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淺析閃速爐餘熱鍋爐的腐蝕及防止措施

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淺析閃速爐餘熱鍋爐的腐蝕及防止措施

發布日期:2018-11-01 作者: 點擊:

       


  餘熱鍋爐是銅冶煉工藝中不可缺少的設備之一,它不但可以吸收高溫煙氣中的二次能源,降低煙氣的溫度,還可以捕集煙氣中的煙塵,降低煙氣的含塵量,确保工藝系統暢通。随着自熱熔煉技術的廣泛采用,排煙中的S2濃度随之升高,如果不注意鍋爐的參數設計和合理的運行維護,容易因腐蝕造成鍋爐使用壽命縮短,甚至引發洩漏事故,影響全系統的生産。

  2餘熱鍋爐的腐蝕機理及影響因素2.1餘熱鍋爐的腐蝕類型餘熱鍋爐的腐蝕可分為高溫腐蝕和低溫腐蝕二種類型。

  高溫腐蝕是因為煙氣中含有釩、鈉等,在600― 650°C以上的高溫金屬表面産生的腐蝕以及煙氣中(氣體)及灰分(NaCl、KCl、Na2S4)等的共熔物在350―400C以上的金屬表面發生的腐蝕,此類腐蝕對在銅冶煉餘熱鍋爐中幾乎不存在,在此不予以分析。低溫腐蝕是由于煙氣中S03形成硫酸在低于硫酸露點溫度時對鍋爐管壁産生的腐蝕,銅冶煉餘熱鍋爐中的腐蝕絕大部分屬于此類腐蝕。

  2.2低溫腐蝕的機理閃速煉銅工藝中物料的硫分以(2― 1)進行反應,在1000C以上的高溫時,反應式(2―2)的反應速度較快,但動态平衡速度很小,即高溫時SO3不容易生成,在低溫時,反應式(2―3)的反應速度較快,根據反應式(2―1)――(2― 4)可知,煙氣中的硫酸(氣體)的露點愈低,即SO3的濃度愈低,就愈難形成硫酸霧。所以式(2―1)、(2―2)對形成硫酸霧極為重要。

  2.3影響SO3發生率的因素2.随煙氣中SO2氣體濃度的升高,排煙氣中的氧量愈大,煙氣中的氧促S2向SO3的轉變比率增加。

  催化劑的影響:S3轉化率除了和排煙氣中的2量和SO2濃度有關外,跟催化劑的存在有直接的關系,據有關資料〔1,一般認為,餘熱鍋爐中不存在催化劑的情況下,SO2向SO3的轉化率為0.5%―1.0%,但存在金屬氧化物時,在較低的溫度下,S2和SO3的轉化率明顯上升。如制酸工藝中,在400― 620C的條件下,将SO2與白金催化劑接觸2― 4秒時間,約有90―98%的SO2轉化為SO3,又有。這點對閃速煉銅餘熱鍋爐腐蝕的影響至關重要。一般認為由于SFe23的存在,在煙氣的劇烈繞動情況下,由SO2轉變為SO3的轉化率可達5%. 3餘熱鍋爐低溫腐蝕的防範措施通過上述分析可知,鍋爐的低溫腐蝕是因為硫酸在低于露點溫度析出而引發,因此為了有效地避免低溫腐蝕,必須設法降低硫酸的露點溫度,即減少SO3發生率以及選擇合理的鍋爐工作壓力和排煙溫度,同時避免金屬氧化物粘附于鍋爐管壁。

  溫度弋催化劑對S2向S3轉變的影響3.1硫酸的露點溫度計算、鍋爐工作壓力及排煙溫度的控制3.1.1煙氣中的硫酸露點溫度的确定。根據煙氣的成分可确定煙氣中硫酸的露點:1)計算硫酸的重量濃度98Vs3根據(3―3)計算煙氣中水蒸汽和SO3的分壓和(氣)在煙氣中占的容積率;piS2向S03的轉化率,無資料時可10% b―鍋爐安裝地的大氣壓mmHg;Pr―鍋爐冷卻室煙氣的負壓mmH2. 3.1.2鍋爐的工作壓力和排煙溫度控制。根據有關資料M可知,鍋爐管壁溫度應比煙氣的露點溫度高出30―60°C,因而鍋爐的工作壓力相應的飽和蒸汽溫度應至少高于煙氣的露點(由3.1.1确定)30°C左右,從而可确定出鍋爐的低工作壓力。鍋爐的排煙溫度(出口)也應同時高于煙氣的露點溫度,并滿足後續工藝的要求。

  3.2降低排煙中氧量加強鍋爐灰鬥及排灰裝置的氣密性,提高冶金反應的氧效率。降低排煙中的氧量,從而降低煙氣中硫酸的露點溫度(S2的濃度随冶金反應的工況變化而變化,不能人為控制)。

  3.3改善餘熱鍋爐的清灰方法避免因金屬氧化物粘結而加大S02向S03的轉化,國内閃速煉銅餘熱鍋爐的清灰方法。均為壓縮空氣式吹灰器加機械振打,這種方法帶入排煙中的風量較大(每分鐘為50Nm2)對鍋爐的低溫腐蝕産生一定的負面影響。芬蘭和日本的閃速餘熱鍋爐如今均不采用此種清灰方式,而改用可調式彈簧振打,清灰和防腐的效果比較好。

  3.4合理的選擇爐管選擇耐腐蝕性較好的爐管材質和合适的管形,如鍋爐的四壁選擇D形爐管,使鍋爐的内表面(受熱面)平整光滑,減少煙灰的粘結同時易于粘結煙灰的清除。

  3.5減少鍋爐的漏風鍋爐本體的漏風,會造成受熱面局部溫度下降,而産生低溫腐蝕。

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