鍋爐氧腐蝕產(chǎn)生的原因及措施

孫 雄（神華準(zhǔn)能黑岱溝實業(yè)公司,

鍋爐氧腐蝕產(chǎn)生的原因及措施

孫 雄（神華準(zhǔn)能黑岱溝實業(yè)公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

鍋爐因運行操作不當(dāng)或給水除氧不達(dá)標(biāo)或停爐保養(yǎng)工作不及時、不徹底或方法、方式不當(dāng)導(dǎo)致鍋爐受壓部件嚴(yán)重腐蝕的較多，其中大多數(shù)是熱水鍋爐，鍋爐的腐蝕，不僅縮短了鍋爐的使用壽命，影響了設(shè)備的安全運行。由此可見，鍋爐既應(yīng)加強給水除氧和運行操作，又要注重鍋爐停用期間的保養(yǎng)。只要做好這三項，就能保證鍋爐安全經(jīng)濟運行。

鍋爐；氧腐蝕；產(chǎn)生；原因；措施

1 鍋爐氧腐蝕產(chǎn)生的原因

1.1 氧腐蝕的范疇

從歷年來分析鍋爐降低使用壽命和加大檢修量，增加生產(chǎn)成本的主要原因是因為鍋爐的氧腐蝕。

1.2 反應(yīng)機理

1.2.1 反應(yīng)方程式

從上面的反應(yīng)方程式（1），（2），（3）（4）可以判定出由單質(zhì)的鐵變成和紅褐色的鐵的膠體。使鍋爐本體發(fā)生腐蝕。

1.2 鍋爐停用期間的氧腐蝕發(fā)生的原因

停爐期間，鍋筒內(nèi)的水蒸氣和氧氣和鐵的反應(yīng)并沒有停止，繼續(xù)反應(yīng)方程式為：

從上述(5), (6) ,(7)反應(yīng)方程式就可以表明鍋爐本體和受壓部件的嚴(yán)重腐蝕。

1.3 氧腐蝕產(chǎn)生的影響因素：

1.3.1 氧的濃度

在發(fā)生氧腐蝕的條件下，隨著氧的濃度增加，加快金屬腐蝕速度。

1.3.2 鍋爐鍋水PH值的影響：

（1）當(dāng)鍋爐鍋水的PH＜4，腐蝕速度猛增，主要是氫離子去極化加速了腐蝕速度。（2）當(dāng)鍋爐鍋水的4＜PH＜10，腐蝕速度幾乎為零，溶解氧的濃度沒有改變。（3）當(dāng)鍋爐鍋水的10＜PH＜13，金屬腐蝕速度和抑制腐蝕的速度基本相等。停止對金屬的腐蝕。（4）當(dāng)鍋爐鍋水的PH＞13，腐蝕產(chǎn)物變成可溶性HFeO2-,,加劇了腐蝕速度。

1.3.3 鍋爐爐水流速的快慢對鍋爐腐蝕有很大：

（1）當(dāng)鍋爐鍋水的水流速度≥10m/S,這時水中的各種物質(zhì)擴散的非常快,就會加速腐蝕。（2）當(dāng)鍋爐鍋水的水流速度≤0.2m/S,這時水中的氣體就會析出,一部分氣體會附著在金屬壁上,附在金屬壁上的氣體會加速金屬氧腐蝕。（3）水流速度很慢時,就會造成各種雜質(zhì)在爐內(nèi)發(fā)生沉積,還由于爐水一般含鹽量高,從而會加速腐蝕。（4）鍋爐的補水量增大。補水量和除氧效果是成反比的，補水量越大，從密封不嚴(yán)處帶入的氧氣就越多。例如，神華準(zhǔn)能黑岱溝供熱車間在供熱期間的三臺循環(huán)硫化床熱水爐的每小時補水量是60T。要想保持鍋爐不腐蝕，除了增加相應(yīng)臺數(shù)的除氧設(shè)備，還必須采取相應(yīng)的措施。增加相應(yīng)臺數(shù)的熱交換器。

2 金屬氧腐蝕對安全生產(chǎn)造成很大的不利因素：

2.1 氧腐蝕對鍋爐安全運行的危害

（1）使金屬表面變薄和粗糙。（2） 結(jié)生水垢。水垢能導(dǎo)致垢下金屬腐蝕鍋爐受熱面內(nèi)有水垢附著的條件下 , 從水垢的孔、縫隙滲入的鍋水 , 在沉積的水垢層與鍋爐受熱面之間急劇蒸發(fā)。在水垢層下 ,鍋水可被濃縮到很高濃度。其中有些物質(zhì)在高溫高濃度的條件下會對鍋爐受熱面產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕 。為了鍋爐安全經(jīng)濟運行，除氧是尤為重要的。

2.2 鍋爐氧腐蝕的防止

為了遏制和預(yù)防氧腐蝕必須做到以下幾點建議：

（1）做好鍋爐鍋內(nèi)水處理工作。只有做好鍋爐水處理工作，才能保證鍋爐能夠安全、經(jīng)濟、可靠而穩(wěn)定運行。1) 鍋內(nèi)水處理工作的方針:對癥下藥，量水投藥，科學(xué)排污，嚴(yán)格監(jiān)督。2）合理投放水處理藥劑。（2）做好排污工作。（3）采用合理的鍋爐設(shè)計和安裝方案為了防止鍋爐氧腐蝕，鍋爐的設(shè)計和安裝應(yīng)比較合理，以保證鍋爐運行時管壁溫度和水循環(huán)的狀況符合要求（4）做好鍋爐啟停運保養(yǎng)工作。要想在停止運行期間的鍋爐做好防止氧腐蝕保護(hù)，常用的最佳停止運行期間防止氧腐蝕方法有停爐十八胺保護(hù)法，此方法在鍋爐鍋筒內(nèi)形成一種保護(hù)膜，起到防氧腐蝕的作用。（5）提高檢修精度。合理的檢修，增加鍋爐設(shè)備及鍋筒及輔助設(shè)備的的密封程度，對鍋爐的氧腐蝕起到很大的抑制作用。（6）補給水微調(diào)至中性。補給水微調(diào)至中性腐蝕速度上升。當(dāng)氧起鈍化劑作用時，氧的存在是降低腐蝕速度的。并可以達(dá)到保護(hù)的目的。中性處理對條件的要求比較嚴(yán)格，如果控制不好，不但起不到防腐的作用，還可能引起腐蝕。中性處理只能用于直流爐，不能用于汽包爐。因為，汽包爐的爐水電導(dǎo)率隨著水的蒸發(fā)而提高，這樣，電導(dǎo)率不能維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。（7）給水的有機化學(xué)反應(yīng)。給水絡(luò)合處理后，只生成鐵的絡(luò)合物，它分解以后可以在金屬表面生成Fe3O4保護(hù)膜。從而達(dá)到防止鍋爐氧腐蝕。（8）降低鍋水水流速度。水流速度快慢直接影響氧氣的進(jìn)入鍋筒的含量，水流速度和氧氣的進(jìn)入含量成正比。（9）增加相應(yīng)臺數(shù)的熱交換熱器。

2.3 鍋爐補給水除氧的目的

在鍋爐給水處理工藝過程中，除氧是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。氧是鍋爐給水系統(tǒng)的主要腐蝕性物質(zhì)，給水系統(tǒng)中的氧應(yīng)當(dāng)迅速得到清除，否則它會腐蝕鍋爐的給水系統(tǒng)和部件，腐蝕性物質(zhì)氧化鐵會進(jìn)入鍋爐內(nèi)，沉積或附著在鍋爐管壁和受熱面上，形成難溶而傳熱不良的鐵垢，腐蝕的鐵垢會造成管道內(nèi)壁出現(xiàn)點坑，阻力系數(shù)增大。管道腐蝕嚴(yán)重時，甚至?xí)l(fā)生管道爆炸事故。

2.4 控制給水溶解氧的濃度

GB1576-2008＜＜工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)＞＞規(guī)定Ro2＜0.1mg/L.

3 除氧途徑的分析

下面介紹幾種鍋爐給水除氧的方法，提供給鍋爐給同行或從事水處理工作的人們運用。

3.1 除氧的方法

3.1.1 物理方法

常用的有：熱力除氧法；真空除氧法；解析除氧法；艾吉克脫氣膜除氧。

艾吉克脫氣膜熱力除氧器是保證電廠和工業(yè)鍋爐安全運行的重要設(shè)備涉及一種用熱力方法除氧的裝置防止鍋爐等熱力設(shè)備及管道的腐蝕和傳熱惡化，在艾吉克脫氣膜熱力除氧器中增設(shè)內(nèi)部能量循環(huán)裝置，同步通斷控制裝置，保證熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟地運行。

艾吉克脫氣膜熱力除氧器的能源節(jié)約效果非常好，同時可以在鍋爐給水泵同一地面安裝設(shè)備節(jié)省投入，蒸汽減壓裝置輸出壓力由0.02MPa改變?yōu)?.04—0.09 MPa表壓。

3.1.2 其特點

無需加強基地，普通基地即可；無需高位安裝，地面即可；無需加蒸汽。

3.1.3 真空除氧的特點

（1）真空一體化除氧器結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，占地空間小，可以低位布置。

（2）真空一體化除氧器是熱水鍋爐專用，適用于常溫水除氧，運行費用低。

（3）真空一體化除氧器不受進(jìn)水溫度和除氧器負(fù)荷波動影響，除氧器運行穩(wěn)定，除氧效果好。

（4）真空一體化除氧器使用時只需控制真空，既可間斷運行也可以連續(xù)運行，適應(yīng)性強，屬于節(jié)能環(huán)保型先進(jìn)產(chǎn)品。

（5） 真空一體化除氧器優(yōu)點:不結(jié)垢，無汽化，耗量低，除氧效果好。

（6）真空一體化除氧器操作控制方式分手動操作控制和PLC自動化控制，用戶訂貨時自己選擇。

（7） 真空一體化除氧器溶解氧含量可以控制在0.05-0.1mg/L范圍之內(nèi)。

3.1.4 熱力除氧的優(yōu)點：

（1）除氧后的水中的含鹽量不會增加。

（2）氣體溶解量也不會增加。

（3）操作控制相對輕易，而且運行穩(wěn)定，可靠，是目前應(yīng)用最多的一種除氧方法。也是最普遍的一種除氧方法。

3.1.5 解析除氧方法的優(yōu)缺點

（1）解吸除氧方法的優(yōu)點：解吸除氧設(shè)備小，制造輕易，耗鋼材，投資低；操作方便，運行可靠；

不用化學(xué)藥品，減少了環(huán)境污染；可在低溫下除氧，節(jié)約了熱能，降低了成本。

（2）解吸除氧方法的缺點：只能除去水中氧氣而不能除去其他不凝氣體，水中二氧化碳含量有所增加，給水的PH略為降低；水箱水面不能密封，有時使除氧后的水與空氣接觸從而影響除氧效果。

我公司兩個鍋爐車間均采用解析除氧。

3.1.6 樹脂除氧方法的優(yōu)缺點：

（1）樹脂除氧方法的優(yōu)點：用樹脂和氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不污染環(huán)境，操作簡單方便。

（2）樹脂除氧方法的缺點：必須采用雙罐；給水中有殘留的含氧量。

3.2 化學(xué)方法

化學(xué)方法常用的有藥劑除氧法和鐵屑除氧法（也用海綿鐵）等。

（1）鐵屑除氧。

（也用海綿鐵）此除氧法是目前最好也是最適用的一種除氧方法。

除氧原理：采用具有巨大比表面積的海綿鐵為濾料，當(dāng)含有溶解氧的水通過海綿鐵時，水中氧氣與海綿鐵發(fā)生生徹底的氧化反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)如下：

2 Fe+2H2O+O2---2Fe(OH)2

2 Fe(OH)2+H2O+2O2---2Fe(OH)3

反應(yīng)產(chǎn)物Fe(OH)3為不溶于水的松軟絮狀物，當(dāng)其積累到一定程度時，即可通過反沖洗排掉，恢復(fù)到初始的除氧能力。

（2）工作環(huán)境：

處理水量：4-50t/h 反洗強度：16-21L/m2

反洗間隔：24h 工作溫度：5-80℃

除氧速度：15-18m/h 處理前溶氧含量：6-8mg/L

工作壓力：0.15-0.5MPa 處理后溶氧含量：0.03-0.05mg/L

（3）應(yīng)用范圍：各種鍋爐、換熱器、熱力管線補水、工業(yè)循環(huán)冷卻水及油田注水。

（4）性能特點：

使用幫命長、無毒、不污染環(huán)境，出水含氧量穩(wěn)定在0.05mg/L以下，完全符合國家低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)＞＞）要求；常溫運行，無需加熱，運行成本低，克服了熱力除氧，真空除氧須加熱耗能的缺點；用量少，一般情況下除氧劑消耗量1噸水為10g；反洗頻率低，再生效果好。

（5）主要特點

技術(shù)特點：海綿鐵除氧器采用的技術(shù)及工作原理有以下特點：可在常溫下實現(xiàn)除氧，進(jìn)水無需加熱；系統(tǒng)可隨時供水，可不需準(zhǔn)備時間，也可不需要除氧水箱；除氧效果穩(wěn)定可靠，出水中溶解氧含量穩(wěn)定≤0.05mg/L，符合低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；安裝無特殊要求，克服了熱力、真空除氧必須高位安裝的不便；Ro2≤0.03mg/L。

（6）化學(xué)藥劑除氧

亞硫酸鈉除氧方法的優(yōu)缺點：

優(yōu)點：投資低；安全可靠；操作也較為簡單。

缺點：加藥量不易控制，除氧效果不可靠；給水溶解氧無法長期保證達(dá)標(biāo)；還會增加鍋爐水含鹽量，導(dǎo)致排污量增大、熱量浪費。聯(lián)氨除氧。

（7）活性炭除氧

活性炭除氧的原理：利用活性炭吸附水中的氧氣，從而達(dá)到出去補給水中的溶解氧。

活性炭除氧的優(yōu)點：操作簡單方便；價格便宜；可以做成美觀的工藝品,可根據(jù)用途的不同做成條狀，柱狀，水果狀和動物狀等多種形狀；可循環(huán)利用；

活性炭除氧的缺點：更換日期不好控制。

3.3 除氧方式比較

本人通過對上述九種除氧方式方法的分析, 我們認(rèn)為不同種的除氧方式, 其除氧效果不同。除氧方式的不同，經(jīng)濟投資也不同、環(huán)保的效果也就不同，水質(zhì)穩(wěn)定性也就不同。我們在選擇除氧方法時一定要選擇運行成本低，環(huán)保效果好，操作簡單方便，綜合比較選擇既經(jīng)濟又高效的除氧方法是我們的主旨和目標(biāo)。

4 結(jié)束語

鍋爐和循環(huán)水設(shè)施的防腐是世界性一大難題，每年由于腐蝕而造成的經(jīng)濟損失高達(dá)數(shù)十億美元，在各種腐蝕當(dāng)中以氧腐蝕最為嚴(yán)重，降低和去除水中的溶解氧是防止鍋爐和管道等熱力設(shè)施腐蝕的一種有效手段。

運行時的管理工作和停爐保養(yǎng)工作，通過提高水處理人員的專業(yè)技術(shù)能力。只有這樣，我們才能使氧腐蝕大大減弱，延長了鍋爐的使用壽命，保證了設(shè)備的安全經(jīng)濟運行。本人從事二十多年的水處理技術(shù)管理工作，積累了一些鍋爐防腐工作的經(jīng)驗和技術(shù)，為了能是鍋爐安全經(jīng)濟運行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，在鍋爐防腐方面提出了一點點建議和意見，對重大的防腐工作來說只是杯水車薪，望廣大同行和各界學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)們共同攜手，早日完成防氧腐這一難題。

[1]中小型燃?xì)忮仩t房編寫組.中小型燃?xì)忮仩t房[J].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1981.

[2]車得福，張西民，惠世恩.降低工業(yè)鍋爐NOx排放量的措施[J]，環(huán)境保護(hù)，1994(01).

[3]燃油燃?xì)忮仩t房設(shè)計手冊編寫組.燃油燃?xì)忮仩t房設(shè)計手冊[J].北京：機械工業(yè)出版社，1998.

[4]徐通模，金定安，溫龍.鍋爐燃燒設(shè)備[J].西安：西安交通大學(xué)出版社，1990.

[5]徐旭常，毛健雄，曾瑞良，陳昌和.燃燒理論與燃燒設(shè)備[J].北京：機械工業(yè)出版社，1990.

[6]韓昭滄.燃料及燃燒.第二版.北京：冶金工業(yè)出版社[J].1994.

[7]燃油鍋爐燃燒設(shè)備及運行編寫組.燃油鍋爐燃燒設(shè)備及運行[J].北京：水利電力出版社，1976.