火電廠給水系統金屬的腐蝕與防止

盧永云

論文摘要：火電廠鍋爐給水系統包括凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、省煤器和疏水箱等。在給水系統中流動的水雖然比較純凈，但其中往往含有一定量的氧和二氧化碳，這兩種氣體常常是引起給水系統中金屬腐蝕的主要因素。給水系統的腐蝕，會影響鍋爐及熱力系統的安全經濟運行，發生在金屬表面的均勻腐蝕，雖不致立即使運行發生故障，但會縮短熱力設備的使用年限。給水系統的腐蝕產物若被帶入鍋爐，則會污染鍋爐水，引起鍋爐內部結垢和腐蝕，影響鍋爐的安全運行。由于給水系統金屬腐蝕的危害性很大，所以防止系統的金屬腐蝕是一項重要的工作。在給水系統中發生的大都是電化學腐蝕，本文著重講述給水系統腐蝕種類、機理、特征，以及給水系統金屬腐蝕的防止。

火電廠給水系統包括汽輪機凝結水、加熱器疏水的輸送管道和加熱設備，其中包括凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、省煤器和疏水箱等。在給水系統中流動著水，一般是比較純凈的，在這里通常不會因鹽類從水中析出而在管壁上形成沉積物，可能發生的故障是金屬的腐蝕。給水系統中各種設備和管道大都是碳鋼制成的。金屬腐蝕按其機理可分為電化學腐蝕和化學腐蝕兩類。給水系統中的腐蝕都屬于電化學腐蝕。 電化學腐蝕概論（1）原電池。鋅棒溶解成Zn離子進入溶液，而溶液中的Cu析出在銅棒上。發生如下反應： 鋅棒：Zn→Zn+2e 銅棒：Cu+2e →Cu （2）腐蝕微電池：在這個腐蝕電池中，Fe為陽極，H為陰極。整個過程是由陽極過程和陰極過程組成的，其反應為： 陽極： Fe-2e → Fe?陰極： 2H+2e→2H → H↑ 金屬遭到電化學腐蝕，大都是由于微電池作用的結果。給水系統中主要發生的腐蝕有溶解

氧腐蝕和二氧化碳腐蝕。這兩種腐蝕均屬于電化學腐蝕。

在給水系統中最易發生的是鋼材受到水中溶解氧的腐蝕。給水中氧腐蝕屬于電化學腐蝕，鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕電池。陽極Fe-2e→Fe，陰極O+2HO+4e→4OH。在這里溶解氧起陰極去極化作用，是引起鐵腐蝕的因素。這種腐蝕稱為氧去極化腐蝕，或簡稱氧腐蝕。腐蝕特征為：局部腐蝕或潰瘍腐蝕，在鋼鐵表面形成許多小型鼓包，顏色由黃褐色到磚紅色不等。?腐蝕部位：在給水系統中會發生氧腐蝕的部位，決定于水中溶解氧的含量和設備的運行條件。通常，最易發生氧腐蝕的部位為給水管道、省煤器、疏水系統和補給水輸送管道。凝結水系統不易發生氧腐蝕。

二氧化碳腐蝕原理：當水中有游離CO存在時，水呈酸性，反應見下式：CO+HO=H+HCO，由于水中H含量的增多，H就會得到電子而生成氫氣，其反應為：2H+2e=H↑。鐵則失去電子而被腐蝕，其反應為：Fe =Fe+2e。?二氧化碳溶于水中雖然只呈弱酸性，但隨著反應的進行，消耗掉的氫離子會被弱酸繼續電離所補充，因此pH值就會維持在一個較低的范圍內，直至所有的弱酸電離完畢。腐蝕特征：游離CO腐蝕產物都是易溶的，在金屬表面不易形成保護膜，所以腐蝕特征是金屬均勻地變薄，這種腐蝕會使大量鐵的產物帶入鍋內，引起鍋內結垢和腐蝕。腐蝕部位：在熱力系統中最容易發生游離CO腐蝕的部位是凝結水系統、疏水系統，這些部位會發生游離CO腐蝕，除氧后的設備中也會發生游離CO腐蝕。

為了防止給水系統金屬的腐蝕，通常采用的方法是除掉給水中的溶解氧，并且提高給水的PH值。使用這種方法時，常在給水中加入氨和聯氨。給水除氧通常采用熱力除氧和化學除氧兩種方法。（1）?給水熱力除氧原理：依據亨利定律，任何氣體在水中的溶解度與此氣體在氣水界面上的分壓成正比。在敞口設備中將水溫升高時，各種氣體在此水中的溶解度將下降，這是因為隨著溫度的升高，氣水界面上的水蒸氣分壓增大和其他氣體的分壓降低的緣故。當水溫達到沸點時，它就不再具有溶解氣體的能力，因為此時氣水界面上的水蒸氣的壓力和外界壓力相等，其他氣體的分壓都為零，各種氣體均不溶于水。所以，水溫升至沸點會促使水中原有的各種溶解氣體都分離出來，這就是熱力除氧所依據的原理。熱力除氧不僅可以去除水中的氧還可以去除水中其他的各種溶解氣體。因此熱力除氧器也可稱為熱力除氣器。熱力除氧器按照其進水方式的不同，可以分為混合式和過熱式的兩類。熱力除氧器按其工作壓力不同分為真空式、大氣式和高壓式。按其結構分為淋水盤式、噴霧填料式。除氧器的除氧效果是否良好，決定于設備的結構和運行工況。水應加熱至沸點，解吸出來的氣體應能通暢地排走，送人的補給水量應穩定，并列運行的各臺除氧器負荷應均勻。（2）給水化學除氧原理：化學除氧主要是通過加入聯氨來實現的。聯氨是一種還原劑，特別是在堿性溶液中，它是一種很強的還原劑，可將水中的溶解氧還原：NH+O→N+2HO。聯氨除氧的合理條件為：150℃以上的溫度，PH值為911的堿性介質和適當的NH過剩量。 2.調節給水PH值：調節PH值為8.89.3范圍是最好的給水PH值。主要通過加氨來實現 原理：氨溶于水稱為氨水，呈堿性，其反應如下：NH+HO→NHOH.我廠目前采用的就是氨和聯氨聯合處理方法。聯氨具有揮發性、有毒、易燃燒，所以在保存、輸送、化驗各方面一定注意安全，嚴格按照操作規程執行。除了使用聯氨以外，還有應用催化聯氨進行除氧的。還有一些有機除氧劑，如碳酰肼、肟類除氧劑、異抗壞血酸、羥胺類化合物。

為了防止給水對金屬的侵蝕性，除了消除其含氧量外，還必須調節給水的PH值。因為隨著水的PH值增大，鋼鐵的腐蝕明顯減少。調節給水PH值的方法是在給水中加氨或胺。給水加氨處理原理：氨溶于水稱為氨水，呈堿性其反應式為NH+HO→NHOH，給水PH值過低的原因是它含有游離CO所以加NH就相當于用氨水的堿性來中和碳酸的酸性。NHOH+HCO→NHHCO+?HO，?NHOH+?NHHCO→（NH）CO+?HO.氨是一種受熱不會分解并易揮發的物質，被中和的CO也是揮發性的物質。但這兩種物質的分配系數有很大的差別，CO的分配系數遠遠大于氨的分配系數。用氨處理時會出現某些地方NH過多，而另一些地方NH過少的矛盾，因此不能用氨處理作為解決給水因含有游離CO而PH值過低的唯一措施，應該首先盡可能地降低給水中的碳酸鹽含量，再進行加氨處理才有好的效果。氨處理使用的藥品有液氨，氨水等。因為NH有揮發性，不論在熱力系統的哪一部位都可使整個系統有氨。通常把氨水或液氨加在補給水、給水或凝結水中，也可將氨和聯氨一起加在除氧器出口的給水中。不同機組所要求的PH值范圍有差異，所以加氨量要根據運行調整試驗來確定。多年的運行經驗證明，用氨調節給水的PH值，其效果是比較好的。使用自動調節系統加氨處理，給水基本上可以維持在規定的PH值范圍內，在減輕熱力系統金屬腐蝕的同時，還由于水汽系統中的含鐵量和含銅量的降低，而減少了鍋爐內沉積物的量。

給水系統的腐蝕，會影響鍋爐及熱力系統的安全經濟運行。比如省煤器因腐蝕而穿孔和給水泵葉輪的腐蝕損傷等，都會造成事故停爐，發生在金屬表面的均勻腐蝕，雖不致立即使運行發生故障，但會使熱力設備提前報廢，縮短其使用年限。給水系統的腐蝕產物若被帶入鍋爐，則會污染鍋爐水，引起鍋爐內部結垢和腐蝕，影響鍋爐的安全運行。由于給水系統金屬腐蝕的危害性很大，所以防止系統的金屬腐蝕是一項重要的工作。為了防止給水系統的金屬腐蝕，除了加氨和聯氨降低給水溶解氧和二氧化碳腐蝕外，保證給水水質也是至關重要的。保證給水水質的方法有：（1）減少熱力系統的水、汽損失，降低補給水量;（2）采用合理的和先進的水處理工藝，制備優良的鍋爐補給水;（3）防止凝汽器泄漏，避免凝結水污染。（4）對給水和凝結水系統采取有效的防腐措施，減少熱力系統的腐蝕;（5）作好停備用保護工作，減輕熱力系統的腐蝕。為了獲得良好的給水水質，作為化驗員的我，日常監督以下給水項目（1）硬度。目的是防止鍋爐給水系統生成鈣、鎂水垢，并且減少爐內磷酸鹽處理的加藥量，?避免在鍋爐水中產生大量水渣。（2）油。給水中有油，進入爐內后會附著在爐管管壁上并受熱分解，危及鍋爐安全。在鍋水中吸附水渣而形成漂浮態，促進泡沫生成，引起蒸汽質量劣化。含油的細小水滴被蒸汽攜帶到過熱器，會導致過熱器管生成沉積物而損壞。（3）溶解氧。目的是為了防止給水系統和省煤器發生溶解氧腐蝕，同時也為了監督除氧器的除氧效果。（4）聯胺。監督給水中的過剩聯胺量，保證除氧效果，并消除因發生給水泵不嚴密等異常情況而偶然漏入給水中的溶解氧。（5）pH值。為了防止給水系統的腐蝕，保證一定的堿性范圍，而又不使含氨量過多必須監督pH值。（6）總CO。防止系統中鐵、銅腐蝕產物增大。（7）全鐵、全銅。防止爐管生成鐵垢、銅垢，監督全鐵、全銅，也是評價熱力系統腐蝕情況的依據之一。發現異常，及時匯報，及時調整，確保給水水質良好，最大限度減少給水系統的腐蝕，確保機組安全穩定運行。