黄磷尾气蒸汽锅炉的工作机理和防腐技术特点

黄磷尾气蒸汽锅炉是采用燃烧和换热分开进行的锅炉结构，避免了高温火焰对锅炉设备的直接冲刷。从黄磷电炉出来的尾气经过电炉三塔收磷、三级水洗塔洗涤，除去其中的大部分灰尘杂质、氟、磷、硫后，输送至锅炉燃烧室进行燃烧，在燃烧器内形成的高温烟气约为1500℃；由配风机鼓入冷风，对高温烟气进行稀释降温至约550℃，再进入锅炉蒸发器与列管进行换热；蒸发器本体与汽包通过上下循环管道组成蒸汽发生器，软水在蒸发器本体内吸收热量生成汽水混合物，经上循环管进入蒸汽聚集器进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽通过汽包的蒸汽出口向外输送供生产使用；未汽化的软水经下循环管返回蒸发器本体进行再吸热蒸发；高温烟气的热量在蒸发器内释放后，温度降至250℃左右，再由引风机抽出。

用黄磷尾气烧锅炉制取蒸汽的原理类似于燃气锅炉，锅炉设备难以经受黄磷尾气在燃烧过程中的腐蚀，其腐蚀机理主要有以下两点：

1、黄磷尾气经过喷淋水收磷和简单洗气后，可以除去大部分的氟、磷、磷等元素，但仍有少量的硫和磷较难除去，这部分硫、磷物质燃烧后生成的酸性氧化物气体会对锅炉构成高温氧化腐蚀和氢脆，微量的氟元素会产生设备点腐蚀和晶间腐蚀，且炉内燃烧温度越高，则炉内原子氧的浓度越高，将有更多的SO2转化为SO3，会增强对设备的腐蚀。在锅炉烟道尾部和节能器换热翅片管上，当烟气温度低于220℃以后，烟气中的SO3、P2O5等酸性气体结露后对炉壁形成低温酸露点腐蚀。

2、另一方面尾气中的部分含磷颗粒在没有燃烧完全的情况下受炉内定向风力、风速的作用做定向运动，黏附在换热管壁上继续燃烧，生成低熔点的磷铁、碳酸铁盐及硫酸盐，使保护管壁的氧化膜被破坏，进而受到腐蚀。因此，黄磷尾气在燃烧过程中会在极短时间内对燃气设备产生非常严重的腐蚀而使设备报废。

黄磷尾气蒸汽锅炉防腐技术的特点

该技术采用高温封闭和烟气防腐的双层防护技术对蒸发器列管进行涂装，可以彻底避免高温烟气中氟、磷、磷等腐蚀介质接触到金属管。高温烟气鼓入冷风后，温度降低至550℃左右，因此用来防护的涂层必须耐温在550℃以上。

首先我们采用ZS-1021高温封闭涂料（1200℃）对金属管表面进行两道涂装，该涂料由纳米镍粉与氮化硼、超细稀土微粉等陶瓷功能填料组成，结合后形成晶体相与无定形相相结合的高致密膜，避免了超细腐蚀微子的扩散渗透以及高温射线对金相的穿透破坏然后，我们用ZS-1041烟气防腐涂料在ZS-1021涂层表面涂装两道，该涂料成膜溶液选用无机树脂主链，侧链嫁接多种有机杂化官能团，高温下有机侧链可缩链成无机官能团，使涂层在各个温度段均可呈现优异结构，功能填料选用氮化硼、碳纳米管、石墨鳞片、纳米钛等组成。ZS-1041烟气防腐涂料耐温600℃-750℃，能同时抵抗硫、磷、氟、氯、硝、氨等多种酸碱介质的腐蚀，并且涂层的抗热震性和耐磨性极佳。3.2 解决了烟道和换热翅片管的低温酸露点腐蚀难题

锅炉高温烟气的热量在蒸发器内释放后，温度降至250℃左右，再由引风机抽出，然后进入烟道和锅炉节能器，随着温度降低烟气中的SO2、SO3、P2O5等酸性气体会逐渐冷凝结露，对烟道内壁和节能器换热管管壁形成酸露点腐蚀，微量的HF也会冷凝下来对设备进行极强穿透性的腐蚀。

然后，我们用ZS-1032耐强氧化防腐涂料在ZS-1041涂层表面涂装两道，该涂料是由聚四氟乙烯改性树脂经石墨炔和碳纳米洋葱填充，并在充氮环境中采取IPN高温螯合技术制得，植入氟离子获得键长短、键能高、稳定性强的C-F键，涂层耐温250℃-300℃。ZS-1032耐强氧化防腐涂层中饱和的极性氟键可较大程度的阻止游离离子或小分子侵入，无法被小分子进入涂层中而溶胀破坏，嫁接的氟键半径小，具有互渗性，密实填充了树脂成膜时形成的空隙，使漆膜很致密。ZS-1032涂层导电性能非常好，从根源上杜绝了电化学腐蚀的原电池效应，且化学稳定性非常高，不与任何酸碱溶液或活性中间体反应，因此，黄磷尾气燃烧后产生的复杂酸性露点腐蚀才得以很好的防护。