一种换热管腐蚀保护装置的制作方法

本实用新型涉超低排放燃煤锅炉领域，特别是一种换热管腐蚀保护装置，所述保护装置应用于超低排放燃煤锅炉尾部烟道的烟气换热器。

背景技术：

常见超低排放燃煤锅炉的尾部烟道内都设置有烟气换热器，所述烟气换热器用于吸收烟气脱硫前的热量，吸收的热量用来对脱硫后的净烟气进行加热，以提高净烟气的温度，控制烟囱冒白烟以及石膏雨等污染。由于烟气换热器的再加热段在低于酸露点的温度中工作，并且上游布置的湿式电除尘器会定期喷水，因此烟气中含有大量雾滴，这些雾滴会在烟气换热器的换热管表面凝结形成液膜并吸收烟气中残余的SO₃、SO₂、氯离子等物质，形成酸性电解质溶液，对换热管造成严重的低温腐蚀。目前一些机组采用低成本的耐硫酸低温露点腐蚀用钢（简称ND钢）做换热管，这类换热管无法承受前述酸性电解质溶液产生的低温腐蚀，换热管经过短时间运行就会发生腐蚀穿孔，产生泄漏，导致机组停机，因此控制换热管的腐蚀对延长烟气换热器的使用寿命和确保超低排放燃煤锅炉安全稳定运行以及达标排放具有重要意义。

虽然换热管也可以采用镍基耐蚀合金管或者包氟塑料管，从选材上解决腐蚀问题，但是会造成烟气换热器成本提高，其中镍基耐蚀合金价格昂贵无法大面积使用，包氟塑料管则容易产生局部开裂、剥落等问题，且修复困难，因此前述两种防腐蚀措施在工程应用中存在一定局限性，难以推广应用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是提供一种换热管腐蚀保护装置，所述保护装置可有效保护换热管免受低温腐蚀，并且结构简单、性能可靠，便于安装和更换，经济实用。

本实用新型采用如下的技术方案：一种换热管腐蚀保护装置，包括设置在换热管表面的阳极保护件，其特征是所述阳极保护件为包覆换热管表面的护套管，所述护套管由两片阳极保护板通过紧固件夹紧拼接而成。本实用新型通过包覆换热管表面的护套管作为阳极来保护换热管，结构简单、使用可靠，具体是当换热管表面吸附液滴形成酸性液膜，牺牲护套管使其发生氧化反应，释放电流并逐渐消耗，对当阴极的换热管作电流保护，使换热管免受腐蚀；由于护套管由两片阳极保护板通过紧固件夹紧拼接而成，使得护套管能直接和现有换热管组装配套，拼接的护套管便于安装和更换，使用经济、组装方便；当护套管腐蚀消耗完毕后可取下，对管壁覆盖的腐蚀产物以及氧化膜进行清理，再安装新的阳极保护板，继续对换热管1进行腐蚀防护。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型采用如下技术措施：所述阳极保护板包括与换热管形状相配的半圆板和半圆板两端一体的安装边，两片阳极保护板拼接时两个半圆板对接形成容纳换热管的管腔，两片阳极保护板两端的安装边对应贴合，所述紧固件为两组对应设置在阳极保护板两端的磁铁组件，所述两组磁铁组件分别夹紧半圆板两端对应贴合的安装边，每组磁铁组件包括两个相互吸合的磁铁，同一磁体组件中的两个磁铁分别设于两个贴合安装边的外表面。

所述磁体组件中的两个磁铁通过螺丝连接固定，所述安装边上设有和螺丝相配的安装孔，所述螺丝穿过相贴合的两个安装边，所述两个磁铁设螺纹孔并螺接于螺丝两端。

所述半圆板沿轴向连续延伸与换热管长度相配，所述安装边径向设置于半圆板两端并沿轴向连续，所述磁铁组件沿半圆板长度方向间隔80mm～120mm连续设置。

所述磁铁组件沿半圆板长度方向间隔100mm设置。

所述阳极保护板采用铝合金材质制作，所述铝合金为Al-Zn-In-Mg-Ti-Re或Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn。

本实用新型能够替代镍基耐蚀合金换热管和包覆塑料管防护换热管，对现有换热管提供有效防护，使其免受低温腐蚀，并且本实用新型结构简单、性能可靠，便于安装和更换，经济实用，有助于降低基建安装阶段的费用，延长换热管的使用寿命，后期安装维护也较为方便，具有良好的经济性和实用性。

附图说明

图1：本实用新型结构示意图。

图2：图1的侧视图。

图3：本实用新型工作时的腐蚀反应图。

图4：本实用新型工作时的等效电路图。

图中：1.护套管、2.阳极保护板、3.半圆板、4.安装边、5.磁铁组件、6.磁铁、7.螺丝、8.换热管、9.酸性液膜。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

如图1和2所示（图中箭头表示湿烟气方向），一种换热管腐蚀保护装置，包括设置在换热管8表面的阳极保护件，所述阳极保护件为包覆换热管8表面的护套管1，所述护套管1由两片阳极保护板2通过紧固件夹紧拼接而成。本实用新型通过包覆换热管表面的护套管作为阳极来保护换热管，结构简单、使用可靠，具体是当换热管表面吸附液滴形成酸性液膜，牺牲护套管使其发生氧化反应，释放电流并逐渐消耗，对当阴极的换热管作电流保护，使换热管免受腐蚀；由于护套管由两片阳极保护板通过紧固件夹紧拼接而成，使得护套管能直接和现有换热管组装配套，拼接的护套管便于安装和更换，使用经济、组装方便；当护套管腐蚀消耗完毕后可取下，对管壁覆盖的腐蚀产物以及氧化膜进行清理，再安装新的阳极保护板，继续对换热管1进行腐蚀防护。

所述阳极保护板2包括与换热管8形状相配的半圆板3和半圆板3两端一体的安装边4，两片阳极保护板2拼接时两个半圆板3对接形成容纳换热管8的管腔，两片阳极保护板2两端的安装边4对应贴合，所述紧固件为两组对应设置在阳极保护板2两端的磁铁组件5，所述两组磁铁组件5分别夹紧半圆板3两端对应贴合的安装边4，每组磁铁组件5包括两个相互吸合的磁铁6，同一磁铁组件5中的两个磁铁6分别设于两个贴合安装边4的外表面。两片阳极保护板包括半圆板和两端的安装边，其中半圆板用于拼接形成容纳换热管的管腔，半圆板两端的安装边贴合并通过紧固件夹紧，以保持护套管成型固定；紧固件为两组磁铁组件，两组磁铁组件分别夹紧阳极保护板的两端，以确保对应安装边贴合，每组磁铁组件包括两个设于相贴合安装边外表面的磁铁，利用两个磁铁的相吸合的磁力来夹紧两个安装边以保证贴合，从而保持护套管成型固定，磁铁拆装不用方便，无需借助任何工具，便于现场安装和更换，利于减少安装及维护工作量。

所述磁铁组件5中的两个磁铁6通过螺丝7连接固定，所述安装边4上设有和螺丝7相配的安装孔，所述螺丝7穿过相贴合的两个安装边4，所述两个磁铁6设螺纹孔并螺接于螺丝7两端。通过穿设螺丝提高同一磁铁组件中两个磁铁的连接牢固度，进一步确保两个磁铁对准吸合，用最大的磁力夹紧相贴合的两个安装边。

所述半圆板3沿轴向连续延伸与换热管8长度相配，所述安装边4径向设置于半圆板3两端并沿轴向连续，如图1所示磁铁组件5沿半圆板3长度方向间隔距离α连续设置，α的值保持在80mm～120mm之间。半圆板沿轴向连续延伸和换热管长度相配，最大程度的包覆换热管表面，提高对换热管的防蚀保护；安装边径向设置与半圆板两端，保持加工一致性，避免安装边设置形状特殊带来的加工不便，而且安装边也沿轴向连续，平行于湿烟气方向，不会增加烟气阻力，同时便于设置多个紧固件，保持两个半圆板对接可靠性；磁铁组件沿半圆板长度方向间隔0mm～120mm连续设置较为合适，间隔太小磁体组件设置太密，对提高两个半圆板对接牢固性提升有限，还会增加使用成本和安装工作量，间隔太大磁铁组件设置太疏，两个半圆板对接牢固性明显降低。

所述磁铁组件5沿半圆板3长度方向间隔100mm设置。磁铁组件间隔100mm设置可以保证两个半圆板对接足够牢固，同时控制磁铁组件的成本和安装工作量。

所述阳极保护板2采用铝合金材质制作，所述铝合金为Al-Zn-In-Mg-Ti-Re或Al-Zn-In-M-Ga-Mn。阳极保护板采用铝合金材质制作，热导率高，不会影响换热器的传热效率，同时铝合金价格较低廉，成本显著低于镍基耐蚀合金、包覆塑料管，使用性价比高，便于在实际工程中大量使用，扩大腐蚀保护的范围；所述铝合金采用高活性铝合金，具体如Al-Zn-In-Mg-Ti-Re或Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn合金，所作的阳极保护板作为牺牲阳极，在含有氯离子，pH值为≤6的电解质溶液中具有足够低的腐蚀电位和较高的电流效率，能够很好的保护换热管；阳极保护板采用前述材质制作后，可以使换热管的材质要求降低至普通不锈钢的等级（如316L、2205等），从而降低换热管制造成本。

工作时如图3所示，换热管8表面形成酸性液膜9时，两个阳极保护板2与换热管8形成导电回路，发生电化学反应。其中，阳极保护板的铝合金材料由于腐蚀电位更低，发生氧化反应，释放电子，而换热管8的腐蚀电位更高，发生还原反应，酸性液膜中的H⁺得到电子产生氢气，阳极保护板逐渐消耗，转化为Al³⁺进入溶液，并以Al（OH）₃的形式析出，而换热管8得到电流保护免于腐蚀。

如图4所示，本实用新型在工作时形成等效电路，其中，ΔU为铝合金阳极保护板的开路电压（25℃下约为-1.15V·SCE），Rct-Al为电荷穿越铝合金表面氧化层的电阻，Cdl-Al为铝合金/氧化膜与溶液之间的双电层电容，Rct-Al为电荷穿越换热管表面氧化层的电阻，Cdl-Al为换热管/氧化膜与溶液之间的双电层电容，Rs为溶液的电阻。