1 前言

近年來，鋼鐵企業(yè)都想方設(shè)法降低廢氣溫度，并在燃煤發(fā)電設(shè)備前面安裝脫硫和脫硝設(shè)備，以節(jié)約能源。JFE鋼鐵公司東日本千葉廠燒結(jié)設(shè)備布局如圖1所示，在環(huán)保方面安裝了脫硫和脫硝設(shè)備，以控制廢氣排放。最近幾年，燒結(jié)廢氣處理系統(tǒng)腐蝕加劇，為了抑制腐蝕加劇必須改變操作條件，從而使酸露點發(fā)生了變化。為此，JFE鋼鐵公司對原有的燒結(jié)廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并提出了改進(jìn)方案。根據(jù)該方案，選定管路耐酸腐蝕標(biāo)準(zhǔn)，降低改造成本。

2 討論

酸露點腐蝕機理，見 圖2。首先原料中的硫與燃料發(fā)生燃燒反應(yīng)生成SO3，然后SO3與H2O發(fā)生反應(yīng)生成H2SO4酸霧，最后當(dāng)廢氣溫度降至酸露點以下時，H2SO4酸霧濃縮于廢氣處理系統(tǒng)管路內(nèi)的鋼體上，使H SO42-對管路內(nèi)的鋼體產(chǎn)生腐蝕。為了抑制腐蝕，必須要知道酸露點區(qū)，可根據(jù)測得的廢氣中水分和SOx濃度由公式(1)來計算酸露點。酸露點條件：Ta>Tg。

Ta=20l og[SO3(vol%)] 35.4l og[H2O(mass%)] 160

(1)Ta為酸露點;Tg為廢氣溫度。

主廢氣處理系統(tǒng)改進(jìn)前后酸露點對比情況，如圖3所示。

由圖3可見，酸露點區(qū)得到了擴大，這是由于改變了燒結(jié)原料條件及使用了脫硝催化劑所致，現(xiàn)在使用大量含結(jié)晶水及硫含量高的劣質(zhì)原料燒結(jié)，導(dǎo)致酸露點溫度比過去低，這意味著在脫硫前酸露點區(qū)已經(jīng)開始發(fā)生改變。另外，增強脫硝催化劑的使用效果有利于降低燃料消耗，但這種做法會造成煙囪內(nèi)酸露點區(qū)擴大?，F(xiàn)在知道酸露點區(qū)得到了擴大，但只有知道新的酸露點區(qū)是多少，才能找到抑制燒結(jié)機出口和煙囪部位出現(xiàn)腐蝕的辦法。

3 燒結(jié)機出口管路

燒結(jié)機出口管路，如圖4所示。由于在氣體主管路上配備了風(fēng)箱，為測量廢氣中水分和SOx濃度增添了麻煩。

各個風(fēng)箱的酸露點，如圖5所示。圖5示出了4-12號風(fēng)箱的酸露點區(qū)，這一結(jié)果證實了將該區(qū)域風(fēng)箱材質(zhì)由碳鋼改為不銹鋼的正確性，以應(yīng)對腐蝕加重情形。氣體主管路的酸露點及腐蝕損耗速度如圖6所示。由圖6可見，1號氣體主管路后面是酸露點區(qū)，因此將2-15號氣體主管路自2011年起更換為碳鋼材質(zhì)，采用該方案可節(jié)省管路更換費用。當(dāng)然，可通過改變操作來調(diào)節(jié)酸露點區(qū)，因此最好每年都繪制一次酸露點圖，并對氣體進(jìn)行檢測。

4 煙囪

近年來，由于煙囪所有部位都處于酸露點區(qū)，造成煙囪鋼體腐蝕加重(見圖3)。因此，在更換煙囪時用高合金不銹鋼制成的復(fù)合鋼板替換耐火澆注料。這兩種材料的性能比較如下：耐火澆注料的使用壽命為10-15年，且需要非常長的維修時間(3個月)，而高合金不銹鋼的使用壽命超過40年，且基本不用維修。

從許多材料中選用高合金不銹鋼的理由是其耐蝕性能最優(yōu)。對SS400、SUS316、NAS254NM材料進(jìn)行了電化學(xué)腐蝕試驗。試驗結(jié)果表明NAS254NM材料的耐蝕性能最優(yōu)，其焊縫區(qū)的腐蝕損耗速度為0.05mm/a，基板的腐蝕損耗速度為0.02mm/a;而SUS316材料的腐蝕損耗速度為2mm/a;SS400的腐蝕損耗速度為30mm/a。煙囪使用NAS254NM材料(C:0.03%，N:0.15%-0.25%，Cr:19.0%-21.0%，Ni:24.0%-26.0%，Mo:6.0%-7.0%，Cu:0.50%-1.50%)可實現(xiàn)耐酸露點腐蝕超過40年。

5 結(jié)論

1)由于燒結(jié)來料波動及操作不穩(wěn)定，導(dǎo)致酸露點區(qū)擴大。

2)根據(jù)繪制的酸露點分布圖，正確選擇風(fēng)箱材質(zhì)。

3)由于不用樹脂內(nèi)襯，使氣體主管路更換費用降低。

4)可用酸露點區(qū)擴大理論解釋煙囪腐蝕加重的原因。使用高合金不銹鋼制成的復(fù)合鋼板，作為燒結(jié)廠煙囪的耐蝕材料，使用壽命超過40年。