冷凝腐蚀发生原因

无论是商业和工业用户用热，或北方的冬季集中采暖，热源采用燃气锅炉仍然是最优的选择，并且在可见的未来难以改变。对于锅炉，使用方通常把目光集中在高效率，往往忽略对普通锅炉寿命存在严重危害的冷凝腐蚀。冷凝腐蚀是指烟气中的水蒸气在低温时会凝结成水，并与烟气中的CO2、CO、NOx结合，形成PH值介于4.2-4.5之间的酸性液体，对普通碳钢产生持续性的腐蚀。

那么烟气中为什么会存在水蒸汽呢？天然气的主要成分是甲烷（CH4），其中的氢元素与空气中的氧气在高温燃烧后会生成水（H2O），一般每立方天然气完全燃烧后会产生1.61kg的水，每千克轻柴油完全燃烧后会产生1.26kg的水。水蒸气的冷凝温度取决于其在混合气体中的分压值（我们可以简单理解为混合气体中水蒸气的比例），100%的水蒸气在常压下的冷凝温度是100℃，而烟气中水蒸气的冷凝温度可通过下图查得。

但是烟气中并不是简单的仅包含H2O和CO2，还会含有CO、NOx等物质，与H2O结合会生产酸，酸的露点更高，因此实际上烟气中水蒸气的冷凝温度会更高一些（例如当燃料为油时，如果油中含有硫成分，那么烟气中硫酸的冷凝温度会高达110℃）。通常情况下，天然气产生的烟气，冷凝温度在60℃左右，轻柴油产生的烟气，冷凝温度在55℃左右。

也许您会问，非冷凝的普通锅炉，排烟温度普遍在100℃以上，远高于烟气中水蒸汽的冷凝温度，为什么会发生冷凝呢？解释这个问题，我们首先要明白：锅炉的用途是把高温烟气的热量通过钢板传递给水。钢板作为热量传递的中介，其表面温度取决于换热强度大的一侧。锅炉在运行时，烟气侧的对流换热系数20-300W/m2.k，水的对流换热系数为1000-15000W/m2.k，因此钢的表面温度几乎等于水的温度（如下图）

冷凝腐蚀的危害

冷凝腐蚀对碳钢具有极大的危害，下表是不同的PH值对碳钢的腐蚀速度，如温度66-93℃、PH值4.1-4.5时，腐蚀速度是70密尔/年，即1.78mm/年。市场上的锅炉，最薄的部件一定是烟管或水管，其厚度一般为3mm，可以预见如果放任冷凝腐蚀，不到两年就会首先出现穿管现象，进而是锅炉的其它部位。

对于普通热水锅炉来说，炉体的构件全部都是碳钢材质，因此在没有特殊防治冷凝水技术的前提下，确保足够高的回水温度是唯一的选择，一般燃气时回水温度应大于60℃、燃油时回水温度应大于55℃。负责任的锅炉制造商提供的技术手册中应该标有明确的运行条件。

Hoval CompactGas——优越的防冷凝腐蚀技术

Hoval的CampactGas热水锅炉是市场上唯一具备特殊冷凝水防治技术的高效热水锅炉，严谨的计算和精密的设计，使得冷的回水能够迅速和锅炉内热水混合，然后再去接触受热面。Hoval承诺CampactGas热水锅炉，当出水温度大于75℃时，回水最低温度允许35℃，这种适应低温回水的能力几乎覆盖了所有用户的低温节能使用的工况。

那么用户在使用锅炉时如何预防冷凝腐蚀呢？应立足于保证回水温度这一关键点，例：

1.为热水锅炉设置回水升温装置（当监测到回水温度低于60℃时，主动将热的出水与回水混合）

2.缩短冷炉启动时间（冷炉启动时，暂时关闭循环水泵，等到锅炉温度提高后再启动水泵）

3. 保证锅炉高温出水（如果用户需要低温供热，或者通过换热器形式，或者通过混水形式）

4. 用户也应定期（正常情况下每6个月）打开炉门，检查烟气侧是否存在冷凝腐蚀现象。