水套加热炉的腐蚀分析和防腐措施(下)

参考天然气的饱和含水量表(1atm，0℃，比重0.6)

温度℃	15	22	26	33	37	45	47.6	50	55	60	65
饱和含水汽量g/nm3	12.8	19.3	26.4	40.2	53.2	73.2	80.4	96.8	128.6	155.4	171.2

    得出：①完全燃烧后：烟气中的含水量80.4g/nm³，烟气露点47.6℃；②不完全燃烧后：烟气中的含水量171.2 g/nm³，所以烟气露点65℃。所以，天然气燃烧后烟气的露点范围为47.6～65℃。只要烟气温度低于其露点，就会在烟气系统的金属内壁形成一层冷凝水膜。

    完全燃烧2.5m³/h甲烷，全天共产生冷凝水量73.3kg：在烟道内烟气温度24小时保持33℃，将产生冷凝水量48.2kg/d（计算式：（80.4-40.2）×20×2.5×24g/d）；然后进入封头处的烟箱内，烟气温度24小时保持22℃，将再产生冷凝水量25.1kg/d（计算式：（40.2-19.3）×20×2.5×24g/d）。

    不完全燃烧2.5m³/h甲烷，全天共产生冷凝水量64.1kg：在烟道内烟气温度24小时保持33℃，将产生冷凝水量55.3kg/d（计算式：（171.2-40.2）×7.04×2.5×24g/d）；然后进入封头处的烟箱内，烟气温度24小时保持22℃，将再产生冷凝水量8.8kg/d（计算式：（40.2-19.3）×7.04×2.5×24g/d）。

    在烟气中，由于CO₂与烟气中的水蒸汽形成碳酸蒸汽，而碳酸蒸汽的露点（也叫酸露点或烟气露点）则较高，使露点大大高于按照上表得出的测算值。烟气露点高低影响因素：①配风量变化，②烟气中CO与CO₂的比率变化。笔者初步测定出烟气露点为50～60℃。假设露点温度为50℃，即50℃的含水饱和度假设为80.4g/m³，则在33℃条件下凝结的水量远远大于48.2kg/d。

3.4                      烟道等金属内壁的腐蚀机理

3.4.1       二氧化碳腐蚀的机理

3.4.1.1                        氢去极化腐蚀

    在没有液态水时，CO₂不会发生腐蚀。CO₂与含水蒸汽的烟气一起，随着对流过程，一部分被排出烟囱，同时另一部分在沿火筒、烟道、烟箱和烟囱等通道流动时，如果内壁长期附着很薄的冷凝水膜，就会有溶解度很高的CO₂溶于凝结水中生成H₂CO₃弱酸，使凝结水膜的pH值降低到5.5以下，并吸附于金属内表面，H₂CO₃部分解析而产生H⁺，对钢材发生氢去极化腐蚀。 最易发生CO₂ 酸性腐蚀和O₂氧化腐蚀的部位，通常在火筒、烟道、烟箱封头以及烟囱等部位，腐蚀严重部位是烟道和烟囱。

Fe  + H₂CO₃  → , ; FeCO₃  +   H₂↑

        （腐蚀产品）

3.4.1.2                        温度的影响

    温度是影响CO₂腐蚀的重要因素。温度在60℃附近，CO₂腐蚀机制有质的变化。当温度低于60℃，由于碳钢生成无保护性的腐蚀产物膜，腐蚀速率由CO₂水解生成碳酸的速度和CO₂扩散至钢材表面的速度共同决定，此时以均匀腐蚀为主；当温度高于60℃时，钢材表面有碳酸压铁生成，腐蚀速率由穿过该阻挡层的传质过程决定。温度在60～110℃时，生成的腐蚀产物膜厚而松，结晶粗大，不均匀，易破损，此时局部孔蚀严重。而温度高于150℃时，腐蚀产物膜细致紧密，附着力强，有一定的保护性，腐蚀速率下降。

3.4.2                              氧去极化腐蚀

    在甲烷完全燃烧时，烟气中有部分剩余的氧气。在烟箱、6根烟道等烟气系统的金属内壁上，由于氧气充分扩散到冷凝水中，对钢材发生氧去极化腐蚀。

                  2Fe +1.5 O₂ + H₂O           2FeO（OH）

                         2FeO（OH）          Fe₂O₃  + H₂O ^–

       黄色铁锈            橙色铁锈

    腐蚀过程中铁、氧与水化合形成铁锈，这可从碳钢金属表面上黄色FeO（OH）和橙色Fe₂O₃等腐蚀产物得到证实。由于腐蚀产物疏松多孔，不能阻止腐蚀的行程。

4          防止烟道堵塞，防止被烟气腐蚀

4.1 防止烟道堵塞

    定期清理烟道的腐蚀产物，减少烟道的气体对流阻力。

4.2

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