熱水鍋爐受熱面腐蝕問題的幾點(diǎn)思考

馬俊宏

一、引言

由于公民環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，熱水鍋爐的應(yīng)用越來越廣泛。熱水鍋爐具有節(jié)約能源、安全、維修費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)，是日常生活及工業(yè)生產(chǎn)必不可少的熱能供應(yīng)設(shè)備。根據(jù)檢查發(fā)現(xiàn)，由于防腐措施不當(dāng)或管理等原因，致使部分鍋爐使用不久就出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的腐蝕問題，致使停爐返修，極大的影響了鍋爐的正常使用。經(jīng)研究資料表明，導(dǎo)致鍋爐受熱面腐蝕的原因既有鍋爐停用期間發(fā)生的腐蝕，又有鍋爐運(yùn)行期間造成的腐蝕，而且腐蝕主要以氧化為主，也有低溫下產(chǎn)生的硫腐蝕。

二、熱水鍋爐受熱面腐蝕的機(jī)理和特征

對(duì)于鍋爐元件來講，水側(cè)主要是電化學(xué)腐蝕，煙氣側(cè)主要是化學(xué)腐蝕。鍋水是一種有極性的電解質(zhì)，鋼材表面的一些鐵原子被水的極性分子所吸引，移進(jìn)鍋水中形成鐵離子(Fe-)，而導(dǎo)致鋼材表面留有多余的帶負(fù)電荷的電子。由于鍋爐受壓元件的金屬是含有其它化學(xué)成分的非純鐵，因此鍋爐中具有除了鐵離子以外的其他正離子，它們與鋼材表面多余的電子結(jié)合成中性原子，持續(xù)使鐵離子進(jìn)入鍋水中，致使鋼材被大量腐蝕。熱水鍋爐的煙側(cè)腐蝕主要是因?yàn)闊煹纼?nèi)和爐膛內(nèi)存在較多的SO2、CO2和H2O等氣體，這些氣體在低溫環(huán)境下形成亞硫酸和碳酸，致使金屬原件受到酸腐蝕以及氧化腐蝕。

三、熱水鍋爐受熱面腐蝕的原因分析

1.補(bǔ)水中溶解氧含量較高造成的氧腐蝕

水溶液中含氧是引發(fā)金屬電化學(xué)腐蝕的主要原因。氧氣是陰極去極化劑，因此溶液中的氧氣會(huì)增加金屬的腐蝕速度。多數(shù)單位普遍使用了常溫過濾或解吸除氧器，有的單位還采用了真空或熱力除氧器。但通過實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，只有個(gè)別單位水中溶解的氧含量能夠達(dá)標(biāo)，除氧效果不太理想，容易導(dǎo)致熱水鍋爐氧腐蝕的發(fā)生。鍋爐運(yùn)行過程中，由于安裝缺陷及使用管理制度不完善等因素造成熱水嚴(yán)重?fù)p失，甚至一些用戶利用采暖系統(tǒng)中的熱水來洗衣、洗浴或洗車等。因此，就要補(bǔ)充大量除氧并不徹底的軟水或生水，水中的溶解氧進(jìn)入鍋爐內(nèi)造成金屬壁產(chǎn)生劇烈的電化學(xué)腐蝕。

2.鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)流速對(duì)鍋爐腐蝕的影響

熱水鍋爐采用強(qiáng)制流動(dòng)模式，因此，在設(shè)計(jì)和制造鍋爐時(shí)的關(guān)鍵就是合理確定水流速度和水流流程。熱水鍋爐受熱面一般以全爐并聯(lián)和幾組串聯(lián)兩種方式連接。全爐并聯(lián)時(shí)循環(huán)水泵功率，小流動(dòng)阻力小，但應(yīng)該按并聯(lián)各受熱面的吸熱量大小來分配水量，保證水循環(huán)系統(tǒng)流速度適宜，以防止產(chǎn)生氧腐蝕和汽化。串聯(lián)時(shí)，水流速易保證，且不容易發(fā)生熱量和水量分配不均勻的問題，但流動(dòng)阻力較大，需要加大循環(huán)水泵的功率。而采暖用的熱水鍋爐布置結(jié)構(gòu)多以全爐并聯(lián)為主，這種熱水鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成了水流速度不宜控制的缺陷。而在一般情況下，氧腐蝕的速度取決于水中的氧含量和氧向陰極區(qū)輸送的速度。當(dāng)水流速度小于0.1—0.2m/s時(shí)，熱態(tài)下鋼與流動(dòng)緩慢的含氧水發(fā)生接觸，引發(fā)劇烈的腐蝕。當(dāng)水速增加至0.5m/s時(shí)，局部氧腐蝕將明顯減輕。

3.鍋爐煙氣對(duì)受熱面腐蝕的影響

由于煤的成分中含有一定的硫，燃燒后產(chǎn)生的煙氣中就會(huì)含有大量的SO2和SO3氣體，煙氣中部分SO2會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)化成SO3，SO3會(huì)繼續(xù)與煙氣中的水蒸氣作用，形成一定的硫酸蒸汽。一般來講，硫酸蒸汽對(duì)管壁的腐蝕作用是很小的，當(dāng)鍋爐尾部換熱設(shè)備的壁面溫度低于煙氣露點(diǎn)溫度時(shí)，會(huì)在金屬表層凝結(jié)形成硫酸溶液，對(duì)金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的酸腐蝕。另一方面，當(dāng)煙氣溫度和管壁溫度較低時(shí)，凝結(jié)的硫酸就會(huì)被水蒸氣凝結(jié)成的水滴稀釋，這些稀硫酸對(duì)熱水鍋爐管壁的腐蝕作用會(huì)比濃硫酸更加快。

四、緩解熱水鍋爐受熱面受腐蝕的措施

1.控制水中的溶解氧含量和PH值

安裝除氧裝置，盡量減少水中的溶解氧含量。將鍋爐內(nèi)的循環(huán)水PH值控制在10—12之間，可加入適量的氫氧化鈉或磷酸三鈉進(jìn)行調(diào)整。與此同時(shí)，要控制p H值低于13，以免破壞鍋爐受熱面金屬上的氧化保護(hù)膜，進(jìn)而提高抵抗腐蝕的能力。

2.合理布置熱水采暖系統(tǒng)管網(wǎng)

對(duì)采暖系統(tǒng)管網(wǎng)進(jìn)行改造，確保水循環(huán)保持暢通。應(yīng)該將采暖系統(tǒng)末端的除污器也放入熱水鍋爐操作規(guī)程，加強(qiáng)定期檢修、定期排污。既要節(jié)水又要防止結(jié)垢。在管網(wǎng)最高點(diǎn)設(shè)置排氣裝置，在鍋爐鍋筒、出水管及管網(wǎng)回路的最高點(diǎn)安裝排氣閥，在采暖系統(tǒng)回管上安裝排污器和排氣閥，定期對(duì)循環(huán)水中的游離氣體進(jìn)行排放。

3.控制排煙溫度以及做好清灰工作

合理控制爐膛內(nèi)溫度和排煙溫度，持續(xù)保持較高的煙氣溫度，并盡量保持煙氣溫度的相對(duì)穩(wěn)定。另外，在保證完全燃燒的條件下，盡量降低鍋爐管壁中空氣系數(shù)，以減少煙氣中SO2向SO3的轉(zhuǎn)換。加強(qiáng)燃煤管理，選用含硫量較少的煤作為燃料，并盡量減少管壁中水的含量。及時(shí)清灰，盡量減少積灰，保持管壁表面的光滑度，從而最大程度減少硫酸的聚積，減緩腐蝕。

結(jié)語

鍋爐受熱面腐蝕主要有運(yùn)行腐蝕和停爐腐蝕兩個(gè)方面。受熱面腐蝕問題極大的威脅了熱水鍋爐的安全運(yùn)行，甚至影響了鍋爐使用壽命的長短。預(yù)防鍋爐受熱面受到腐蝕以及增加鍋爐使用時(shí)長等問題，已成為鍋爐管理中一個(gè)重要的方面。利用以上的措施，可以對(duì)熱水鍋爐受熱面氧腐蝕問題的發(fā)生起到有效地預(yù)防和減緩，從而保證鍋爐的安全運(yùn)行。

[1]韓明杰，劉金敬.熱水鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕的原因及預(yù)防措施[J].冶金動(dòng)力.2007(04).

[2]陳學(xué)俊,陳聽寬.鍋爐原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2006.

[3]陳江云等.采暖鍋爐受熱面的腐蝕與對(duì)策.檢測(cè)技術(shù)論文集[C].北京:石油大學(xué)出版社.2009.