维普资讯 http://www.cqvip.com １８ 湖南有色金属 ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ 第２３卷第５期 ２ｏｏ７年ｌＯ月 锌厂沸腾炉余热锅炉的酸腐蚀机理及预防措施 胡大永 （锡矿山闪星锑业有限责任公司，湖南冷水江４１７５０２） 摘要：酸腐蚀对沸腾炉余热锅炉的安全运行危害极大，为了有效地防止酸腐蚀的发生，必须正确 计算高温烟气中硫酸蒸汽酸露点的温度，从而正确确定余热锅炉的设计压力及运行压力，同时在运 行中加强管理，采取各种预防措施，确保沸腾炉余热锅炉长期安全经济有效地运行。 关键词：余热锅炉；酸腐蚀；预防措施 中图分类号：ＴＦ８０６．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—５５４０（２００７）０５—００１８—０２ 锌厂沸腾炉余热锅炉从一期投产到现在，至少 壁积灰时，积灰水冷壁的表面温度随积灰厚度的增 进行了五次以上大修改造，每次使用寿命均不超过 二年。究其原因主要就是存在严重的酸腐蚀导致余 加而上升，有利于二氧化硫转化成三氧化硫。余热 锅炉中Ｆｅ２Ｏ３和烟尘的触媒作用对二氧化硫转化成 三氧化硫所起的影响也很为显著。沸腾炉使用的原 料和燃料不同，烟气中二氧化硫转化成三氧化硫的 热锅炉损坏甚至报废。本文简要阐述沸腾炉余热锅 炉的酸腐蚀机理及预防措施。 １酸腐蚀机理 １．１二氧化硫的转化 转化率也是不同的。对于化工过程来说，转化率一 般为３．２％ ８．７％，对于有色金属冶炼来说，转化率 一般为６％ １０％。为考虑余热锅炉的安全，在计算 某锌厂沸腾炉排出的高温烟气中，含有一些腐 烟尘的酸露点温度时，一般采用１０％的转化率。 １．２硫酸蒸汽的生成及低温腐蚀 蚀性气体，如二氧化硫。在高温烟气进入余热锅炉 的过程中，其中一部分二氧化硫会转化成三氧化硫。 烟气中的三氧化硫生成机理较为复杂，一部分是在 工艺过程中产生的，一部分是在沸腾炉和余热锅炉 中生成的。 高温烟气进入余热锅炉后，一部分二氧化硫转 化成了三氧化硫。这些腐蚀性气体在余热锅炉中与 烟气中的水蒸汽结合生成硫酸蒸汽，由于硫酸蒸汽 的露点温度比二氧化硫和三氧化硫的露点温度高得 多，当余热锅炉的水冷壁金属表面的温度低于硫酸 在工艺生产过程中，主要是离子氧的作用而生 成三氧化硫，离子氧主要是在燃烧反应中生成的。 这些离子氧很活泼，容易将二氧化硫转化成三氧化 硫。沸腾炉的炉内温度高低对其转化率影响很大， 低温时对二氧化硫转化成三氧化硫有利，但在８５０ 蒸汽的露点温度时，硫酸蒸汽就会在余热锅炉的水 冷壁金属表面上凝结形成硫酸溶液，与水冷壁管金 属表面反应，对余热锅炉产生强烈的腐蚀作用，严重 时在很短时间内使余热锅炉遭到破坏甚至报废。由 于这种腐蚀经常发生在余热锅炉的低温受热面上， 故称低温腐蚀。 低温腐蚀的特点是均匀腐蚀，它使管壁厚度逐 ℃以上的高温下，三氧化硫几乎不产生。在炉内温 度相同时，炉内压力升高也会增加二氧化硫向三氧 化硫方面的转化。但实际上，因离子氧、矿石中的其 它矿物质、化学物质及飞灰的作用而使转化情况变 得更为复杂。 在工艺生产过程中，如处理的物料中含有硫酸 渐减薄以至破裂，对余热锅炉的安全运行危害极大。 为了有效地防止低温腐蚀的发生，就要正确计算高 温烟气中硫酸蒸汽酸露点温度，再根据硫酸蒸汽酸 盐时也会直接分解生成三氧化硫。当余热锅炉水冷 作者简介：胡大永（１９６７一），男，高级工程师，主要从事压力容器、余 热锅炉的设计与开发工作。 露点温度来确定余热锅炉受热面的壁温，从而正确 确定余热锅炉的运行压力。 除三氧化硫能够形成硫酸蒸汽外，二氧化硫也 维普资讯 http://www.cqvip.com
第５期 胡大永：锌厂沸腾炉余热锅炉的酸腐蚀机理及预防措施 １９ 会产生低温腐蚀，但因露点温度很低，一般在３０—６０ ℃，在余热锅炉的运行中可不予考虑。 ２硫酸蒸汽酸露点温度的计算 余热锅炉烟气中不仅含有三氧化硫，而且含有 水蒸汽，它们相互作用而生成硫酸蒸汽。如果余热 锅炉水冷壁壁温低于某一数值时，硫酸蒸汽就会在 管壁上凝结形成硫酸溶液。这一数值就称为硫酸蒸 汽的酸露点温度。硫酸蒸汽的酸露点温度主要取决 于烟气中三氧化硫和水蒸汽的含量，一般可按下述 公式进行简便估算： Ｔｌａ＝１８６＋２０１ｇ ０＋２６１ｇ Ｖｓｏ 式中Ｔｌａ为硫酸蒸汽的酸露点温度／￣Ｃ；ＶＨ，为烟气￣Ｏ 中水蒸汽的容积分额／％；Ｖｓｏ．为烟气中三氧化硫的 容积分额／％。 锌厂沸腾炉中的烟气成分大概为：ＳＯ２ ９％；ＳＯ３ ０．２３％；ＣＯ２ ０．４７％；Ｈ２０ １０．０８％；０２ ４．０８％；Ｎ２ ７６．１４％。 按二氧化硫转化成三氧化硫的转化率为１０％来 计算，则： Ｖｓｏ＝，０．２３％＋Ｖｓｏ ×１０％ ＝０．２３％＋９％×１０％ ＝１．１３％ Ｔｌａ＝１８６＋２０１ｇ ＶＨＯ＋２６１ｇ Ｖｓｏ，， ＝１８６＋２０１ｇ１０．０８＋２６１ｇ１．１３ ＝２０７．５℃ 查饱和水蒸汽表，可知余热锅炉的最低运行压 力应为２．０ ＭＰａ。 ３酸腐蚀的预防措施 ３．１减少三氧化硫的生成 ３．１．１减少焖炉次数和时间 因为沸腾炉的炉内温度高低对三氧化硫的转化 率影响很大，低温ｈｅ－－氧化硫转化成三氧化硫的转 化率显著提高，但在８５０ ｏＣ以上的高温下，三氧化硫 几乎不产生。所以在生产过程中要尽量减少焖炉的 次数和时间，以免因焖炉使炉内温度降低，显著提高 二氧化硫转化成三氧化硫的转化率。 ３．１．２确保负压运行 在沸腾炉和余热锅炉内烟气温度恒定时，炉内 压力升高同样也会增￣Ｊｎ－－氧化硫向三氧化硫方面的 转化。所以在生产过程中要确保负压运行，一般为 一１００ Ｐａ以上。 ３．１．１３对水冷壁经常清灰 当余热锅炉的受热面积灰较厚时，不仅严重降 低了余热锅炉的出力。同时积灰的水冷壁表面温度 随积灰厚度的增加而上升，高温积灰与余热锅炉中 的Ｆｅ２０ 烟尘等对二氧化硫转化成三氧化硫起触媒 作用，显著提高了三氧化硫的转化率。所以，在生产 过程中要定期对余热锅炉的受热面进行清扫吹灰， 防止产生过多的积灰。 ３．２提高受热面壁温在烟气露点以上 由于硫酸蒸汽的露点温度较高，当余热锅炉的 水冷壁金属表面的温度低于硫酸蒸汽的露点温度 时，硫酸蒸汽就会在余热锅炉的水冷壁金属表面上凝 结形成硫酸溶液，与水冷壁管金属表面反应，腐蚀金 属，在很短的时间内使余热锅炉遭到损坏。所以，余 热锅炉的设计压力要能确保水冷壁金属表面上的温 度高于硫酸蒸汽的露点温度。由于影响沸腾炉余热 锅炉低温腐蚀的因素很多，为了安全起见，沸腾炉余 热锅炉设计时一般将设计压力选定在２．８ ＭＰａ以上。 ３．３调整和保持余热锅炉基本稳定运行 沸腾炉余热锅炉，既是锌矿焙烧生产设备的一 部分，同时还生产蒸汽供给生产，因此在操作上较一 般的锅炉要复杂。一方面要控制好沸腾炉内温度， 提高矿砂焙烧质量和产量，根据不同的工况随时调 整。另一方面又要保证锅炉的蒸汽压力和蒸汽温度 以稳定供汽。当沸腾炉内焙烧与余热锅炉要求烟气 温度发生矛盾时，以保证沸腾炉的焙烧为主，余热锅 炉的出力要根据沸腾炉的热负荷来调整。 ４结语 由于锌沸腾炉余热锅炉存在低温酸腐蚀，所以余 热锅炉在运行时一定要维持在某一特定的压力以上， 才不至于产生硫酸蒸汽在水冷壁管上结露，调整和保 ｔｓｃ＆，热锅炉基本稳定运行。同时，为了安全起见，余 热锅炉运行时要确保最低工作压力在２．５ ＭＰａ以上。 收稿日期：２００７—０７—１５ （下转第４１页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期 何煌辉：锌冶炼电解废水处理与回用技术研究 冶炼电解工序产生的含锌酸性废水，技术先进，工艺 可靠，自动化程度高。试验证明电解废水经膜分离 参考文献： ［１］ 国家环保总局．有色金属工业废水治理［Ｍ］．北京：中国环境 科学出版社，１９９１． 处理后，浓缩液中锌浓度达３０ ｇ／Ｌ以上，体积仅为 原电解废水的２０％左右，可全部回收进锌冶炼系统， 锌金属量回收率最高可达９９％；透过液锌浓度可达 ［２］李旭祥．分离膜制备与应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社， ２００４． ０．１ ｇ／Ｌ以下，可回用于电解洗板，大大降低了废水 中污染物排放总量，可实现电解废水资源化和电解 工序废水零排放目标。同时也解决了采用石灰中和 ［３］钟常明，许振良．膜法水处理技术及其组合工艺在重金属废水 中的应用［Ａ］．第二届全国膜技术在冶金中应用研讨会论文集 ［Ｃ］．南京：中国膜工业协会等，２００６． 法金属锌回收价值低，处理后废水难以直接回用于 生产系统的难题，具有显著的经济效益和环境效益。 收稿日期：２００７—０８—２５ Ａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｔａｎｋ Ｈｏｕｓｅ ｏｆ Ｚｉｎｃ Ｐｌａｎｔ ＨＥ Ｈｕａｎｇ—ｈｕｉ （Ｚｈｕｚｈｏｕ Ｓｍｅｌｔｅｒ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｕｓｅ ｏｆ ｗａｓｔｅｒ ｗａｔｅｒ ｈｉｇｈ ｉｎ Ｚｉｎｃ ａｎｄ ａｃｉｄ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔａｎｋ ｈｏｕｓｅ ｏｆ Ｚｉｎｃ ｐｌａｎｔ．ａｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｓ ｔｈａｔ ａ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｌｌｅｄ ＵＦ—ＮＦ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐｕｒｐｏｓｅ．Ｔｈｅ ｓａｉｄ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｌｌ ｒａｉｓｅ ｔｈｅ Ｚｉｎｃ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅａｔｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ｔｏ ｂｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ３０ ｇ／Ｌ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｕｓｅｄ ａｓ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｚｉｎｃ ｐｌａｎｔ．Ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｐｅｒｍｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ，ｗｉｔｈ Ｚｉｎｃ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．１ ｇ／Ｌ，ｉｓ ｎｅｕｔｒａｌｉｓｅｄ ｂｙ ａｌｋａｌｉ ｔｏ ａ ｐＨ ｆｒｏｍ ａｂｏｕｔ ５ ｔｏ ａｂｏｕｔ ６，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｅｎｔ ｔｏ ｔａｎｋ ｈｏｕｓｅ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｗａｓｈｉｎｇ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｌ ｈｅｌｐ Ｚｉｎｃ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｚｅｒｏ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｕｓ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｅｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｆｉｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｚｉｎｃ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ；ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｒｅｕｓｅ （上接第１９页） ｉｌｅｒ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｚｉｎｃ Ｆａｃｔｏｒｙ Ｓｔｏｖｅ Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｂｏ Ａｃｉｄ Ｃｏｒｒｏｄｅｓ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ Ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎａｒｙ Ｍ ｅａＳＵｒｅ ＨＵ Ｄａ—ｙｏｎｇ （Ｈｓｉｋｗａｎｇｓｈａｎ Ｔｗｉｎｋｌｉｎｇ Ｓｔａｒ Ｃｏ，Ｌｔｄ．Ｌｅｎｇｓｈｕｉｊｉａｎｇ ４１７５０２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｉｄ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｂｏｉｌｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｂｏｉｌｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｆ ａ ｇｒｅａｔ ｄａｎｇｅｒ，Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ａｃｉｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ（Ｈ２ Ｓ０４）ａｃｉｄ ｖａｐｏｒ ｄｅｗ ｐｏｉｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｃｏｒｒｃｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｂｏｉｌｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔａｋｅ ｖａｒｉ— ＯＵＳ ｐｒｅｎｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｂｏｉｌｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｎｄ ｓａｆｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｒｕｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｂｏｉｌｅｒ；ａｃｉｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅ
