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铸铁板式空气预热器的抗露点腐蚀的机理

发布时间: 2009-07-03
铸铁板式空气预热器抗露点腐蚀的机理
露点腐蚀是由于高温烟气或介质在流经管道或设备时,温度不断的下降,在达到某个温度时,气体介质中的酸性气体分子就会液化,凝结在管壁上和设备的内壁上,由于液滴是酸性的,就会不断的腐蚀的液滴处的管壁,造成露点腐蚀。
露点腐蚀是行业内一个非常难解决的大问题,大大降低了设备的使用寿命。目前有很多方法来防止露点腐蚀,主要都是在如何保护管壁不与液滴接触,如在设备管壁上加各种耐腐蚀的涂层等,还有就是防止酸性介质的凝结,也就是要保证管壁的温度一直在介质的凝结温度之上,这样就可以防止露点腐蚀了。
如果是某种特定的工况下,比如空气预热器里要走高温酸性烟气的话,可以采用铸铁材质的空气预热器,可以有效防止露点腐蚀现象的发生。
铸铁板式空气预热器抗露点腐蚀的机理是:
板翅式铸铁空气预热器,是利用铸铁的抗冲蚀和耐腐蚀性能,结合板翅式换热器的优点,开发的一种新型空气预热器。具有寿命长、阻力小、结构紧凑等优点,可以在很宽的烟气温度范围内(例如650℃~140℃)长期(一般10年)可靠运行。适用于石油化工管式加热炉及各类锅炉的烟气余热回收系统。
  
主要性能及特点
1. 铸铁的物理性能:
a)铸铁金属基包含大量的游离碳;
b)铸铁金属基通常含有珠光体组织,使铸铁材料具有类似于钢的机械性能;
c)游离碳以非常薄的薄板或薄片形式存在。
d)游离碳对大部分腐蚀介质呈惰性。  
e)铸铁在很宽的操作环境范围内具有卓越的抗腐蚀性能。初期其表面将有轻微的生锈,但是之后,铁锈几乎全部被吸附在碳薄片上。 铸铁的耐蚀性能是钢材所无法比拟的。在化工行业,铸铁的耐久性可以找到许多例子。  
2. 结构特点
a)板翅式铸铁空气预热器由多根板翅式铸铁传热管以不同方式组合成单管程或多管程的整体。
b)每根板翅式铸铁传热管都由铸铁板翅管、固定端支架和滑动端支架组成。固定支架与传热管之间以及滑动支架与传热管之间用填料密封,并通过压紧条压紧填料。
c)结构紧凑,占地面积小。
d)重量轻,在同样的热负荷情况下,板翅式铸铁空气预热器比管束式空气预热器轻30%以上,与热管空气预热器相当或略重。
e)模块化结构,适于组装和运输。
3. 热工性能
a)传热系数高,以光板计算的传热系数可达50~60w/m2.℃,是一般管式空气预热器和热管空气预热器无法比拟的。
b)气密性好,漏气率低。
c)在同样的操作条件下,铸铁空气预热器具有比碳钢空气预热器更长的寿命。通常可以达到10年以上。
4.材质及制造工艺
a)在保证具有一定换热面积的前提下,根据用户烟气温度状况,可调整铸铁传热管的翅片密度。
b)铸铁传热管一律采用球墨铸铁。
c)为了进一步增强抗磨损及耐烟气酸露点腐蚀性能,可在传热管的低温烟气接触面搪瓷或涂敷其他防腐涂料。
d)单管和整体打压,在半小时内气体的泄漏率不大于4%。
e)价格低廉。
目前现有空气预热器的主要问题
在石油化工管式加热炉的烟气余热回收系统中,目前现有的钢管式空气预热器和热管式空气预热器普遍存在的问题是:当排烟温度较低时(例如小于160℃以下),位于烟气出口处的管壁温度很容易低于烟气的酸露点温度,造成严重的低温烟气酸露点腐蚀,寿命普遍较短,短的可能仅有几个月。另外,普通钢-水热管在排烟温度高于350℃时,容易爆管失效。一般普通钢-水热管的寿命为3年左右。
而在各类锅炉的烟气余热回收系统中,由于锅炉烟气是含有大量灰粒或烟灰及硫酸蒸汽的带腐蚀性的污染气体,目前现有的钢管式空气预热器普遍存在的问题是磨损腐蚀严重,寿命短,普通钢-水热管翅片式空气预热器普遍存在的问题是翅片积灰、仍然存在的腐蚀、造价高和高温爆管等问题。
近年来,钢管式空气预热器和热管式空气预热器开始在烟气侧管束表面采用搪瓷技术解决低温烟气酸露点腐蚀问题。搪瓷管具有耐磨损、耐腐蚀、表面光滑不易积灰等优点,可以解决钢制空气预热器易遭受腐蚀的问题。但搪瓷管如果存在针眼、掉瓷等缺陷,腐蚀依然不可避免。
总结:抗露点腐蚀的机理
1、由于铸造金属基的游离碳对腐蚀介质呈惰性,在很宽的工作环境下具备良好的抗腐蚀性能;
2、铸造的传热片壁厚较厚,更增加了耐腐蚀的性能;
3、合金元素材料的添加可以增加铸铁的耐腐蚀性能。
其实此处的铸铁板式空气预热器是合金铸铁材质的,具备更优异的抗露点腐蚀和耐磨性能。
铸造板翅式空气预热器相比传统的预热器的大优点是:的抗低温露点腐蚀。
这一点是大的进步,在炼化企业的加热炉上的空气预热器都因为低温段的露点腐蚀而导致使用寿命非常短,一般都只在几个月内就出现严重的腐蚀破坏。而铸铁空气预热器的使用寿命一般都可以延长到6年以上,甚至到十多年,经济效益是显而易见的。 值得进行推广和普及应用。

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