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锅炉系统的氧腐蚀

作者 :本站编辑更新时间:2015-1-26

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必须对锅炉给水进行除氧。

锅炉给水中溶解氧分别以化学腐蚀,电化学腐蚀,氧浓

差腐蚀等形式对锅炉本体或系统造成腐蚀,特别是在疏松的

水垢下、水渣沉积处、缝隙处及应力不稳定处易发生腐蚀,造

成溃疡穿孔等。对金属强度破坏十分严重,是影响锅炉安全

运行及使用寿命的重要因素。因此,锅炉给水中的溶解氧必

须达到国家标准规定的要求,尽可能地降低给水中的溶解氧

含量。锅炉压力越高,溶解氧所允许值越低,而热力除氧,解

吸除氧的作用是有限的,锅炉深度除氧应辅以化学除氧。

化学除氧是在给水中加入能与氧反应而减少水中溶解

氧的化学药剂,是水中溶解氧含量降低的一种十分有效的方

法。理想的除氧剂应具备以下条件:首先是与溶解氧反应快,

其次是除氧剂本身无害,三是有使金属表面钝化的作用,四

是对生产人员健康影响小,五是便于操作控制。

目前我国的锅炉只有一半左右有除氧措施,而除氧方式

大多以热力除氧为主,少部分以化学除氧和其它方法除氧。

有很大一部分锅炉,特别是中小型低压锅炉没有除氧设备,

使锅炉和系统产生氧腐蚀,严重影响了锅炉的使用寿命和安

全运行。因此,锅炉给水除氧势在必行,必须引起高度重视。

锅水中影响腐蚀速度的主要因素有:一是水温;二是水的PH

值;三是水的含盐量;四是水中溶解氧浓度。水的PH值越

高,溶解氧的浓度越低、溶解固形物浓度越低,是减小腐蚀速

度的关键因素,其中以除去水中氧为主要手段。

锅炉水除氧方法分为:热力除氧、真空除氧、化学除氧、

铁屑除氧、解吸除氧、树脂除氧及新型除氧剂除氧等几种方

法。现简要介绍如下:

一、热力除氧

原理是根据亨利定律,任何气体在水中的溶解度与在气

水界面上的气体分压及水温有关,温度越高,水蒸气的分压

越高,而其它气体的分压则越低。当水温升高至沸腾时,其它

气体的分压为零,则溶解在水中的其它气体也等于零。这种

方法操作简单。缺点是对喷射泵、加压泵等关键设备要求较

高。

二、真空除氧

其原理与热力除氧基本相同,利用压力降低水的沸点也

降低的特性,即在大气压为零,水处于沸腾状态而使水中的

溶解氧析出。由于14MW以上的热水锅炉出水温度低于蒸汽

锅炉的进水温度而很少采用这种方法除氧。

三、铁屑除氧

在水温较高的情况下,新鲜的铁屑(无氧化膜)与水中的

溶解氧发生反应生成铁的氧化物,进而除去溶解氧的过程。

该方法装置简单、投资小,但除氧效果不佳,目前已很少采

用。

四、解吸除氧

基本原理还是亨利定律,即氧在水中的溶解度与所接触

的气体中分压成正比。只要把欲除氧的水与脱氧的气体强烈

混合,则溶在水中的氧将大量扩散到该气体中,从而达到除

去水中溶解氧的目的。该方法可低温除氧,不需化学药剂,投

资少。缺点是除氧效果不稳定。

五、树脂除氧

基本原理是在除氧器内氧化还原树脂与水中溶解氧反

应生成除氧水。树脂失效后用水合肼再生。但该方法产生的

蒸汽和热水均不允许与饮用水和食物接触,且投资和占地均

较大,不宜在工业锅炉上推广使用。

六、化学除氧

化学除氧是把化学药剂直接加入锅炉或热水管网中,与

水中氧直接反应而除去溶解氧的过程。该方法操作简单,效

果稳定,除氧较为完全,是广泛采用的除氧方法之一。但缺点

是费用较高,有些药剂有毒,故选用时应综合考虑。该方法加

药要有加药装置。

七、新型除氧剂

从健康和安全考虑,国外开发了一些新型除氧剂。新型

除氧剂具有除氧程度高、速度快、低毒或无毒、适用范围广、

使用方便、成本适宜等特点。目前国外常用的除氧药剂品种

有:羟胺、碳酞肼、对苯二酚、二羟基丙酮、异抗坏血酸、氨基

胍化合物等,有些药剂目前已被国内一些厂家使用,效果较

为理想。国内对新型除氧剂的研究开发应用日益受到科研单

位、生产厂家和使用单位的重视和关注,一些药剂的生产和

使用,已与发达国家基本同步。

总之,锅炉防腐已成为锅炉行业一个十分重要的课题,

每年国家都投入大量的资金进行此项工作的研究,相信在不

久的将来,高效廉价环保的防腐设备和药剂一定会很快面

世。

(呼伦贝尔市锅炉压力容器特种设备检验所)


防止工业锅炉氧腐蚀技术

陈光柱

工业锅炉

2009-04-20

0 引言

工业锅炉的腐蚀主要有:氧腐蚀、析氢腐蚀、应

力腐蚀、运行腐蚀、汽水腐蚀、铜管的脱锌和锅炉受

热面烟气侧的高低温腐蚀。其中氧腐蚀是工业锅炉

中常见的一种腐蚀,氧腐蚀不但直接破坏受到氧腐

蚀的部位,而且其腐蚀产物带入锅炉系统还会结垢,

附在金属管壁上,容易引起垢下腐蚀,对工业锅炉的

危害极大。

1 氧腐蚀成因

工业锅炉的金属氧腐蚀一般与下列因素有关:

溶解氧、pH值、水温、水质、热负荷和水流速度等,但

溶解氧和pH值是最重要的两个影响因素。锅炉的

金属氧腐蚀属于电化学腐蚀,其成因是:锅炉内壁和

钢管内壁的氧化铁保护膜因水质恶化和热力等原因

部分被破坏,在露出的钢表面水和保护膜表面之间

形成局部电池,铁从阳极析出。溶解析出的铁离子

Fe2+在存在溶解氧的情况下,进一步氧化成氢氧化

铁(Fe(OH)3)。腐蚀产物呈沉淀物状堆积在阳极

上,在沉淀物内的氧浓度和覆盖在阴极表面上水的

氧浓度之间有一个浓度差,产生氧浓差电池。作为

阳极部位的铁被逐步溶解,加剧了金属表面的腐蚀,

降低了锅炉的使用寿命。其电化学反应方程如下:

Fe→Fe2++2e

2H2O+O2+4e→4OH-

2Fe+2H2O+O2→2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3

Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe3O4+H2O

铁是一种中等活泼的金属,而氧单质的化学活

性很强。在溶解氧存在的中性水或中性水溶液中,

金属腐蚀是一个氧化还原反应。金属(例如铁)发

生氧化,氧则被还原。锅炉的管壁会逐渐溶解变薄,

当不能承受炉内巨大的压力时就容易发生爆管,损

害锅炉设备,这不仅会大大降低锅炉的使用寿命,而

且会带来安全隐患,有可能造成安全事故。

2 运行中工业锅炉的氧腐蚀特征及防止

2. 1 部位及特征

氧腐蚀在安装、运行和停运期间都可能发生。

锅炉在运行和停运时的氧腐蚀尤为突出。运行中锅

炉通常在给水管道、省煤器、补给水管道、疏水系统

的管道和水箱部位易发生氧腐蚀。凝结水系统也可

能发生氧腐蚀但程度较轻。钢的氧腐蚀特征是在被

腐蚀的表面形成许多大小不一的鼓包。鼓包表面的

颜色从黄褐色到砖红色不等。表层下的腐蚀产物是

黑色粉末状的。如果除掉这些腐蚀产物,可以看到

金属表面上有腐蚀坑。主要是由于在腐蚀产物膜下

形成缺氧的活化阳极区,外部富氧阴极区,构成了充

气不同的电池,形成电化学腐蚀,导致腐蚀产物下形

成蚀坑。

2. 2 影响氧腐蚀的因素

2. 2. 1 水中溶氧含量的影响

有关资料介绍,当水中溶氧含量为0. 1~0. 5

mg/L时是抑制腐蚀,在含氧量大于0. 1 mg/L时,腐

蚀速度有所增加,氧是给水系统中起腐蚀作用的主

要原因。当锅炉运行正常时,给水中氧<0. 1 mg/L

对锅炉本体不会产生严重腐蚀。但当除氧器运行不

正常时水中溶解氧可能进入锅炉本体,造成汽包和

下降管的腐蚀,但水冷壁管一般不会有氧腐蚀。疏

水系统由于通大气,而且疏水管道有时也无水,充满

空气,因此,腐蚀比较严重。

2. 2. 2 pH对氧腐蚀的影响

工业锅炉在运行中,蒸汽中可能含有少量CO2

或其他酸性物质,而凝结水系统和疏水系统中也可

能同时存在O2和CO2,这样使水的pH降低,就会

增加钢的腐蚀。

2. 2. 3 水温对金属腐蚀的影响

一方面,在封闭系统温度增高时,氧的扩散速度

增加,氧腐蚀速…… 职称论文发表网http://www.issncn.com 职称论文发表网http://www.issncn.com


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