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中鼎浅析闪速炉余热锅炉的腐蚀及防止措施

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中鼎浅析闪速炉余热锅炉的腐蚀及防止措施

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发布时间:
2017/04/27 17:59

  余热锅炉是铜冶炼工艺中不可缺少的设备之一,它不但可以吸收高温烟气中的二次能源,降低烟气的温度,还可以捕集烟气中的烟尘,降低烟气的含尘量,保证工艺系统畅通。随着自热熔炼技术的广泛采用,排烟中的S2浓度随之升高,如果不注意锅炉的参数设计和合理的运行维护,容易因腐蚀造成锅炉使用寿命缩短,甚至引发泄漏事故,影响全系统的生产。 下面,就由中鼎锅炉技术专家带您了解下余热锅炉的腐蚀机理及影响因素:

  一、余热锅炉的腐蚀类型的分类:余热锅炉的腐蚀可分为高温腐蚀和低温腐蚀二种类型。

  1、高温腐蚀是因为烟气中含有钒、钠等,在600― 650°C以上的高温金属表面产生的腐蚀以及烟气中(气体)及灰分(NaCl、KCl、Na2S4)等的共熔物在350―400C以上的金属表面发生的腐蚀,此类腐蚀对在铜冶炼余热锅炉中几乎不存在,在此不予以分析。低温腐蚀是由于烟气中S03形成硫酸在低于硫酸露点温度时对锅炉管壁产生的腐蚀,铜冶炼余热锅炉中的腐蚀绝大部分属于此类腐蚀。

  2、低温腐蚀的机理闪速炼铜工艺中物料的硫分以(2― 1)进行反应,在1000C以上的高温时,反应式(2―2)的反应速度较快,但动态平衡速度很小,即高温时SO3不容易生成,在低温时,反应式(2―3)的反应速度较快,根据反应式(2―1)――(2― 4)可知,烟气中的硫酸(气体)的露点愈低,即SO3的浓度愈低,就愈难形成硫酸雾。所以式(2―1)、(2―2)对形成硫酸雾极为重要。

  二、影响SO3发生率的因素:随烟气中SO2气体浓度的升高,排烟气中的氧量愈大,烟气中的氧促S2向SO3的转变比率增加。

  1、催化剂的影响:S3转化率除了和排烟气中的2量和SO2浓度有关外,跟催化剂的存在有直接的关系,据有关资料〔1,一般认为,余热锅炉中不存在催化剂的情况下,SO2向SO3的转化率为0.5%―1.0%,但存在金属氧化物时,在较低的温度下,S2和SO3的转化率明显上升。如制酸工艺中,在400― 620C的条件下,将SO2与白金催化剂接触2― 4秒时间,约有90―98%的SO2转化为SO3,又有。这点对闪速炼铜余热锅炉腐蚀的影响至关重要。一般认为由于SFe23的存在,在烟气的剧烈绕动情况下,由SO2转变为SO3的转化率可达5%. 3余热锅炉低温腐蚀的防范措施通过上述分析可知,锅炉的低温腐蚀是因为硫酸在低于露点温度析出而引发,因此为了有效地避免低温腐蚀,必须设法降低硫酸的露点温度,即减少SO3发生率以及选择合理的锅炉工作压力和排烟温度,同时避免金属氧化物粘附于锅炉管壁。

  2、温度弋催化剂对S2向S3转变的影响3.1硫酸的露点温度计算、锅炉工作压力及排烟温度的控制3.1.1烟气中的硫酸露点温度的确定。根据烟气的成分可确定烟气中硫酸的露点:1)计算硫酸的重量浓度98Vs3根据(3―3)计算烟气中水蒸汽和SO3的分压和(气)在烟气中占的容积率;piS2向S03的转化率,无资料时可10% b―锅炉安装地的大气压mmHg;Pr―锅炉冷却室烟气的负压mmH2. 3.1.2锅炉的工作压力和排烟温度控制。根据有关资料M可知,锅炉管壁温度应比烟气的露点温度高出30―60°C,因而锅炉的工作压力相应的饱和蒸汽温度应至少高于烟气的露点(由3.1.1确定)30°C左右,从而可确定出锅炉的最低工作压力。锅炉的排烟温度(出口)也应同时高于烟气的露点温度,并满足后续工艺的要求。

  3、降低排烟中氧量加强锅炉灰斗及排灰装置的气密性,提高冶金反应的氧效率。降低排烟中的氧量,从而降低烟气中硫酸的露点温度(S2的浓度随冶金反应的工况变化而变化,不能人为控制)。

  4、改善余热锅炉的清灰方法避免因金属氧化物粘结而加大S02向S03的转化,国内闪速炼铜余热锅炉的清灰方法。均为压缩空气式吹灰器加机械振打,这种方法带入排烟中的风量较大(每分钟为50Nm2)对锅炉的低温腐蚀产生一定的负面影响。芬兰和日本的闪速余热锅炉如今均不采用此种清灰方式,而改用可调式弹簧振打,清灰和防腐的效果比较好。

  5、合理的选择炉管选择耐腐蚀性较好的炉管材质和合适的管形,如锅炉的四壁选择D形炉管,使锅炉的内表面(受热面)平整光滑,减少烟灰的粘结同时易于粘结烟灰的清除。

  6、减少锅炉的漏风锅炉本体的漏风,会造成受热面局部温度下降,而产生低温腐蚀。