熱水鍋爐的防腐研究

馬園

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院開封分院，河南 開封 475001）

熱水鍋爐的防腐研究

馬園

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院開封分院，河南 開封 475001）

熱水鍋爐作為一種熱交換設(shè)備，結(jié)垢和腐蝕會極大地影響其導(dǎo)熱能力，由此造成的爐管過熱損壞、出力降低、腐蝕鍋爐金屬、使用壽命縮短等問題給人們的工作造成了困擾?；诖?，論述熱水鍋爐的腐蝕類型、成因及常用的防腐技術(shù)。

熱水鍋爐；腐蝕；防腐阻垢

熱水鍋爐主要用于工業(yè)生產(chǎn)和熱水供暖，為用戶提供一定溫度的熱水。在安全和節(jié)能的大形勢要求下，熱水鍋爐的簡單安全易操作及熱水供暖的廣泛應(yīng)用都促使了熱水鍋爐的迅速發(fā)展。然而，熱水鍋爐的結(jié)垢和腐蝕問題也給其發(fā)展造成了相當(dāng)?shù)睦_。腐蝕問題圍繞鍋爐的生產(chǎn)制造、運(yùn)行、停用整個過程，其中影響較大的為運(yùn)行中的腐蝕和鍋爐停用備用期間的腐蝕，即運(yùn)行腐蝕和停用腐蝕。

1 熱水鍋爐制造和貯運(yùn)防腐

熱水鍋爐在制造和貯運(yùn)過程，最重要的防腐是用緩蝕劑法防止金屬在大氣中的水分、氧氣、腐蝕性氣體作用下的腐蝕。制造中使用金屬切削液來潤滑并冷卻刀具和工件，加入緩蝕劑使切削液具有防銹作用，包括水基切削液（水溶性緩蝕劑和水溶性潤滑劑組成）、油基切削液（油溶性緩蝕劑和油類組成）等；而噴涂加入緩蝕劑的防銹漆、防銹油則用于防止貯運(yùn)過程中的腐蝕。

2 鍋爐運(yùn)行防腐

2.1 離子交換法

離子交換法是利用固定在樹脂上的離子與水中離子進(jìn)行交換，以達(dá)到對原水進(jìn)行過濾降低其硬度的目的。原水中含有許多雜質(zhì)會導(dǎo)致鍋爐結(jié)垢，進(jìn)而影響鍋爐的導(dǎo)熱能力。因此，鍋爐進(jìn)水必須經(jīng)過處理，通常稱其為軟化水。離子交換法價格合適，簡單易操作，在我國工業(yè)鍋爐水處理中應(yīng)用廣泛，普及率達(dá)90%以上，而Na離子交換系統(tǒng)是最為常用的。當(dāng)原水經(jīng)過含Na離子的樹脂床時，水中硬度較高的雜質(zhì)離子（如鈣、鎂離子等）即與樹脂中的離子反應(yīng)被除去，從而達(dá)到軟化水質(zhì)使其符合鍋爐水質(zhì)要求的目的。這種方法相當(dāng)有效，但在除去水中硬度較高離子的同時也除去了水中原有的天然緩蝕劑重碳酸鈣，導(dǎo)致水的腐蝕性增加。在軟化水中，鍋爐鋼會以一定速度被腐蝕，根據(jù)鍋爐腐蝕標(biāo)準(zhǔn)，這個腐蝕速度已經(jīng)屬于事故性腐蝕，鍋爐必須考慮防腐處理。此外，使用離子交換法會產(chǎn)生大量的含鹽廢液，必須排放。而大量含鹽廢液易引起管道腐蝕，再生廢鹽水會導(dǎo)致淡水咸化，在環(huán)保問題日益重視的今天，廢液的排放應(yīng)當(dāng)有所限制［1］。

2.2 除氧器法

2.2.1 熱力除氧和真空除氧。建立在道爾頓和亨利定律（任何氣體在水中的溶解度與此氣體在汽水分界面上的分壓力成正比）基礎(chǔ)上，當(dāng)敞開設(shè)備中的水溫升高時，水蒸氣不斷增加，水蒸氣在汽水分界面的分壓隨之增大，其他氣體分壓力則降低，導(dǎo)致它們在水中溶解度下降，當(dāng)水溫達(dá)到沸點時，界面上的水蒸氣壓力與外界壓力達(dá)到平衡，水中其他氣體在分壓力降低至零從水中逸出，這就是熱力除氧。真空除氧同樣是根據(jù)此原理，降低氧氣在汽水界面上的分壓力，將水中的溶解氧解吸出來。對蒸汽鍋爐而言，這兩種方法一直被認(rèn)為是除氧效果較好且使用性能比較穩(wěn)定的方法，在我國普遍采用。但對于熱水鍋爐來說，它們都需要龐大的設(shè)備，熱力除氧適用于有蒸汽來源或是同時裝有蒸汽鍋爐的鍋爐房，真空除氧還需鍋爐房內(nèi)增加一套真空設(shè)備，一些小型的熱水鍋爐房則都受條件限制無法采用。

2.2.2 解吸除氧。解吸除氧是將不含氧的氣體與強(qiáng)烈湍流狀態(tài)的給水混合，水中的溶解氧在強(qiáng)烈湍流作用下從水中逸散出來，隨不含氧的氣體流向裝有炙熱木炭的反應(yīng)器，二者化學(xué)反應(yīng)氧氣變成二氧化碳，此后繼續(xù)與給水強(qiáng)烈混合，循環(huán)往復(fù)。該方法所用設(shè)備簡單，但如何控制反應(yīng)器的溫度使其不被高溫?zé)蝗绾慰刂扑畨杭八徊▌?，以免影響除氧效果；如何解決由氧轉(zhuǎn)變而來的二氧化碳繼續(xù)參與除氧，這一系列問題又成了該除氧方法所面臨的難點。

2.2.3 氧化還原樹脂除氧。此法與離子交換法有類似之處，只是樹脂中含的是具有氧化還原性，可與水中溶解氧發(fā)生反應(yīng)的氧化還原性基團(tuán)，含有氧的水流經(jīng)裝有這種樹脂的交換器，便可除去水中的溶解氧。被氧化的樹脂與聯(lián)氨進(jìn)行反應(yīng)，再生成具有還原能力的樹脂，繼續(xù)投入使用。該方法操作簡單，缺點是聯(lián)氨價格昂貴，而且有毒。

2.2.4 鋼屑除氧。該法的原理是讓水中的溶解氧和具有還原性的鋼屑反應(yīng)，從而達(dá)到除氧目的。給水流經(jīng)裝有鋼屑的容器時，水中溶解氧與鋼屑反應(yīng)被除去。鋼屑易得，鋼材車削廢料經(jīng)過簡單的除油活化處理即可使用，可謂經(jīng)濟(jì)合算。但是鋼屑為消耗品，更換工作繁重。據(jù)研究證明，鋼屑與氧在不同溫度下反應(yīng)速度不同，80℃左右反應(yīng)速度較快。而對于大多熱水鍋爐70℃左右的回水溫度，則需要較長的反應(yīng)時間，因此這種方法已經(jīng)很少被采用。

2.3 除氧劑法

除氧劑法是向給水中加入除氧劑來去除溶解氧，鍋爐中最常用的除氧劑是亞硫酸鈉。此外，還有水聯(lián)合氨、苯二酚、羥胺及新型的甲基乙基酮肟和碳酸肼等。

亞硫酸鈉價格低廉易得、無毒、無使用危險，可與氧反應(yīng)生成硫酸鈉，硫酸鈉對鍋爐危害不大，是一種較常用的除氧劑。《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》推薦低壓鍋爐或熱水鍋爐使用亞硫酸鈉除氧。實踐中，人們多采用除氧器-除氧劑聯(lián)合使用，先用機(jī)械除氧器除去大部分溶解氧，然后加入亞硫酸鈉除去殘余的溶解氧。經(jīng)驗得出，對普通高壓鍋爐、中壓鍋爐和大容量低壓鍋爐，這是最好的防腐方法。亞硫酸鈉在高壓鍋爐中可能分解，水聯(lián)合氨被廣泛用于高壓鍋爐給水除氧，其有毒且價格昂貴。羥胺在空氣中極不穩(wěn)定，在熱水中迅速分解并能強(qiáng)烈腐蝕皮膚。苯二酚具有中等毒性，對人體危害極大。甲基乙基酮肟和碳酸肼雖然揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性優(yōu)于聯(lián)氨，毒性較低，但其價格相當(dāng)昂貴。

2.4 鍋內(nèi)加藥法

鍋內(nèi)加藥法是根據(jù)鍋爐及其水質(zhì)的實際情況，選用不同的藥劑按照一定的比例配置成一定濃度的防垢劑藥液，通過加藥裝置加入到鍋水中或給水中來達(dá)到防腐阻垢目的的方法。常用的防垢劑配方有三鈉一膠（碳酸鈉、磷酸三鈉、氫氧化鈉和栲膠）、二鈉一膠（碳酸鈉、磷酸三鈉和栲膠）、水質(zhì)穩(wěn)定劑等，適用于對汽、水品質(zhì)無特殊要求的汽水兩用鍋爐，額定功率小于等于4.2MW非管架式承壓的熱水鍋爐和常壓熱水鍋爐。

鍋內(nèi)加藥方式分為間斷加藥和連續(xù)加藥。每隔一定時間，向給水或鍋水中加入一次藥液，稱為間斷加藥，雖然這種方法操作簡單、投資小，但鍋水濃度會在短時間發(fā)生較大變化，一般只適用于低壓小型鍋爐；連續(xù)加藥則是將一定濃度的藥液隨給水連續(xù)且均勻地加入鍋爐，可以使鍋水中保持均勻的藥液濃度，相關(guān)指標(biāo)測定值維持在一定水平。鍋內(nèi)加藥法設(shè)備簡單，投資少，操作方便，易于管理，防垢效果好，對環(huán)境污染較小。鍋爐排污要求較嚴(yán)格，排污水量和熱損失相對較大，且影響防垢效果的因素較多，通常只用于小型工業(yè)鍋爐。

3 停用防腐

值得注意的是，鍋爐停用期間的腐蝕比運(yùn)行時的腐蝕要嚴(yán)重許多，大規(guī)模的腐蝕損壞和局部腐蝕穿孔往往發(fā)生在鍋爐停用期間。目前常用的防止和減輕停用腐蝕的方法有傳統(tǒng)的干法和濕法、TH-901法、BF-605法。傳統(tǒng)干法和濕法效果好，但操作繁瑣，中小型鍋爐房往往不完全具備實施條件，無法達(dá)到理想效果。TH-901法和BF-605法高效方便，保護(hù)期長，已在全國普遍應(yīng)用，反響良好。

4 結(jié)語

針對熱水鍋爐的防腐問題，本文討論了目前較為常用的一些方法，這些方法各有其適用條件限制，隨著熱水供暖的大面積普及，開發(fā)更加高效經(jīng)濟(jì)的、更加適合熱水鍋爐的、能夠滿足鍋爐全系統(tǒng)防腐阻垢要求的新型藥劑或者設(shè)備，是未來的研究方向。

［1］魏剛，熊春榮.熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

Study on Corrosion Protection of Hot Water Boiler

Ma Yuan
（Henan Province Institute of Boiler and Pressure Vessel Safety Testing，Kaifeng Branch，Kaifeng Henan 475001）

Hot water boiler is a kind of heat exchange equipment,scaling and corrosion will greatly affect its thermal conductivity,and the output overheating damage,the problems caused by the damage of the furnace tube,the reduction of output,the corrosion of the metal and shortened life expectancy have caused problems for people to work.Based on this,this paper discussed the types and causes of corrosion of hot water boiler,and corrosion protection technology.

hot water boiler；corrosion；corrosion and scale inhibition

TK224.9

A

1003-5168(2016)09-0075-02

2016-08-12

馬園（1983-），女，本科，工程師，研究方向：鍋爐壓力容器產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗。