孫 雄（神華準能黑岱溝實業(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或給水除氧不達標或停爐保養(yǎng)工作不及時、不徹底或方法、方式不當導致鍋爐受壓部件嚴重腐蝕的較多，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，影響了設備的安全運行。由此可見，鍋爐既應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 反應機理

1.2.1 反應方程式

從上面的反應方程式（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并沒有停止，繼續(xù)反應方程式為：

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

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?？?就會加速腐蝕。（2）當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，從密封不嚴處帶入的氧氣就越多。例如，神華準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，除了增加相應臺數(shù)的除氧設備，還必須采取相應的措施。增加相應臺數(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） 結生水垢。水垢能導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，科學排污，嚴格監(jiān)督。2）合理投放水處理藥劑。（2）做好排污工作。（3）采用合理的鍋爐設計和安裝方案為了防止鍋爐氧腐蝕，鍋爐的設計和安裝應比較合理，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，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法，此方法在鍋爐鍋筒內(nèi)形成一種保護膜，起到防氧腐蝕的作用。（5）提高檢修精度。合理的檢修，增加鍋爐設備及鍋筒及輔助設備的的密封程度，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。當氧起鈍化劑作用時，氧的存在是降低腐蝕速度的。并可以達到保護的目的。中性處理對條件的要求比較嚴格，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，汽包爐的爐水電導率隨著水的蒸發(fā)而提高，這樣，電導率不能維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。（7）給水的有機化學反應。給水絡合處理后，只生成鐵的絡合物，它分解以后可以在金屬表面生成Fe3O4保護膜。從而達到防止鍋爐氧腐蝕。（8）降低鍋水水流速度。水流速度快慢直接影響氧氣的進入鍋筒的含量，水流速度和氧氣的進入含量成正比。（9）增加相應臺數(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)中的氧應當迅速得到清除，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。管道腐蝕嚴重時，甚至會發(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)標準＞＞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備涉及一種用熱力方法除氧的裝置防止鍋爐等熱力設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內(nèi)部能量循環(huán)裝置，同步通斷控制裝置，保證熱力設備安全、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構設計簡單，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水溫度和除氧器負荷波動影響，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，適應性強，屬于節(jié)能環(huán)保型先進產(chǎn)品。

（5） 真空一體化除氧器優(yōu)點:不結垢，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：解吸除氧設備小，制造輕易，耗鋼材，投資低；操作方便，運行可靠；

不用化學藥品，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，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 化學方法

化學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。其化學反應如下：

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

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

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

（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)標準（GB1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準＞＞）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

技術特點：海綿鐵除氧器采用的技術及工作原理有以下特點：可在常溫下實現(xiàn)除氧，進水無需加熱；系統(tǒng)可隨時供水，可不需準備時間，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)標準；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標；還會增加鍋爐水含鹽量，導致排污量增大、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。

4 結束語

鍋爐和循環(huán)水設施的防腐是世界性一大難題，每年由于腐蝕而造成的經(jīng)濟損失高達數(shù)十億美元，在各種腐蝕當中以氧腐蝕最為嚴重，降低和去除水中的溶解氧是防止鍋爐和管道等熱力設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，保證了設備的安全經(jīng)濟運行。本人從事二十多年的水處理技術管理工作，積累了一些鍋爐防腐工作的經(jīng)驗和技術，為了能是鍋爐安全經(jīng)濟運行，達到節(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術領導們共同攜手，早日完成防氧腐這一難題。

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