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熱管式煤氣加熱器腐蝕原因分析

文檔作者：杜秀萍王康健熊梅徐德新文檔來源：南京圣諾熱管有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月14日
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熱管式煤氣加熱器腐蝕原因分析
杜秀萍，王康健，熊梅，徐德新
(南京圣諾熱管有限公司，江蘇南京210009)
摘 要：分析了高爐煤氣干法除塵后， 熱管式煤氣加熱器加熱煤氣時， 產(chǎn)生腐蝕和堵塞的原因。認為即使煤氣中
合s和C1離子較低，但只要舍機械水較高，H O和CO 反應(yīng)生成H。CO。也能造成設(shè)備腐蝕。并建議在系統(tǒng)中采
用拆疊板式除霧器，在煤氣加熱前脫除機械水有助于解決設(shè)備腐蝕和堵塞問題。
關(guān)鍵詞：煤氣； 加熱器； 熱管； 腐蝕
Analysis of reason for corrosion of heat pipe type gas heating exchanger
DU Xiuping，WANG KangJian，XIONG Mei，X己，Dexin
(Nanjing Shen Nuo Heat Pipe Co． Ltd．，Nanjing 210009，Jiangsu，China)
Abstract： The paper analyzes the reason for corrosion and blocking of heat pipe type gas heating
exchanger during heating of blast furnace gas after de—dusting． It is both the low concentration of
S and CI ions and the high concentration of H2 O and CO2 that cause corrosion of the equipm ent．
Corrosion and blocking can be resolved by adding a plate demister to remove H2 0 before heating．
Key words： gas； heat exchanger； heat pipe； corrosion
分離式熱管換熱器主要用于鋼鐵廠余熱回收。
利用煉鐵廠廢煙氣的余熱加熱進爐的煤氣和空氣。
熱煙氣、空氣和煤氣相互分離，不會因煤氣泄漏而
造成相互竄漏。因而，比一般氣氣換熱器安全l】]。
圖1為分離式熱管換熱器示意圖。某廠高爐煤氣采
用干法除塵后，用于自備電廠發(fā)電。高爐煤氣送至
電廠后，先經(jīng)分離式熱管換熱器加熱，再進鍋爐燃
燒。最初，分離式熱管換熱器的煤氣加熱部分使用
1個月后，就因腐蝕嚴(yán)重而失效。經(jīng)分析煤氣中硫
離子和氯離子含量較高，且含水量也很高。在煤氣
降溫的過程中，飽和水凝結(jié)成機械水，形成硫酸、
鹽酸，造成腐蝕。濕法除塵時，煤氣經(jīng)水沖洗，煤
氣中的硫離子和氯離子溶于水，因此不會造成后道
設(shè)備的腐蝕。鑒于該原因，該廠在TRT發(fā)電后的
煤氣管道上加裝了堿水噴淋裝置。并更換了新的換
熱器。冷凝水的pH值從噴淋前的1～2，提高到噴
淋后的5～6。但是，新設(shè)備使用3個月后，換熱
效果明顯下降。打開人孔觀察發(fā)現(xiàn)換熱翅片管堵塞
嚴(yán)重，且伴有腐蝕現(xiàn)象。我們就新設(shè)備的堵塞和腐
蝕進行了分析，并探討了解決方法。
圖1 分離式熱管換熱器
1 熱側(cè)換熱器；2一冷側(cè)換熱器；3一上升管；4一下降管
1 煤氣加熱器的腐蝕情況
圖2為分離式熱管換熱器翅片管堵塞和腐蝕情
況照片。停機后，從人孑L觀察發(fā)現(xiàn)，管束堵塞嚴(yán)
第一作者：杜秀萍(1976 )，女，工程師。
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增刊1 杜秀萍等：熱管式煤氣加熱器腐蝕原因分析
重，而且腐蝕明顯。該現(xiàn)象從第一排管束到最后管
束一排均有發(fā)生。前幾排腐蝕較為嚴(yán)重，有些翅片
管的翅片全部被腐蝕掉了。煤氣走向為從照片的左
傾向右。和之前不同的是：這次大部分換熱管上結(jié)
滿堵塞物。而且，附著在換熱管上的堵塞物十分堅
硬，很難從翅片管上剝離。從煤氣加熱器的輸水口
取冷凝水樣，測試?yán)淠乃釅A度約為：pH 值為
5。從翅片上提取堵塞物，用x射線衍射分析其物
相。經(jīng)分析，這些堵塞物為碳酸亞鐵，未檢出其他
物相。圖3為X射線衍射峰值掃描圖。
圖2 翅片管堵塞和腐蝕情況照片
圖3 X射線衍射掃描圖
2 原因分析和解決措施
經(jīng)X射線衍射分析認為堵塞物為碳酸亞鐵。
應(yīng)該是碳酸和鐵的反應(yīng)產(chǎn)物。
煤氣中含有CO ， 當(dāng)煤氣中再含機械水時，
CO 溶于水生成碳酸。碳酸和鐵反應(yīng)生成碳酸亞
鐵。因碳酸鐵亞不溶于水，其生成物沉淀在翅片管
表面，并在高溫下結(jié)成硬塊，形成堅硬的堵塞物。
其反應(yīng)方程式如式(1)、式(2)。
CO2+ H O— H2CO。 (1)
Fe+ H2CO3— Fec0。 十H2十 (2)
即使煤氣經(jīng)過堿水沖洗，硫和氯的含量很少。
但只要存在機械水，由于二氧化碳的存在設(shè)備同樣
會被腐蝕。實際上在煤氣管道中出現(xiàn)碳酸亞鐵的鱗
狀物并不少見。另外，即使煤氣經(jīng)過堿水沖洗，也
不可能100 去除硫化物和氯化物。前幾排腐蝕嚴(yán)
重，應(yīng)是硫化物和氯化物的貢獻。
根據(jù)文獻[2]介紹：高爐煤氣中水含量約
40g／m。，煤氣的露點約6O℃ ，高爐煤氣余壓透平
發(fā)電裝置(TRT)出口溫度在70℃ 以上。但經(jīng)噴
堿水后，含水量肯定高于40g／m。，而煤氣溫度會
進一步下降，結(jié)果會冷凝出大量機械水。正是這些
機械水的存在造成了設(shè)備的腐蝕。因此，脫除機械
水應(yīng)是比較好的防腐和防堵的方法。
3 煤氣機械水脫除方法
高爐煤氣中的水分來源于：高爐爐料中的氫化
物和為了滿足布袋溫度要求的爐頂打水降溫的水，
以及之后的噴堿水除鹽、除酸的水。噴堿水后設(shè)備
中裝有絲網(wǎng)除霧器，但其除水效果不理想。因此，
進入換熱器的機械水含量較高。煤氣脫水有吸收
法、冷凍法和機械法。吸收法和冷凍法脫水效率
高，不但可脫除機械水，同時可脫除溶解在煤氣內(nèi)
的水分，可降低煤氣的露點。但這兩種方法運行成
本高，并且系統(tǒng)阻力大。較為經(jīng)濟的方法是機械
法。雖然機械法只能脫除機械水，但是造成設(shè)備腐
蝕的也就是機械水。機械法中有絲網(wǎng)脫水法、旋流
板脫水法和拆疊板脫水法。這3種方法的性能比較
如表1所示。從各方法的性能看拆疊板脫水法的各
種性能最好，不但脫水效率高，而且系統(tǒng)阻力小，
運行成本也低。所以，建議在煤氣噴堿水后，使用
拆疊板除霧器有助于解決后道換熱器的腐蝕和堵塞
問題。脫除煤氣中的機械水還可提高煤氣的燃燒熱
值口]，減少煤氣加熱器的升溫負擔(dān)。各種機械脫水
方法的性能見表1。
表1 各種機械脫水方法的性能b 較
4 結(jié) 語
干法除塵的高爐煤氣經(jīng)除鹽、除酸后，煤氣加
熱器管束仍然被腐蝕的原因主要是由于煤氣中的機
械水含量較高，水和煤氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳
酸腐蝕設(shè)備。腐蝕產(chǎn)物碳酸亞鐵沉結(jié)在翅片間，造
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· 328· 化 工 進 展 2014年第33卷
成堵塞。為了解決煤氣加熱器腐蝕和堵塞問題，建
議在系統(tǒng)中使用拆疊板除霧器，在煤氣加熱前先脫
除煤氣中的機械水，可有效防止換熱設(shè)備的腐蝕和
堵塞。還可提高煤氣的燃燒熱值，減少煤氣加熱器
的升溫負擔(dān)。
參 考 文 獻
[1] 張紅，楊峻，莊駿． 熱管節(jié)能技術(shù)EM3． 北京：化學(xué)工業(yè)
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