露点，露点腐蚀，露点温度及其计算

露点

气温愈低，饱和水气压就愈小。所以对于含有一定量水汽的空气，在气压不变的情况下降低温度，使饱和水汽压降至与当时实际的水汽压相等时的温度，称为露点。补充：当该温度低于零摄氏度时，又称为霜点。露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值，可为什么用它来表示湿度呢？这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100%的相对湿度时，周围环境的温度就是露点温度。露点越小于周围环境的温度，结露的可能性就越小，也就意味着空气越干燥，露点不受温度影响，但受压力影响。湿球温度的定义是在定压绝热的情况下，空气与水直接接触，达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度。补充：Dew point 露点。冷凝开始发生和形成潮湿的温度。如果外部空气的温度低于诸如船舱或集装箱这种封闭空间的内部温度，则船舶或集装箱内部的金属表面形成水分。另一方面，如果外部空气的温度高于船舶或集装箱内部温度，则水分直接在货物表面形成。在某些情况下，有必要给船舱通风以改变露点温度来避免冷凝发生。补充，1. 露点就是一个温度值，所以该词条中的“露点温度"叫法不妥当。2. 当温度急剧下降到露点以下，空气中的水分迅速凝结为小水珠，就形成了雾。补充：在一个单相气体体系中，由于温度和压力的改变，系统中出现第一个液滴时的温度或压力。这个温度或压力称为露点。

露点腐蚀

烟气露点腐蚀是由于燃料中硫元素在燃烧时生成SO2，SO3，当换热面的外表面温度低于烟气温度时，在换热面上就会形成硫酸雾露珠，导致换热面腐蚀。具体的纤维炉衬中指，在钢壁表面形成酸雾，致使锚固件与钢壁的焊点位置腐蚀，导致炉衬脱落。解决的办法就是减少炉衬厚度，增大外壁温度，使外表面温度高于烟气温度。露点腐蚀广义地讲就是在工艺气体在降温过程达到相变点产生液态结露（即露点。反之，由液态升温达到汽化－沸腾就称为[wiki]沸点[/wiki]。二者温度是一样的，但是能温位水平就差个汽化[wiki]潜热[/wiki]）。此时，介质中若存在一些酸性物质（如：硫，氯，氮等）就会在结露的水份中富集形成酸。比如最常见的露点腐蚀产生于锅炉排放的烟气，主要酸性物质为硫化物——[wiki]硫酸[/wiki]，亚硫酸（当然也会存在少量氯化物，氮化物），它的浓度可高达85％，对金属特别是对不锈钢产生强烈的腐蚀（有时甚至包括应力腐蚀）。它的机理若详细描述可以参考一下内容：【湿法烟气脱硫装置的腐蚀机理】烟气脱硫装置中的腐蚀源主体为烟气中所含的SO2。当含硫烟气处于脱硫工况时，在强制氧化[wiki]环境[/wiki]作用下，烟气中的SO2首先与水生成H2SO3及H2SO4，再与碱性吸收剂反应生成硫酸盐沉淀分离。而此阶段，工艺环境温度正好处于稀硫酸活化腐蚀温度状态，其腐蚀速度快，渗透能力强，故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致[wiki]设备[/wiki]腐蚀的主体。此外，烟气中所含NOX、吸收剂浆液中的水及水中所含的氯离子（海水法氯离子腐蚀影响更大）对金属基体也具有腐蚀能力。稀硫酸属非氧化性酸，此类酸对金属材料的腐蚀行为宏观表现为金属对[wiki]氢[/wiki]的置换反应。从腐蚀学理论上可解释为氢去极化腐蚀过程（亦称析氢腐蚀）。就常用材料碳钢及不锈钢而言，两种材料在稀硫酸环境中均处于活化腐蚀状态，但腐蚀机理又略有不同。碳钢在稀硫酸或其它非氧化性酸溶液中的腐蚀属于阳极极化及阴极极化混合控制过程。这是因为铁的溶解反应活化极化较大，同时氢在铁表面析出反应的过电位也较大，故两者同时对腐蚀过程起促进作用, 导致腐蚀速度加快。而不锈钢在稀硫酸中的腐蚀属于阳极极化控制过程，这是因为不锈钢在稀硫酸介质中仍能产生一定程度的钝化，金属离子必须穿透氧化膜才能进入溶液，因此阳极极化作用大于阴极极化。但在烟气脱硫中，仍有几种变化影响：一是在湿法烟气脱硫中，为保证生成物结晶效果，必须强制氧化。当介质中有富氧存在时，不锈钢表面上的钝化膜缺陷易被修复，因而腐蚀速率降低。但因同时具有固体颗粒磨损作用及介质Clˉ存在，其钝化膜易被Clˉ或固体颗粒磨损作用破坏，从而使腐蚀速率大大增加。Clˉ的破坏原因可能是由于Clˉ具有的易氧化性质导致的。Clˉ容易在氧化膜表面吸附，形成含氯离子的表面化合物，由于这种化合物晶格缺陷较多，且具有较大的溶解度，故会导致氧化膜的局部破裂。此外，吸附在电极表面的离子具有排斥[wiki]电子[/wiki]能力，也促使金属的离子化，但阳极极化仍是主要的。故通常的碳钢或不锈钢在此环境中均不适用。国外经多年对金属材料的筛选试验，最后将适用金属材料定位在镍基合金上，并建设了若干中、小装置。但由于镍基合金价格昂贵，大型烟气脱硫设备制做成本太高，其用材开发逐渐转到碳钢—有机非金属衬里复合材料技术路线上来......

露点温度

露点（或霜点）温度：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值，可为什么用它来表示湿度呢？这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。露点仪：能直接测出露点温度的仪器。使一个镜面处在样品湿空气中降温，直到镜面上隐现露滴（或冰晶）的瞬间，测出镜面平均温度，即为露（霜）点温度。它测湿精度高，但需光洁度很高的镜面，精度很高的温控系统，以及灵敏度很高的露滴（冰晶）的光学探测系统。使用时必须使吸入样本空气的管道保持清洁，否则管道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差。二氧化硫的露点温度由于锅炉烟气中含有酸性气体(如二氧化硫、三氧化硫 和氮氧化物 )和水蒸气，尤其对于采用高硫燃料的锅炉，烟气露点温度较高，可达150℃，经常引起锅炉尾部受热面低温腐蚀，特别是空气预热器，严重时，1-2年就需更换。为避免低温腐蚀，不得不提高排烟温度，多在150～200℃以上，降低了锅炉热效率，同时将大量有害气体(如二氧化硫等)排向大气，严重污染环境，同时极大地浪费能源。此外，化工行业和造纸行业也产生大量的含二氧化硫的高温气体，对其的热能回收以及减少二氧化硫也是亟待解决的问题。为解决低温腐蚀问题，同时不过高提高排烟温度，提出了玻璃管空气预热器，但由于制造、安装和运行存在一系列问题，并未广泛采用。对于锅炉烟气脱硫，主要有干法、湿法和半干半湿法，但均采用脱硫剂，吸收烟气中二氧化硫气体，一般设备复杂，投资大，运行费用高，同时增加烟气阻力，增加烟尘量，加大除尘负荷。因而，中小型工业锅炉安装脱硫装置的较少。根据以上分析，研制一种适合中小型锅炉尾部抗腐蚀的受热面，有效降低排烟温度，提高锅炉热效率，同时对烟气中二氧化硫等有害气体有一定吸收作用，成为迫切的要求。

余热锅炉的酸露点温度计算

很多工业炉窑排出的烟气中，常含有一些腐蚀性气体和腐蚀性物质，如硫的氧化物，钒的氧化物，硫酸盐络化物等。这些物质对余热锅炉会产生强烈的腐蚀，严重时在很短的时间内会使锅炉遭到损坏。当进入余热锅炉的烟气中含有二氧化硫时，其中一部分会转化成三氧化硫，并与烟气中的水蒸汽结合生成硫酸蒸汽，且能显著地提高烟气的露点温度，在低温金属表面上凝结形成硫酸溶液，与碱性灰反应，也与金属反应，因而产生腐蚀。由于经常发生在锅炉的低温受热面上，故称低温腐蚀。低温腐蚀的特点是均匀性腐蚀，它使管壁厚度逐渐减薄以至破裂，对余热锅炉的安全运行危害性极大。为了有效地防止低温腐蚀的发生，以确定余热锅炉受热面的壁温和锅炉的运行压力，必须计算出硫酸蒸汽的酸露点温度。除三氧化硫外，氯气和二氧化硫等也会产生低温腐蚀，但它们都发生在烟气的水蒸汽的露点以下，因露点温度很低(一般是在30℃～60℃)，余热锅炉中可不予考虑。1、三氧化硫的生成及转化率的确定烟气中三氧化硫生成的机理极其复杂。一般以为一部分是在工艺生产过程中产生的，一部分是在烟道和余热锅炉中产生的。在工艺生产过程中，主要是原子氧的作用而生成三氧化硫，而原子氧主要是在燃烧反应中形成的。如：CO＋O2→CO2＋O

H＋O2→OH＋O这些原子氧很活泼，容易将二氧化硫转化成三氧化硫。另外，氧分子、二氧化碳及金属氧化物在炉子高温辐射下，其中一部分也会分解原子氧而使二氧化硫转化成三氧化硫。当压力一定时，二氧化硫转化成三氧化硫的平衡曲线如图1所示。从该图可以看出低温时对转化成三氧化硫有利。在850℃以上的高温下，三氧化硫几乎不产生。在温度相同时，压力升高会增加向三氧化硫方面的转化。但实际上，因原子氧、三氧化硫触媒及飞灰的作用而变得更为复杂。在工艺生产过程中，如处理物料中含有硫酸盐时，也会直接分解生成三氧化硫。如重有色金属硫化矿火法冶炼时，所生成的高温烟气中含三氧化硫一般占二氧化硫的2%～6%。

图1 SO2、SO3平衡状态

在余热锅炉中，在催化剂的作用下，烟气里的二氧化硫有一部分会转化成三氧化硫。余热锅炉烟气中常见的催化剂有三氧化二铁、三氧化二铝、五氧化二、二氧化硅、烟尘等。从图2可以看出，催化剂作用一般只发生在500℃～800℃之间，当余热锅炉积灰时，积灰的表面温度随积灰厚度的增加而上升，从而有利于二氧化硫转化成三氧化硫。其中三氧化二铁和烟尘对转化所起的影响最为显著。因工业炉使用的原料和燃料不同，以及工艺过程的不同，烟气中二氧化硫转化成三氧化硫的转化率也是不同的。对于化工过程来说，转化率一般为3.2%～8.7%，对于重有色冶金来说，转化率一般为6%～10%，为了考虑余热锅炉的安全，在计算烟气的酸露点温度时推荐采用10%的转化率。

图2 在各种催化物质的作用下SO2 转化成SO3与温度的关系

X—Fe2O3；O—烟尘；□—SiO2；△—Al2O32、硫酸蒸汽的酸露点温度的计算烟气中不但有三氧化硫，而且有水蒸汽，它们相互作用而生成硫酸蒸汽。如果管壁温度低于某一数值，硫酸蒸汽就会在管壁上凝结并产生腐蚀。这一数值就称为硫酸蒸汽的酸露点温度。硫酸蒸汽的酸露点温度主要取决于烟气中三氧化硫和水蒸汽的含量，一般可按下述方法确定。烟气中硫酸的质量浓度按下式计算：C=98×VSO3/(80×VSO3＋18×VH2O)   (1)VSO3＝K×VSO2   (2)式中：VSO3—烟气中SO3的容积份额，%；VH2O—烟气中H2O的容积份额，%；VSO2—烟气中SO2的容积份额，%；K—烟气中SO2转化为SO3的转化率，%；C—烟气中硫酸的质量浓度，%。烟气中水蒸汽和三氧化硫分压之和按下式计算：PH2O＋SO3＝（B－P／13.6)(VSO3＋VH2O）／100   (3)式中：B—锅炉安装处大气压力，Pa；P—锅炉入口处烟气负压，Pa；PH2O＋SO3—烟气中水蒸汽和三氧化硫分压之和，Pa。根据C及PH2O＋SO3之值可从图3查出酸露点温度。

图3 在汽相中硫酸浓度和露点之间的关系

3、例题某焙烧炉烟气成分：SO2：9.075%；CO2：0.45%；H2O：10%；O2：5.48%；N2：75%；求酸露点温度及锅炉的运行压力。已知锅炉入口处烟气负压为－30Pa。解：设二氧化硫转化成三氧化硫的转化率K为10%，则VSO3＝K×VSO2＝0.1×9.07＝0.907(%)烟气中硫酸的质量浓度按公式(1)计算：C＝98×VSO3／（80×VSO3＋18×VH2O)＝98×0.907/(80×0.907+18×10)＝35.2(%)烟气中水蒸汽和三氧化硫分压之和按公式(2)计算：PH2O＋SO3＝9.8(b-Pr/13.6)(VSO3＋VH2O）／100＝9.8(760-30/13.6)(0.907+10)/100=810Pa根据C＝35.2%及PH2O＋SO3＝810Pa可从图1查出酸露点温度为：Tld＝214℃按Tld=214℃查饱和蒸汽表，可知锅炉运行压力应为2.0MPa。4、结论由于影响低温腐蚀的因素很多，为了安全起见，国内外对于存在低温腐蚀的余热锅炉，一般将运行压力选定在2.5MPa以上，并与用户用汽要求或余热发电机组要求的热力参数配合起来综合考虑。