某臺燃氣蒸汽鍋爐腐蝕問題淺析

別爾蘭·賈納依汗

（新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

0 引言

2020年7月筆者對某酒店一臺型號為WNS3-1.25-YQ燃氣蒸汽鍋爐進行定期內部檢驗。該爐于2011年10月投入運行，主要為酒店洗衣房提供蒸汽，并通過換熱為客房供應熱水，使用頻率較高。檢驗過程中發現，火側二回程煙管十一根用戶已自行封堵，詢問相關維修資料未能提供，繼續溝通得知這些煙管為運行過程中泄露，用戶為保證酒店內部蒸汽及熱水的正常使用，簡單封堵處理后繼續運行。通過水側人孔宏觀檢驗煙管外側及回燃室，發現煙管及回燃室可見部位不同程度堆積水垢，且水垢均在2mm以上。回燃室平直段與回燃室前管板連接處可見部位不同程度腐蝕，最大腐蝕坑長約90mm，寬約70mm，深約10mm。查閱該爐強度計算書，該回燃室材質為Q345R，公稱壁厚為20mm，最小需要壁厚為18.18mm，已不滿足最小需要壁厚的要求，屬于重大安全隱患，不滿足繼續運行的條件。隨后，現場為該企業出具了特種設備檢驗聯絡單，責成其停爐，對缺陷進行整改。最大腐蝕坑尺寸形貌如圖1所示。

圖1 回燃室最大腐蝕坑尺寸形貌

1 原因分析

后期，筆者對該企業歷年相關內部外部檢驗報告、水質分析報告進行了查閱，發現以下問題：

（1）無持證水化驗人員，水化驗記錄不完善；

（2）2018～2020年水質分析報告中多項指標不合格；

（3）水側結垢及腐蝕坑已存在多年，使用單位并未進行處理；

（4）該爐前期已因腐蝕，導致煙管泄漏，對大量煙管進行了更換。

歷年水質不合格指標情況如表1所示。

表1 某酒店歷年水質分析不合格指標

堿度表示水中能與強酸發生中和作用的堿性物質（弱酸鹽類）的含量。鍋水全堿度由氫氧根堿度、碳酸根堿度、碳酸氫根堿度及其他一些弱酸鹽類構成，通常鍋水中前三者不能共存，只有氫氧根堿度和碳酸根堿度[1]。鍋水堿度的作用一方面是可以消耗給水的硬度；另一方面，當碳酸根離子、氫氧根離子等維持最佳比例，可以在鍋爐受熱面形成“保護膜”。原水中的鈣鎂離子，經過鈉離子交換器，被置換為碳酸氫鈉，碳酸氫鈉進入鍋爐后分解為碳酸根和氫氧根，并且隨著鍋水濃縮，使鍋水維持一定的堿度，如堿度過高，可通過科學排污降低。因此通過合理的控制堿度能夠有效減少結垢甚至腐蝕。

當給水硬度過高，鈣鎂離子與碳酸根結合并沉淀形成水垢，此過程消耗了鍋水的堿度，在缺少碳酸根堿度的氛圍，鈣鎂離子與硫酸根、硅酸根等形成硫酸鈣、硅酸鈣等水垢。若給水仍殘余硬度，堿度繼續下降，結垢速率也隨之增加。隨之而來的便是垢下腐蝕等問題。從水質分析數據來看，該酒店18年至今給水硬度從未達標，造成結垢是必然，另一方面腐蝕、減薄、泄露等問題還會對鍋爐的安全運行造成影響。

2 相關建議

結垢會降低換熱效率，增大能源消耗，增加運營成本。孫小明[2]對工業鍋爐水垢對節能的影響進行了分析，發現臥式內燃鍋爐水垢厚度與燃料消耗的增加量成線性關系，2mm水垢會使其增加4%的燃料消耗量。假設該酒店因鍋爐內部水垢，燃料消耗量僅增加了1%，根據1噸出力大約消耗75方天然氣的經驗值，一方商用燃氣價格為2.2元，鍋爐每日運行12h，該酒店3臺3噸燃氣蒸汽鍋爐，每月增加成本為5000余元，一年將增加成本近六萬余元。另一方面如結垢造成鍋爐部件腐蝕、泄露、裂紋及變形等缺陷，不僅損傷了鍋爐，對鍋爐安全運行造成威脅，還需要人力、物力、財力進行維修，不但縮短了鍋爐的運行時間， 同時也增加了檢修費用，經后期了解，筆者檢驗的該鍋爐維修費用近三萬元。筆者與同事共同對烏魯木齊市工業鍋爐水質進行了調查分析，發現該地區鍋爐水源水硬度基本在3～5mmol/L[3]，通過鈉離子交換器進行水處理，完全能夠滿足要求，因此該酒店首先應從水處理設備入手，將水質指標控制在標準值要求的范圍內。其次，應加強鍋爐的運行管理、對鍋爐運行參數監控及控制，由持證水處理人員，定期對水質進行化驗監控，采取有效的手段對水質進行控制，不僅能夠保證鍋爐安全運行，還能避免前文所述各項經濟損失。

3 結語

鍋爐水質往往因為對鍋爐的影響周期較長，容易被管理人員忽視，加之管理人員為節省水質管理的人工成本、物料成本，對水質的重要性認識不足，導致管理制度不完善，水化驗不正確或無水化驗，水處理設備配置不合理或運行不正常。然而，合格的水質是鍋爐安全、節能、高效運行的前提，如文中所述不合格的水質會導致鍋爐受熱面嚴重結垢甚至腐蝕，鍋爐換熱效率降低，致使鍋爐熱效率降低，嚴重時還會降低承壓部件的強度而發生安全事故。因此，完善鍋爐房管理制度、水質管理制度并實施，由持證水化驗人員定期對鍋爐各項水質進行監控，并采取有效的措施將各項指標控制在標準要求的范圍內，才能保證鍋爐的安全與節能運行，繼而更好的為生產及生活服務，取得更好的經濟效益。