腐蚀原因的分析, 作者基于多年工作经验, 并通过文献调研, 提出了以下几条燃气锅炉节能器的防腐措施:

(1) 利用节能器设置合理的排烟温度, 使得吸热壁面温度处在较高的水平, 避免冷凝水的大量产生, 防止或者减缓腐蚀;

(2) 对燃气中的含硫成分进行前期的处理, 防止冷凝水中硫酸浓度过高, 加速腐蚀现象的发生;

(3) 更换换热管的材质。目前常用的换热器主要是金属换热器, 包括金属铜、不锈钢、金属铝等, 这些金属换热器材质导热性能较高, 主要适应于低温余热回收, 但是耐腐蚀性较差, 如不锈钢换热器材质易在含有氯离子的冷凝水中发生腐蚀。为了防止腐蚀, 可以换用耐高温、耐腐蚀的陶瓷和塑料换热器, 实现燃气锅炉烟气冷凝水对节能器的腐蚀。

(4) 管外壁表面防腐处理。由于价格、强度及加工性能等制约因素, 不可能更换换热管材质, 即使更换了换热管材质, 在腐蚀环境非常恶劣的情况下, 也需对管外壁进行涂覆防蚀层, 进行表面防腐处理, 主要采取的方法有二次钝化、电镀、化学镀、聚合物涂层、CVD和扩散涂层、加入合金成分等, 但是聚合物涂层极易老化且热阻大;CVD和扩散层的成本太高, 无法进行工业化生产;加入合金成分抑制冷凝液中的腐蚀成为较为困难;与化学镀相比, 电镀在耐腐蚀性能方面差距较大。从防腐效果及经济性方面综合考虑, 最适宜的方法就是化学镀方法。

3 结语

本文通过对小型燃气锅炉烟气节能器中冷凝水产生原因及成分分析, 研究了燃气锅炉烟气节能器的腐蚀机理, 结合作者工作经验和文献调研, 提出了四种有针对性的防腐措施:一是利用节能器设置合理的排烟温度;二是对燃气中的含硫等酸性成分进行前期的处理;三是换热管材质的更换;四是对管外壁采取涂敷防腐涂料等防腐措施。

摘要：小型燃气锅炉是国民生产中不可缺少的动力设备, 它在提供了动力的同时, 也消耗了大量能源, 因此做好燃气锅炉的节能工作显得非常重要。目前常用的措施是在燃气锅炉尾部安装烟气节能器, 但是节能器中产生的冷凝水易使其产生腐蚀。通过分析锅炉燃气节能器腐蚀的原因, 提出了四种防腐措施。

关键词：燃气锅炉,节能器,冷凝水,防腐,换热管,涂料