玻璃窑余热锅炉尾部受热面低温腐蚀原因分析

我国是世界上玻璃需求最大的国家，玻璃行业是一个高耗能行业，燃料在玻璃熔化过程中释放的热量约有40%被烟气带走，造成严重污染和能量损失。余热利用对玻璃生产企业产生了相当可观的经济效益，对节能减排也做出了积极的贡献。从2007年9月，国内玻璃行业首条玻璃窑烟气余热发电项目并网发电至今，玻璃窑余热发电的相关技术已经日趋成熟，但低温受热面腐蚀时有发生，由于发展缓慢，往往不易引起觉察;一旦出现余热锅炉爆管事故，将为余热电站造成巨大经济损失。

余热锅炉低温腐蚀原因

1、烟气成分浮法玻璃窑池的熔化温度约1500~C，玻璃熔化所需的热量来自燃料燃烧所释放化学反应热。目前我国玻璃行业所使用的燃料主要分为固体燃料、气体燃料和液体燃料三大类。其中液体燃料主要有：重油，筑路油等;气体燃料主要有：天然气、发生炉煤气、煤层气等;固体燃料主要有：石油焦粉。玻璃生产企业为了降低生产成本，提高产品竞争力;选择原料时通常要考虑燃料的供应价格，长期供应的保障性。因此，玻璃熔窑存在燃用单种燃料和多种燃料组合的情形。不同的燃料将导致不同烟气量、烟气温度、烟气成分、粉尘特性。玻璃熔窑典型烟气成分见表1。

表1玻璃窑排气的典型烟气成分

2、低温腐蚀原理

低温腐蚀的形成：玻璃熔窑熔化时燃料及玻璃原料中的硫燃烧会生成二氧化硫(s+0：=SO)，少量二氧化硫在催化剂的作用下会进一步被氧化生成三氧化硫(2so+0=2S0，)，三氧化硫再与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸蒸汽(SO+H0：HSO)。所谓酸露点就是烟气中硫酸蒸汽的凝结温度，与烟气中的SO，浓度直接相关，根据道尔顿分压定律，酸露点温度等于烟气中硫酸蒸汽的分压力所对应的饱和温度。烟气中水蒸汽含量为10%～15%时，纯水蒸汽的露点仅为45～54℃，而硫酸蒸汽的凝结温度比水高很多，因此烟气中只要含有少量的硫酸蒸汽，露点温度就显著升高。当水蒸汽分压力为10%的烟气中硫酸蒸汽含量为5～50ppm时，余热锅炉烟气的硫酸露点温度升高为129～149℃。由于省煤器和低压蒸发器中介质温度较低，若管壁温度低于硫酸露点温度，硫酸蒸汽就会凝结在受热面上，发生氧化反应生成FeSO，FeSO继续吸收烟气中水分，最后形成腐蚀层脱离管壁;长此以往，会使锅炉产生爆管事故，影响电站正常运行。

3、烟气酸露点计算

由于烟气酸露点受到诸多因素(燃烧温度，燃料含硫量，玻璃原料含硫量，排烟的含灰量，含水量以及过量空气系数等)的影响，很难从理论上推导出精确的通用公式。国内外各研究机构根据各自经验推导出了不同的公式。主要有前苏联1973年《锅炉机组热力计标准方法》经验公式、穆勒曲线、Halstead曲线、A.G.Okkes公式、Haase&Borgmann估算公式及H.A.Bapahoba公式等。

由于浮法玻璃熔炉烟气余热锅炉与玻璃生产线同步施工同步投产，烟气量及成分是根据燃料组分计算得到，过量空气受窑炉施工质量的影响，飞灰浓度按照经验值估算。如果采用前苏联1973年《锅炉机组热力计标准方法》经验公式等可能会引起不小主观误差。本文建议采用H.A.Bapahoba公式进行计算。

tld=186+201g~bH20+261g6SO3

式中φH20、φSO3，分别代表烟气中水蒸气和SO3的体积百分含量。烟气中的SO2：，有0.25%～5%会进一步转变成SO3。随着烟气的流动，当烟温小于200℃时，烟气中的SO3有99%和水蒸气结合生成H2SO4蒸汽。SO3浓度、水蒸气含量和H2SO4蒸汽浓度是影响酸露点的主要因素。由上面公式计算结果见表2。

表2玻璃窑排气的酸露点

由表2可见，采用不同燃料，在不同含硫率及转化率下，烟气的算露点存在很大差别，而试验表明，排烟温度每升高15～20℃，锅炉热效率会降低约l%，为了避免低温受热面出现腐蚀同时兼顾余热电站的经济性和环保性，余热电站投产后对烟气成分标定是非常有必要。