在小型鍋爐改造的基礎(chǔ)上，還有能量可省，如排煙中熱量的利用還有很大的潛力。小型快裝鍋爐的排煙溫度在220~280℃左右，其排煙損失為10%~15%左右。利用熱管省煤器從排煙中回收放走熱量的20%左右是現(xiàn)實(shí)的，就這一項(xiàng)可以提高鍋爐熱效率2%~3%左右。熱管省煤器已有應(yīng)用。

一、低溫腐蝕和酸露點(diǎn)

 原油中除了含有單體硫、氧化硫以外，還有各種形式的硫化物。蒸餾原油分別得到汽油、揮發(fā)油、輕油等，這種過程使硫化物濃縮，油料變粗，含硫量增大。在燃燒這些重油的時(shí)候，經(jīng)常腐蝕低溫部分的空氣預(yù)熱器，省煤器和引風(fēng)機(jī)等。因在燃燒時(shí)燃料中的一部分硫變成三氧化硫（SO3),再生成硫酸而腐蝕金屬。燃料中含有硫，在燃燒時(shí)大部分變成二氧化硫（SO2),這就是煙氣中產(chǎn)生硫酸的原因。

S+O₂=SO₂

SO₂+1/2O₂=SO₃

在產(chǎn)生硫酸的過程中，最重要的過程是由SO₂變成SO₃.有下面,兩種理論：

火焰理論：在火焰部分，二氧化硫和活性氧化反應(yīng)，產(chǎn)生三氧化硫。

催化理論：在高溫部分的傳熱管表面存在著鐵、氧化物，由于這兩種物質(zhì)的作用而產(chǎn)生接觸氧化反應(yīng)。

 總之，在高溫處，一部分二氧化硫被氧化，生成三氧化硫。三氧化硫的生成量與燃料的含硫量、火焰溫度以及煙氣中的含氧量有關(guān)，如果含硫量、火焰溫度和煙氣中的含氧量都高，則產(chǎn)生的三氧化硫就多，在鍋爐低溫處，三氧化硫和煙氣中的水蒸氣反應(yīng)，生成硫酸蒸氣，溫度降低后凝結(jié)成硫酸霧。

SO₃+H₂O=H₂SO₄(氣體）→H₂SO₄(霧）

 把硫酸蒸氣開始凝結(jié)成硫酸霧的最高溫度叫做酸露點(diǎn)。煙氣中的三氧化硫多，酸露點(diǎn)就高。

目前一般使用的重油含硫量為2%,當(dāng)含氧量為4%的時(shí)候，產(chǎn)生1000μL/L的SO₂,其中有2.2%(即22μL/L)變成SO₃.把煙氣溫度降到露點(diǎn)以下，且和低溫壁面接觸時(shí)，煙氣中的SO₃就和水結(jié)合、生成高濃度的硫酸。

當(dāng)SO₃為22μL/L,煙氣中的水分為10%時(shí)，酸露點(diǎn)溫度在140℃左右。

當(dāng)壁溫為120℃,煙氣中的水分為10%時(shí)，產(chǎn)生硫酸的濃度是76%。金屬在高溫高濃度硫酸里的腐蝕情況和在大氣里的腐蝕情況是不一樣的，不僅是普通鋼，即使是不銹鋼在高濃度的硫酸里，腐蝕也很厲害，對(duì)這一問題必須給予充分重視。

二、熱管的低溫腐蝕

 1. 老式直接冷卻式省煤器

 酸露點(diǎn)的高低隨燃料含硫量（%）、煙氣含氧量（%）及含濕量（%）的情況而異。一般說來(lái)，如果是重油，常要求管壁溫度在100℃℃以上。由于水側(cè)的熱傳導(dǎo)率很大。因此，管壁溫度接近水溫。為了保證管壁溫度在露點(diǎn)以上而不被腐蝕，就必須保證給水溫度在100℃C以上。在采用凝結(jié)水回收等余熱回收措施的時(shí)候，給水溫度在50~70℃左右，很難避開腐蝕區(qū)。

 2. 熱管省煤器

 熱管省煤器具有熱流移動(dòng)快，表面溫度均勻等特點(diǎn)。由于傳熱介質(zhì)在管子吸熱芯內(nèi)流動(dòng)這一結(jié)構(gòu)上的原因，使熱管省煤器具有表面溫度高等特點(diǎn)。

 熱管省煤器冷卻段在水室內(nèi)和煙氣分開，因此和酸腐蝕無(wú)關(guān)。煙氣側(cè)的管壁溫度按前面講的同條件下的直接冷卻式換熱器。由于熱管內(nèi)部傳熱介質(zhì)溫度高就能保證管壁溫度高。

 但是，排煙溫度不能無(wú)條件地任意下降，因?yàn)閮?nèi)部介質(zhì)的溫度是由煙氣溫度和給水溫度決定的，所以就要根據(jù)不同的設(shè)計(jì)條件來(lái)分別計(jì)算，但是算出的排煙溫度必須大于酸露點(diǎn)溫度。在使用熱管省煤器的時(shí)候，必須考慮排煙溫度、給水溫度、蒸氣負(fù)荷的變化，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)一定要能夠適應(yīng)這些變化，從而使管壁溫度不致降到某一要求值以下。

三、直接冷卻式U形管和熱管比較

 有人為了對(duì)排煙管道的腐蝕情況和翅片的堵塞情況進(jìn)行調(diào)查，在外徑為38.1管上裝上翅片，分別作成直接冷卻式U形管和情況相同的熱管，然后放入同一煙道內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)過半年的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)二者的表面均附有大量未燃物。但是，直接冷卻式U形管上的附著物非常堅(jiān)固，必須用螺絲刀和鐵錘才能除去，而且有所腐蝕。而熱管上的附著物非常柔軟，是多孔疏松的炭灰，用嘴能吹掉一些，如果用水沖洗就更好了，沖洗后的熱管和新的一樣。

總之，表面溫度下降，產(chǎn)生腐蝕，同時(shí)還造成未燃物堆積，污穢了傳熱面，降低了熱回收效率。但是，U形管式比熱管式容易產(chǎn)生因未燃物堆積而不能運(yùn)行的情況。

四、鍋爐余熱回收系統(tǒng)

在已有的老式鍋爐上裝設(shè)熱管省煤器時(shí)，送風(fēng)系統(tǒng)的剩余壓頭夠不夠是個(gè)關(guān)鍵問題，因此，在設(shè)計(jì)熱管時(shí)通道的阻力盡量小。如果壓頭不夠，就必須裝引風(fēng)機(jī)。由此產(chǎn)生的問題是：增加了設(shè)備投資，還要考慮一定的安裝位置。熱管省煤器阻力小，采用吹灰或水沖洗的方法能夠維持正常運(yùn)行，壓力損失在30mmH₂O左右。

五、結(jié)束語(yǔ)

上面簡(jiǎn)要介紹了熱管省煤器的情況，設(shè)計(jì)時(shí)，必須詳細(xì)調(diào)查鍋爐的布置、風(fēng)道形狀、壓力平衡、燃料含硫量、排煙溫度、給水溫度等情況以及安裝現(xiàn)場(chǎng)的尺寸等。