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中图分类号：TQ172.688 文献标识码：B 文章编号：1008-0473(2019)03-0078-03 DOI 编码：10.16008/jki.1008-0473.2019.03.016
葛会强 王素敏
河南中材环保有限公司，河南 平顶山 467002
摘 要 预分解窑烧成系统与生俱来的优势的发挥和达标排放技术的应用，给窑尾除尘器内部带来了严重的腐蚀问题。具体地讲，本体漏风和结露、SNCR脱硝氨逃逸、水泥窑协同处理是窑尾除尘器内部腐蚀的主要原因。做好保温和密封防止结露，控制氨逃逸，采取优质的防腐涂层，选用抗腐蚀材质的钢材是窑尾除尘器极其有效的防腐措施。 关键词 窑尾除尘器 氨逃逸 协同处理 结露 本体腐蚀 防腐措施
0 引言
窑尾除尘器是水泥生产线废气排放的重要除尘环保设备，其安全、稳定、高效运行是烧成系统达标排放的钢铁卫士。然而，预分解窑烧成系统与生俱来的优势（无害化处置工业危废物，无害化处置资源化利用城市污泥以及无害化安全处置生活垃圾[1]）的发挥和达标排放技术的应用，给窑尾除尘器内部带来的腐蚀问题不容忽视。本文根据笔者长期的现场服务经验和观察走访，结合对窑尾除尘器的使用状况、废气成分、工艺布置的综合研究，剖析SNCR脱硝氨逃逸、水泥窑协同处理、本体漏风等对窑尾除尘器内部造成的腐蚀，提出多种可行的防腐措施。 1 窑尾除尘器的腐蚀现状
窑尾除尘器的安全、稳定、高效运行，对于水泥厂来说不可或缺，它充分保障着水泥厂窑尾含尘废气的颗粒物达标排放，以及生产线安全运行。然而，一直以来窑尾除尘器深受内部腐蚀的严重困扰，轻者造成除尘器本体破损漏风进而增加引风机能耗，重者不仅使窑尾除尘器无法正常工作，致使粉尘排放严重超标，而且给安全生产造成极大隐患。
窑尾除尘器主要的腐蚀部位有：灰斗及下部壳体，尤其靠近出口一侧；人孔门周边壳体；静电除尘器的极板、极线下部部位、顶梁；袋式除尘器的上部净气室及喷吹管等部件；袋式除尘器的滤袋龙骨等。图1所示为窑尾除尘器内部极板和侧板腐蚀状况，这是在现场采集的其中两张反应腐蚀现状的照片。
图1 窑尾除尘器内部极板和侧板腐蚀状况
2 腐蚀原因剖析
水泥厂窑尾除尘器的前面一般配置有增湿塔和余热锅炉等设备，它的入口废气温度通常在90～200 ℃的范围，露点温度约47 ℃。废气中的酸性成分和低温结露是窑尾除尘器内部腐蚀的主要原因。近些年来，大多数工厂又在工艺系统中加入了SNCR脱硝装置和水泥窑协同处理设施，这两种工艺设施的增设给系统带来了腐蚀性气体，增加了湿度，加剧了窑尾除尘器内部的腐蚀。简而言之，本体漏风和结露、SNCR脱硝氨逃逸、水泥窑协同处理是窑尾除尘器内部腐蚀的主要原因。2.1 本体漏风和结露
空气中，钢铁腐蚀的必备条件是同氧气和水直接接触，发生化学反应：
4Fe+6H 2O+3O 2=4Fe(OH)
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No.3 2019 Cement Guide for New Epoch 经验之谈
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2Fe(OH)3=Fe 2O 3+3H 2O
钢水取样器上列化学反应式中，Fe 2O 3即是钢铁被腐蚀后所生成的铁锈。
窑尾除尘器正常运行中，内部件表面所接触到的废气温度通常在90～200 ℃，一般是不会造成结露的，但设备若有漏风或保温缺陷，就会造成本体内局部温度急剧降低，当低于露点温度时，废气中的水分就在窑尾除尘器内产生结露情况，同时漏风也增加了局部废气中的氧含量。另外在生产过程中，由于原料、燃料、热力等因素还会产生一些NOx、SO 3以及少量NH 3等有腐蚀性的成分。
当这类含尘、含腐蚀性的窑尾废气进入到除尘设备内部时，在结露等复杂的工况共同作用下，最终导致发生氧化还原反应以及原电池化学反应，从而使钢铁生锈，造成设备的内部腐蚀。2.2 SNCR脱硝氨逃逸语音播放模块
为了控制水泥工业窑尾废气中氮氧化物的排放，近些年水泥厂在工艺系统中加入了脱硝装置。由于SNCR脱硝装置简单，投入成本低，又能满足当时的国家控制标准，因此在水泥生产行业被广泛推广。但是SNCR脱硝装置的效率不高，仅为25%～40%，并且氨逃逸保守数据就高达5～10 ppm，若操作不当氨水喷施过多，低反应效率下氨逃逸会更大，这部分逃逸的氨及其衍生化合物最终会随含尘废气到达窑尾除尘器。
根据研究，氨与水结合后生成氨水，由于氨分子可以同大多数金属离子等形成比较稳定的配离子，并且氨根离子的配位能力很强，所以氨水不仅能对铜、铁、锌、锡、铝等多种金属及其合金造成腐蚀，还能腐蚀一些防腐涂层、塑料、橡胶等。同样，氨的其它衍生化合物也具有很强的腐蚀或促进腐蚀的性质。
氨与水结合形成氨水的相关化学反应如下：NH 3+H 2O NH 3·H 2O
NH 3·H 2O NH +4+OH
－
氨水对钢铁的腐蚀原理如下：
Fe +2+2NH 3·H 2O=Fe(OH)2↓+2NH +
44Fe(OH)2+O 2+2H 2O=4Fe(OH)3
窑尾废气中二氧化碳气体的含量很高，而氨水遇到二氧化碳气体生成碳化氨水后，所造成的腐蚀性更严重。
另外，由于氨气的存在，还会衍生出另外一种化合物——NH 2COONH 4（氨基甲酸铵），它也
是一种具有强腐蚀性的介质。
因此，SNCR脱硝装置投入后，原本不怎么受关注的窑尾除尘器内部腐蚀问题，随着时间推移，给水泥厂的经济运行和安全生产带来了很大的困扰。
定位片
2.3 水泥窑协同处理装置
在市场需求和技术日益发展的今天，水泥窑协同处理也日渐兴起，这种系统的处理对象通常为危险废弃物、生活垃圾、污泥等。它协同投运后最终致使窑尾废气中的水分增加、气体成分里氯化氢、氟化
氢等增加，使窑尾除尘器所处理的废气更加复杂，更容易造成结露、酸腐蚀。因而，水泥窑协同处理工艺的应用也成为窑尾除尘器内部腐蚀的又一个主要因素。3 防腐措施
窑尾除尘器内部腐蚀问题不容轻视，它不仅影响设备的正常运行，还给安全生产带来极大隐患，因而需要积极采取措施予以防治。根据研究和实践，笔者认为主要措施是：做好保温和密封防止结露；控制氨逃逸；采取优质的防腐涂层；选用抗腐蚀材质的钢材。
3.1 做好保温和密封防止结露
低温结露是窑尾除尘器生锈腐蚀的首要原因，因此需要：（1）设备外部全面做好保温措施；（2）经常检查壳体以及人孔门等密封情况，若有焊缝开裂、密封条破损、门框变形等造成漏风，需要及时修整；（3）系统运行时适当控制进入窑尾除尘器的温度，尽量不要让它的运行温度过低。
3.2 控制氨逃逸
要尽量提高SNCR脱硝系统运行效率，减少氨逃逸：（1）保证脱硝喷的雾化效果，当发现喷雾化效果降低时，需要及时更换喷头或喷；（2）合适控制氨水喷施量，在脱硝系统运行时，要多注意观察调整，避免喷送过多的氨水，杜绝因不完全反应随烟气逸出到后级设备；（3）根据SNCR脱硝系统运行的特点，提高氨水喷入点的反应温度，并配合分级燃烧等措施，使该系统运行在高效率状态。
另外，可以考虑脱硝系统的升级技改。目前SCR脱硝系统已经在水泥厂有建设投运，虽然该系统的经济投入比较大，但是在催化剂的作用下，脱硝效率高达80%～90%，不但能满足国家进一步的
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高标准要求，而且氨逃逸也极低，可以极大程度地避免因脱硝氨逃逸造成的窑尾除尘器内部腐蚀。3.3 采取优质的防腐涂层
针对具体情况，有效利用合适的防腐涂层也是一种很好的解决方案。合理的防腐涂层不仅能隔绝空气和水分与窑尾收尘器钢铁内表面的直接接触，还能抗拒氨水及氨的化合物等腐蚀性气体的侵蚀。市面上可供选择的合适防腐涂层材料有：VALOR轻质玻璃陶瓷防腐材料、环氧磷酸漆、改性环氧煤沥青玻璃钢漆、玻璃鳞片等。它们均可以在钢铁表面形成致密的防护膜，阻断腐蚀中的关键环节。
使用VALOR轻质玻璃陶瓷防腐材料，施工前须确认强固网皆已牢固地覆盖于所有施工面上。其作用旨在使已涂抹上的材料不致脱落，尤其是防腐施工面竖直或朝下时，强固网尤其重要（见图2）。
图2 上海维乐公司轻质玻璃陶瓷防腐材料施工情景
图3所示是窑尾收尘器改性环氧煤沥青玻璃钢漆涂层防腐施工情景，该工程是解决窑尾袋式除尘器净气箱内部腐蚀问题而进行的涂层防腐施工。防护工程中所用的改性环氧煤沥青玻璃钢漆，是选用了改性环氧树脂、防锈颜料以及填料等共同调配而成的漆料。该涂料具有很好的耐水、耐酸碱性能，而且长期使用不生锈，不腐蚀，与钢铁、建筑水泥的粘结力超强，可应用在管道、各种钢结构，桥梁及化工设备等领域，用它做的的防腐涂层可长期在-4～200 ℃间使用（最高260 ℃）。施工采用喷砂除锈和二布三油的施工工艺，施工费用（含材料）在240元/m 2左右。
3.4 选用抗腐蚀材质的钢材
钢材材质不同，抵抗腐蚀的性能也不相同，其中304和316 L不锈钢就比较适宜于窑尾高腐蚀性废气处理的场合，虽然价格比常用的普通Q235钢材要高出很多，但是它优异的抗腐蚀性能，在这种场合使用它，长期来算还是十分经济和安全可靠的。图4所示窑尾收尘器净气箱，就是采用上述不锈钢制造的，已经成功应用在窑尾除尘器电改袋的技改工程上。
图3 窑尾收尘器改性环氧煤沥青玻璃钢漆涂层防腐施工
图4 不锈钢做成的窑尾除尘器净气箱体
4 结束语
水泥厂窑尾除尘器，是水泥生产线经济稳定、安全运行的重要环保设备。然而在生产运行中，窑尾除尘器内部均存在不同程度的腐蚀情况，已成为各个水泥企业普遍存在的难题。做好保温和密封防止结露，控制氨逃逸，采取优质的防腐涂层，选用抗腐蚀材质的钢材是当前窑尾除尘器极其有效的防腐措施。我们还应进一步对窑尾除尘器腐蚀因素进行调研，在设备制造和应用中探索研究更先进的技术，寻更便捷经济的窑尾除尘器内部腐蚀防治方案。
导电碳油墨参考文献
[1] 聂纪强. 节煤节电减排利废 打造功能型烧成系统—— 2017中国水泥工业烧成系统优化改造技术研讨会综述[J]. 新世纪水泥导报，2017(6):49-56.
生物质气化燃烧机（收稿日期：2019-02-10）
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