能源是人类社会发展的重要物质基础。近些年来,随着国民经济的持续快速发展,能源的需求量不断扩大,能源短缺问题、生态环境问题日益突出。锅炉作为工业中重要能源转换的设备之一,其排烟热损失经常占到70%以上。为了提高能源利用率,减少热损失,余热回收技术应运而生。然而,换热设备低温腐蚀等问题一直没有得到解决,当受热面壁温低于烟气酸露点时,硫酸蒸汽会在受热面上凝结,从而对金属产生强烈的腐蚀。根据MarketsandMarkets最近公布的报告,预计到2021年全球余热回收市场可达到658.7亿美元,而传统换热设备受金属腐蚀、设备材料不良、操作不规范等因素影响,寿命大概在3～4年,其中90%的设备损坏是因腐蚀所致,每年国内因此而额外支出的费用近百亿元。因此,开发一种新型高导热、耐腐蚀的换热材料成为解决上述问题的关键,对社会可持续发展和保护环境具有重大意义。首先,分析低温露点腐蚀的基本原理及影响因素。根据换热设备材料要求,选择具有高导热、耐腐蚀的沥青基碳纤维作为附着层,制备一种新型碳纤维增强碳钢层合板。利用HotDisk TPS2500热常数分析仪检测其热导率,在保持实验酸量与酸浓度的条件下,设计以温度为应力的加速寿命实验。获得新型材料腐蚀变化和热导率的实验数据,分析了实验温度、实验时长、材料尺寸对碳纤维增强碳钢层合板性能的影响,结果表明实验温度提高会加速层合板腐蚀进程,碳纤维复合层增加对腐蚀有延缓作用,但同时导致导热率下降。其次,在获得碳纤维增强碳钢层合板的腐蚀变化、热导率的实验数据的基础上,分别建立基于阿伦尼乌斯方程和传热学公式的使用寿命和热导率预测模型,并对两种模型的预测结果与实测值进行比较,结果表明两种模型较好的反应了碳纤维增强碳钢层合板的性能变化趋势,其中1mm/0.5mm碳纤维/碳钢层合板材料浸泡在70℃、50%浓度的稀硫酸溶液的条件下的寿命约为7.72年,热导率模型预测与实测结果整体偏差在±3%范围内,模型预测可靠,精度较高。最后,以C#为软件开发平台,MATLAB为核心设计工具,开发了一个碳纤维增强碳钢层合板性能预测软件,该软件具有预测碳纤维层合板材料的使用寿命、热导率和综合性能指标功能,可为烟气换热设备材料在设计选择过程中提供一定的理论参考。