热水锅炉腐蚀问题成因及对策探析.pdf

109李斌：热水锅炉腐蚀问题成因及对策探析/特种设备热水锅炉腐蚀问题成因及对策探析李斌（海城市锅炉压力容器检验所，辽宁海城1142 0 1）【摘要】热水锅炉的腐蚀问题一直备受关注，即使是生产厂家和型号都相同的锅炉，由于使用环境的差异，腐蚀程度也会各不相同。所造成的影响和后果也各不相同，只有深入了解腐蚀的根本成因，做到防患于未然，才能保障锅炉的安全运行以及生产的顺利进行。本文就热水锅炉腐蚀问题成因及对策展开探讨，并提出相应的防治和预防措施。【关键词】热水锅炉；腐蚀；分析【D O I编码】10.39 6 9/j.issn.1674-4977.2023.04.034Analysis on the Causes andCountermeasures of Corrosion in Hot Water BoilersLI Bin(Haicheng Boiler and Pressure Vessel Inspection Institute,Haicheng 114201,China)Abstract:The corrosion problem of hot water boilers has always been a concern,and even boilers with the same manufacturer andmodel may have varying degrees of corrosion due to differences in operating environments.The impact and consequences are alsodifferent.Only by deeply understanding the fundamental causes of corrosion and taking preventive measures can we ensure the safeoperation of boilers and the smooth progress of production.This article explores the causes and countermeasures of corrosion in hotwater boilers,and proposes corresponding prevention and control measures.Key words:hot-water boiler;corrosion;analysis1热水锅炉的腐蚀问题及成因北方冬季供暖很大一部分都在应用着热水锅炉，热水锅炉的安全运行就决定了供暖的顺利进行和百姓的安居乐业。腐蚀是热水锅炉的一个重大安全隐患，如何排除、解决就尤为重要。热水锅炉的腐蚀问题主要分为内部腐蚀和外部腐蚀两大类。1.1内部腐蚀主要有垢下腐蚀、氧腐蚀、二氧化碳腐蚀、冲刷腐蚀、酸腐蚀、碱腐蚀等。1.1.1垢下腐蚀热水锅炉的介质是水，它的来源主要是地下水，而地下水中含有大量的杂质，这些杂质中的悬浮物质及某些胶体物质可直接沉着吸附于受热面形成污垢，也有很多的溶解物质随着温度升高溶解度降低析出，沉积在锅炉内壁。北方的水质硬度较大，可以分为碳酸盐硬度和非硫酸盐硬度,水中的钙镁离子成分含量较大，成分的物质以钙镁的重硫酸盐或强酸盐为主。难以溶解的化合物析出时以水渣形式出现，如果不能及时排除就会转变为二次硬质水垢，这些形成的水垢会造成垢下腐蚀，相应地发生化学或电化学腐蚀，水垢的发生会造成锅炉内壁受热面不能被水及时冷却，而使锅炉受热面长时间超温，最终导致蠕胀变形甚至产生裂纹破裂1.1.2氧腐蚀锅炉水中的氧主要来源于未经除氧设备或者加药处理的原水或者补给水中含有的溶解氧，补给水中的氧也有可能在经过循环水泵或补给水泵供水时随着水泵的运转带进一部分氧气。氧气在潮湿的环境下与铁原子发生反应生成四氧化三110BRAND&STANDARDIZATION品牌与标准化2023年第4期铁，随着温度、湿度、含氧量及pH值的不同还会得到更复杂的腐蚀产物。1.1.3二氧化碳腐蚀补给水中的碳酸氢盐（主要来自原水或锅炉加药处理过的补给水)经过锅炉的加热升温生成CO2，一部分生成硫酸与铁原子发生化学反应生成沉渣，导致发生腐蚀。而水中的溶解氧含量、二氧化硫含量及水中的铁离子含量，在不同的条件下又相互作用造成恶性循环，导致腐蚀的加剧。1.1.4冲刷腐蚀炉水中的温度与水在锅炉中的流动速度也会造成冲刷腐蚀。1.1.5酸腐蚀锅炉在pH值小于7 的情况下，以氧离子作为去极化剂，在阴极上析出氧气就是一种酸腐蚀，有的供暖企业在锅炉运行时使用除碳器或离子交换器也会发生酸腐蚀。还有一种酸腐蚀是在锅炉进行酸洗除垢时发生的，由于置换钝化不够,或者清洗液的酸浓度过高造成酸腐蚀，氧化物和硫酸盐浓缩水解产生强酸也会造成酸性腐蚀。1.1.6碱腐蚀为了使锅炉的水质达到使用标准，就会采取往锅炉的补给水中进行加药的水处理方式，一旦使用不当会造成碱性腐蚀。通常锅炉水中的碱度不会造成碱性腐蚀，但当结有水垢、锈垢或者锅炉受热面与锅水之间有着较大的温差时，锅水中的碱度就会形成浓度梯度加之锅水的蒸发浓缩就会引起沉积物下的腐蚀。1.2外部腐蚀外部腐蚀主要有：冲刷腐蚀、化学腐蚀、高温腐蚀等。1.2.1冲刷腐蚀锅炉用煤在经过燃烧形成烟气的过程中，烟气中含有一定量的杂质颗粒，这些颗粒在经过锅炉受热面外表面时，因受锅炉鼓、引风机的影响会产生一定的流动速度，会造成冲刷腐蚀。1.2.2化学腐蚀煤中含有钠、锌等元素在燃烧时会与氧气反应生成氧化钠、氧化锌等碱性金属氧化物黏结在管壁上，煤燃烧产生三氧化硫又与氧化钠、氧化锌反应形成焦渣，而三氧化硫能穿过焦渣层与铁镁的化合物反应生成新的氧化铁造成管壁的腐蚀。硫化物在高温下生成的二氧化硫可加速腐蚀，而硫化氢又会破坏炉膛管壁的保护膜加速腐蚀。烟气中的二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮等气体在露点温度时会与水结合成酸造成腐蚀。1.2.3高温腐蚀钢铁在一定温度、压力下会与氧气发生化学反应，生成氧化亚铁、四氧化三铁，当温度高于5 7 0 C时生成的氧化亚铁会加速腐蚀。再加之烟气中的碱性金属、氧、硫等互相作用造成恶性循环，使腐蚀不断发生，导致管壁穿孔、爆管等事故的发生。2针对以上的问题解决措施2.1保持光洁的金属表面锅炉的内壁如果有水垢、氧化物、油等污物就需要采取物理或化学方法进行除油、除锈、除垢处理、恢复金属内壁的光滑整洁、减少阻力、没有水垢、锈垢等存在就不会发生垢下腐蚀，也不会发生化学、电化学腐蚀，同时水垢导热系数低，除垢后还会起到节能降耗、增加锅炉热效率的作用，在清洗完锅炉后一定要进行钝化处理使之形成保护膜保护金属表面，对于炉膛、水冷壁管等受热面要及时清灰除渣，清洁后的表面喷涂防腐材料进行保护。2.2选择适当的设备和方法进行给水除氧最经济实惠有效的方式是热力除氧，按照热水锅炉水质标准GB/T15762018工业锅炉水质，热水锅炉补给水的pH值应7,溶解氧含量应0.1mg/L。对SZS6-13-Y型燃油燃气锅炉定期排污水成分进行分析：pH值在7 9.5 之间，溶解氧0.1mg/L；对SHL6.5-13-AII型双锅筒横置式链条排锅炉的排污水成分分析：pH值在8 9 之间，溶解氧 0.1mg/L。分析结果表明，将蒸汽锅炉的排污水作为热水锅炉的补给水是完全符合要求的。但由于北方供暖企业大多是热水锅炉，所以热力除氧也不能广泛应用，现在很多单位采用化学除氧的方式进行除氧，在水中添加还原剂将水中的溶解氧还原，起到除氧的作用,常用的有氨、联铵、亚硫酸钠、新型的药剂异抗坏血酸钠等。2.3采取恰当的水处理方式采取恰当的水处理方式可以采用：机械过滤器（吸附沉渣过滤杂质胶体物质等使之成渣成垢），RO反渗透（除去给水、补给水中的大部分盐类，有机物，细菌等）,除硫器（除掉水中的CO2），离子交换器（阴阳床除去水中的阴阳离子进一步水111（编辑：李钰双）李斌：热水锅炉腐蚀问题成因及对策探析|特种设备质净化），除氧器（大多采用热力除氧），锅内加药（调整指标使之达到最佳状态）。不同的水处理方式如表1所示。表1不同的水处理方式CO,发生量/Fe腐蚀量/水处理方式供水温度/%(g/h)(g/h)钠离子交换软130955092.4058.80化，热力式除氧钠离子交换软1233.8化，非热力式除1309550194018481175.3氧或不除氧不进行任何水1175.3130950018481848处理1175.3从表中可以看出，采用钠离子交换软化及热力式除氧方式的低温水系统，不产生CO2，因此对锅炉无腐蚀。按照GB/T15762018采用锅外水处理的热水锅炉水质标准，给水：浊度 5.0 FTU;硬度 0.6 0 mmol/L;pH值(2 5 C)7.011.0;溶解氧0.10mg/L；油2.0 mg/L；全铁0.30 mg/L；锅水磷酸根5.0 50.0mg/L。严格按照GB/T1576一2 0 18 标准的指标，使水质达到相对最低状态，有效减缓结垢、腐蚀等问题的发生。2.4管理要到位加强锅炉在运行中的管理，风、煤比要适当，定期地进行除灰、除渣检查，保证锅炉用水要全部进行软化处理并且保证水质检验符合标准。锅炉停止运行后的保养工作也不可轻视，很多热水锅炉的腐蚀都是在锅炉的停炉期间发生的，各个使用单位的锅炉运行环境条件不一样，所以操作起来也尽相同，应结合本单位的实际情况进行停炉保养。很多氧腐蚀都是发生在停炉期间，停炉期间有的单位将锅炉内部的水放掉，也不进行烘干处理或者在其内部加干燥剂等措施，以为不会发生问题，但是潮湿的金属表面还是含有水分的，它们与大量的空气接触就会发生大面积的氧腐蚀，氧腐蚀的表现形式就是点状腐蚀，随着时间的推移，点状腐蚀的深度会越来越深，甚至会形成穿孔，这对锅炉的安全运行危害极大。停炉保养的方法还有很多，如：湿法保养、干法保养、充气保养、加药保养等。但是现在常用的保养方法是湿法保养，简单有效。只要保证在锅炉停炉保养期间各个阀门关闭良好，锅炉内不丢水不缺水，保证一直都是满水状态就基本不会发生腐蚀现象。各单位应根据自身情况选择适合的保养方式。2.5监督检验监督检验是对锅炉水质的一种监测方式，是对锅炉用水的预处理和处理效果的一个检验评定。只有锅炉水质合格了，才能有效减缓结垢、腐蚀的发生，才能延长锅炉的使用寿命，也能达到节能减排的效果。只有通过分析检测水质得到相关数据，才能根据此数据进行相应的处理，例如：在调整软化水设备、适当增加药物、锅炉排污等相关时段进行处理，使调整后的锅炉水质达到合格的标准。严格监管持证上岗，定时定期地进行抽查检测，保证检验数据的真实有效，才能有效避免事故的发生。3结束语对于以上热水锅炉的腐蚀问题及相应的解决措施中，可以看出水质的好坏对于锅炉的腐蚀起到了决定性的作用，如何把控水质是至关重要的。选择合适的水处理方式和供水温度是非常有必要的。通过采用钠离子交换软化和热力式除氧等恰当的水处理方法，可以降低CO2的生成量，从而减轻锅炉的腐蚀，同时，保持适当的供水温度也有助于减缓腐蚀进程。在实际操作中，我们需要根据具体情况灵活选择水处理方式和供水温度，以实现锅炉运行的最佳状态。规范行业标准，严格按照标准执行，提高相关操作人员的技术水平、对待工作的责任心，提高综合素质水平，分工明确，责任落实到位，以预防为主，救治为辅，认真做好平时的基础工作，确保锅炉不结垢，不产生腐蚀，降低发生事故的风险性，确保企业的安全生产。品【参考文献】1姜永顺.热水供暖系统的腐蚀程度和水处理方式之间的关系 J.暖通空调,19 9 4(1):42-44.2 王远宏，关盛军.锅炉定期排污水回收利用的可行性分析 J.中国锅炉压力容器安全，19 9 2(6)：42-43.3 段士超.冀西北黄土高填方路基沉降变形规律及预测研究 D.保定：河北大学,2 0 2 1.4郭承梁.公路工程高填方路基施工技术研究 J.交通建设与管理,2 0 2 2,(5)：136-137.【作者简介】李斌，男，19 7 3年出生，高级工程师，学士，研究方向为特种设备安全运行。