1 前言
近年来，钢铁企业都想方设法降低废气温度，并在燃煤发电设备前面安装脱硫和脱硝设备，以节约能源。JFE钢铁公司东日本千叶厂烧结设备布局如图1所示，在环保方面安装了脱硫和脱硝设备，以控制废气排放。最近几年，烧结废气处理系统腐蚀加剧，为了抑制腐蚀加剧必须改变操作条件，从而使酸露点发生了变化。为此，JFE钢铁公司对原有的烧结废气处理系统进行了研究，并提出了改进方案。根据该方案，选定管路耐酸腐蚀标准，降低改造成本。
2 讨论
酸露点腐蚀机理，见 图2。首先原料中的硫与燃料发生燃烧反应生成SO3，然后SO3与H2O发生反应生成H2SO4酸雾，最后当废气温度降至酸露点以下时，H2SO4酸雾浓缩于废气处理系统管路内的钢体上，使H SO42-对管路内的钢体产生腐蚀。为了抑制腐蚀，必须要知道酸露点区，可根据测得的废气中水分和SOx浓度由公式(1)来计算酸露点。酸露点条件：Ta>Tg。
Ta=20l og[SO3(vol%)] 35.4l og[H2O(mass%)] 160
(1)Ta为酸露点;Tg为废气温度。
主废气处理系统改进前后酸露点对比情况，如图3所示。
由图3可见，酸露点区得到了扩大，这是由于改变了烧结原料条件及使用了脱硝催化剂所致，现在使用大量含结晶水及硫含量高的劣质原料烧结，导致酸露点温度比过去低，这意味着在脱硫前酸露点区已经开始发生改变。另外，增强脱硝催化剂的使用效果有利于降低燃料消耗，但这种做法会造成烟囱内酸露点区扩大。现在知道酸露点区得到了扩大，但只有知道新的酸露点区是多少，才能找到抑制烧结机出口和烟囱部位出现腐蚀的办法。
3 烧结机出口管路
烧结机出口管路，如图4所示。由于在气体主管路上配备了风箱，为测量废气中水分和SOx浓度增添了麻烦。
各个风箱的酸露点，如图5所示。图5示出了4-12号风箱的酸露点区，这一结果证实了将该区域风箱材质由碳钢改为不锈钢的正确性，以应对腐蚀加重情形。气体主管路的酸露点及腐蚀损耗速度如图6所示。由图6可见，1号气体主管路后面是酸露点区，因此将2-15号气体主管路自2011年起更换为碳钢材质，采用该方案可节省管路更换费用。当然，可通过改变操作来调节酸露点区，因此最好每年都绘制一次酸露点图，并对气体进行检测。
4 烟囱
近年来，由于烟囱所有部位都处于酸露点区，造成烟囱钢体腐蚀加重(见图3)。因此，在更换烟囱时用高合金不锈钢制成的复合钢板替换耐火浇注料。这两种材料的性能比较如下：耐火浇注料的使用寿命为10-15年，且需要非常长的维修时间(3个月)，而高合金不锈钢的使用寿命超过40年，且基本不用维修。
从许多材料中选用高合金不锈钢的理由是其耐蚀性能最优。对SS400、SUS316、NAS254NM材料进行了电化学腐蚀试验。试验结果表明NAS254NM材料的耐蚀性能最优，其焊缝区的腐蚀损耗速度为0.05mm/a，基板的腐蚀损耗速度为0.02mm/a;而SUS316材料的腐蚀损耗速度为2mm/a;SS400的腐蚀损耗速度为30mm/a。烟囱使用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%)可实现耐酸露点腐蚀超过40年。
5 结论
1)由于烧结来料波动及操作不稳定，导致酸露点区扩大。
2)根据绘制的酸露点分布图，正确选择风箱材质。
3)由于不用树脂内衬，使气体主管路更换费用降低。
4)可用酸露点区扩大理论解释烟囱腐蚀加重的原因。使用高合金不锈钢制成的复合钢板，作为烧结厂烟囱的耐蚀材料，使用寿命超过40年。
原标题：烧结废气处理系统改进的最佳方案
