燃气锅炉排烟温度低的危害与研究

李 权

（陕西北元集团锦源化工有限公司，陕西 神木 719319）

引言

锅炉在工作的时候会形成大量的烟气，加上锅炉在燃烧工作过程中的温度一般都比较高，所以当进行烟气排出的时候就会携带大量的热量。因此排烟的温度经常也会作为影响锅炉工作效率指标的衡量因素之一。正常情况下锅炉排烟的温度应当控制到150~250℃左右最佳，温度过高或者过低都不利于其高效的运转。排烟温度偏高的话就会造成锅炉燃烧工作中产生的热量被大量带走进而降低热工作效率，造成大量能源的浪费；而排烟温度偏低，则会造成一定程度的低温腐蚀现象[1]。因此需要对锅炉排烟温度的危害基础上进行进一步的控制措施。本文就针对燃气锅炉排烟温度偏低的危害进行了分析，并提出了一些优化措施，从而提升锅炉的运转工作效率。

1 燃气锅炉排烟概述

锅炉作为一种热能量的转换设施，通过向锅炉中进行燃料的投放，借助燃料中的化学能以及电能等的转化输出为带有相应热能的蒸高温水或者热载体等等。在日常生活中，锅是一种提供加热功能的容器，而炉是能够进行燃料燃烧的载体，因此锅炉实际上是包括锅与炉两大方面的。锅炉经过燃烧形成的热水或者蒸汽等能够提供一定程度的生产生活中的热量，同时也能够借助一些蒸汽动力设备转化为机械能，还能够借用发电机进而将机械能转化为电能。在有关的技术文件中明确指出燃气锅炉的排烟温度通常在120~250℃，假如排烟温度过低的话将会因为排烟温度低于烟气的露点温度，形成冷凝水，从而造成对锅炉的腐蚀。所以一般会要求锅炉排烟温度控制到150~180℃左右。

燃气锅炉使用的是天然气作为燃料提供热能动力，但是通常天然气锅炉燃烧后烟气中湿度比较大，如果排烟温度过低就会形成尾部受热处的低温腐蚀，也会造成烟囱内部壁面的腐蚀，进而降低尾部受热区域以及烟囱的使用周期。同时排烟温度过低也会导致烟气的爬升能力不足，爬升高度不够，进而导致烟气和灰尘的扩散区域较小，造成局部环境污染严重。

2 燃气锅炉排烟温度低的危害

2.1 烟气成分

因为燃气锅炉燃料主要是天然气，而天然气的成分中甲烷占到了90%以上，经过锅炉中燃烧转化后会形成水与二氧化碳，同时由于空气中含有大量的氧气和氮气，因此燃气锅炉烟气中主要包括水、二氧化碳、氧气与氮气，除此之外还含有少量的二氧化硫、一氧化碳，氧化氮等等。

2.2 烟气水冷凝

由于烟气温度较低甚至低于露点温度的时候就会形成冷凝水。烟气的露点温度主要是取决于烟气当中酸性物质的浓度，由于天然气中不存在硫元素，因此几乎不会存在酸性物质，所以烟气的露点温度就会直接与烟气中水蒸气的温度直接相关，与水蒸气的温度成正相关，同时也会与空气流通量成反比例关系。加上燃气锅炉在最初规划的时候就已经选择好了最为合适的温度且高于露点温度，避免形成腐蚀现象[2]。但是如果在锅炉燃烧过程中，烟气的温度过低的话就会由于低于露点温度造成腐蚀。

2.3 烟气冷凝水腐蚀

在烟气中水蒸气冷凝的时候，烟气当中含有的二氧化碳以及氧气等物质也会溶于水，因此在没有酸性气体的影响下，pH值会在4.3左右。如果有酸性物质的存在，酸碱度会相应的下降，基本上会在4左右，也有一些会到达3.2。烟气冷凝水的腐蚀分为酸腐蚀与氧腐蚀两种。

一方面，酸腐蚀是由于冷凝液中的二氧化碳形成碳酸，碳酸作为一种弱酸性物质，很容易分解成氢离子与碳酸氢离子，由于冷凝水很纯净，因此即便弱酸的存在也会对酸碱度造成较大的影响。水中游离存在的氢离子就会由于与金属物质的反应造成腐蚀现象：

加上这种腐蚀行为所产生的腐蚀结果物质也是溶于水的，所以不会形成沉淀物，也不会生成保护膜，甚至会加快铁、铜等金属的腐蚀。

另一方面，氧腐蚀是由于冷凝液中溶解的氧气对金属所形成的腐蚀现象，主要是氧化物的生成。主要方程式为：

铁离子之后会在水中发生进一步化学反应最终生成Fe3O4，因此烟气排出的冷凝水一般会呈现红褐色，且随着腐蚀程度的加深颜色也会更深。氧腐蚀是一种溃疡性的腐蚀状态，也就是在腐蚀以后会生成鼓包，清除以后就会呈现经过腐蚀的坑状。氧腐蚀发生以后就很难有效对腐蚀行为进行阻止，这主要是因为一旦氧腐蚀行为发生，腐蚀处周围的氧气浓度就会高于腐蚀处的氧气浓度，从而进一步加剧腐蚀的行为。也可以说酸碱度越低，腐蚀程度就会越快；氧浓度越大，腐蚀程度越快；水温度越高，腐蚀速度也会更快。

3 降低燃气锅炉烟气腐蚀的措施

3.1 保持适宜的排烟温度

由于燃气锅炉排烟温度低的情况会造成腐蚀现象，因此可以通过适当提高烟气温度的方式降低腐蚀的危害。由于燃气锅炉通常排烟温度会高于120℃，通常维持在150℃为最佳，在这种温度范围中就会尽可能地减少冷凝水，从而降低腐蚀的危害程度。

3.2 选用防腐蚀材料

防腐蚀的材料很多，物理结构与化学特性也各不相同，较为常用的有不锈钢、玻璃鳞片以及玻璃钢、橡胶等物质。

不锈钢这种物质一般会含有较多的铬，作为一种化学特性比较活泼的物质，当处于氧化性的环境当中会非常容易与氧结合，从而在表面生成保护膜，并且如果这层膜被破坏以后还会进一步生成，同时镍的使用还能够在加快保护膜生成的同时增加防腐蚀的效果。如果单独将不锈钢进行锅炉排烟道或者烟囱的原料，可能会造成原料成本的增加，为了减少成本的投入，经常会运用内衬的方式，也就是将不锈钢材料作为管道内层的里衬使用，从而减少腐蚀行为的产生。

玻璃钢是一种复合物质，包括基本材料、强效材料以及辅助材料等，最为常用到的包括环氧树脂、碳纤维、玻璃纤维等等。鉴于基本材料的差异，包括环氧玻璃钢等，这种物质有着较好的抗酸性，并且能够与钢板进行紧密的粘连，具有良好的防渗透性，通常会应用于100℃以下的环境当中。玻璃钢的具体使用可以单独使用，也可以作为内衬使用，并且发挥了较好的使用效果。

橡胶由于其自身较高的耐腐蚀特点，是一种最长使用到的防腐蚀材料，但是由于其强度较弱，因此经常不能够单独应用，经常作为一些金属物质的内衬使用，形成内部的防腐层。作为内衬的橡胶具有较强的适应性、抗腐蚀性以及低廉等优点，但是如果在使用中不当操作的话也会形成脱落或裂纹等，并且耐热性较差，需要应用在90℃以下的环境中。所以如果想要应用橡胶作为里衬的时候需要重点关注施工质量，保证里衬的安装密封性好，不会出现泄露等情况。

4 结语

鉴于天然气的特性，除了关注锅炉燃烧的热效率参数数据以外，还要重点关注实际使用中的一些实际应用效果，尤其是对于锅炉排烟的温度进行严格的把控，尽量控制到150℃上下，减少由于排烟温度低生成冷凝水进而造成的危害以及相应的生产安全隐患。尤其是在当前日益激烈的市场环境当中，电厂更应当通过更为有效的措施进行锅炉相关设施的管理，通过针对性的管理方式对锅炉排烟温度进行严格把控，提高锅炉的运转效率，提升企业的竞争优势。