浅谈热水锅炉的氧腐蚀及防范措施

摘要:热水锅炉给水循环量较大,由于给水一般都与大气进行了充分的接触,水中的溶解氧基本上是处于饱和状态,溶解氧带入锅内的机会多,因此这种锅炉产生的氧腐蚀要比蒸汽锅炉严重的多,本文对热水锅炉的氧腐蚀的因素进行了分析,并介绍几种相应的防腐保护措施。

关键词:氧腐蚀 防范措施

0 引言

以热水锅炉为热源的供热系统在安全性能、节约能源、提高热效率等方面较蒸汽供热系统有着明显的优势,得到了广泛采用。但热水锅炉氧腐蚀问题比较严重,预防锅炉氧腐蚀,对于保障锅炉安全运行有重要意义。

1 热水锅炉氧腐蚀的原因

理想的热水锅炉运行系统,应该是基本严密不泄漏的,系统内就那么多水在周而复始的循环着,进行着吸热放热的过程。这些水经循环后,其中的溶解氧全部被铁所吸收,而成为无氧水,对于锅炉、管网和散热片等不会产生严重腐蚀的。由于以下原因会使锅炉氧腐蚀:

1.1 补给水量大。热水锅炉安全监察规程第100条规定:热水系统的泄漏量一般不大于系统水容量的1%。但是,由于种种原因,实际情况却大大不同。由于水循环系统补水量比较大,因此带人锅炉内的溶解氧也比较多,存在的溶解氧能跟金属铁在锅水中发生电化学腐蚀,锅水中溶解氧浓度不同,会引起金属表面电位发生变化,从而形成腐蚀,氧浓度大的部位金属失去电子,就会发生氧化反应,溶解氧浓度越大,相应的电极电位越高腐蚀越严重,为了有效防止溶解氧分布不均造成的浓度差腐蚀,除了对其进行必要的水处理之外,还要注意采用焊接结构的构件,焊口上不要出现诸如焊瘤、咬边、未焊透等方面的缺陷。

1.2 循环水中PH值偏低。如果循环水中PH值偏低,低于国家规定的PH值(10—12)的要求,那么溶解的PH值对金属的腐蚀会产生很大的影响。由于无法落实执行低压锅炉水质标准(以下称标准),标准中明确规定的供水温度≦95℃时,循环水应控制PH值为10~12,这是一个非常重要的指标。可是,由于补水量的增大,迫使我们无法落实标准,只能将炉水中的PH指标控制在5~7。所以,造成锅炉酸腐蚀。一般来说,PH值是表示水中氢离子浓度的负对数,因此PH值越低;水中氢离子浓度就会越高,然而氢离子是去极化物,会加快金属的腐蚀速度,当水中有溶解氧存在时,PH值增大(PH值达到10~12)腐蚀速度会明显的下降,这是由于氢氧离子浓度增高,在铁的表面会形成一层保护膜,会降低腐蚀速度,从而达到降低腐蚀的效果。

1.3 停炉不保养。热水锅炉在停炉期间,如果不采取适当的保护措施,那么进人锅炉内的氧气会跟潮湿的金属表面发生氧化反应,从而会产生严重的氧腐蚀。这种停用期间产生的腐蚀往往比锅炉运行时产生的腐蚀还要严重。因为停炉时铁被腐蚀,在不同的情况下会生成高价氧化铁Fe3O4和Fe(OH)3,成为锅炉运行时氧的代用品,是腐蚀电池的阴极去极化剂,其化学反应方程式为:

Fe(OH)3+e→Fe(OH)2+OH-

Fe3O4+e+H2O→FeO+OH-

由于这化学反映会一直不断的循环进行,会使铁在此基础上继续发生腐蚀,从而导致高价氧化铁发生还原反应,生成低价氧化物,在锅炉下一次停用后已还原的铁锈由于吸收空气中的氧又重新被氧化生成高价氧化铁,并且在铁锈下面因充氧浓度不同,会产生强烈的浓差腐蚀,使氧化铁大量增加,当锅炉再度运行时,它们又都参与阴极反应过程,锅炉如果这样长期的交替运行和停用,氧腐蚀将会越来越严重,会造成很大的损失。

1.4 炉水流速过快。锅内水流速度的快慢对锅炉腐蚀有很大的影响,当水流速度≥10m/S,这时水中的各种物质扩散的非常快,就会加速腐蚀;当水流速度≤0.2m/S,这时水中的气体就会析出,一部分气体会附着在金属壁上,附在金属壁上的气体会加速金属氧腐蚀。还有,水流速度比较慢时,就会造成各种杂质在炉内发生沉积,还由于炉水一般含盐量高,从而会加速腐蚀。因此,当锅炉水流速达到一定值时,会使附在金属壁上的气泡形成膜状,并且可以带走多余的气泡,从而达到降低腐蚀的速度。

2 防范措施

2.1给水除氧

给水中含有大量的溶解氧是造成热水锅炉氧腐蚀的主要原因,所以,在使用热水锅炉的同时需要配备有可靠的除氧措施,以减少锅炉氧腐蚀。目前比较常用的除氧方法是亚硫酸钠化学除氧,也可使用除氧器除氧,用这种方法除氧可使锅炉给水溶解氧含量小于0. lg/L,从而减轻锅炉金属氧腐蚀。对较大的热水锅炉可采用低位或高位真空除氧设备。真空除氧器的工作原理是把除氧器抽真空,使水面上的气体压力小于大气压力,这时水中溶解氧就会析出,不过该设备严密性要求高,前提是没有漏气现象。

2.2 控制锅内PH值

如果把锅水的PH值控制在(10-12)范围内,就可以在金属表面形成一层保护膜,达到避免或减少氧腐蚀的发生目的。当然了,锅炉实际运行中,水的PH值在不断发生变化,当PH值低于10的时候,这时向锅内投人一定量的碱性药剂,可以提高锅炉里水的PH值。当PH值低于10时,可增加磷酸三钠和氢氧化钠药量进行调整,以达到规定指标。所以,要想控制好炉水的PH值,就要定时化验PH值。

2.3 加强对停用锅炉的保养

当热水锅炉停用时,要对其进行保养。最好采用干法保养,放水必须干净,把受热面上的水垢都清除掉,并关闭给水管道上的阀门及排污阀,并用小火烘出潮气,然后加入生石灰或锅炉保护剂。确保锅内壁燥,就能有效的防止停用期间的腐蚀。

2.4 合理布置热水系统的排气装置

要排出热水系统内的空气和由于加热从水中析出的气体,就必须在热水系统中合理布置排气装置,以减少氧腐蚀的发生,比如可在热水系统供水管线的末端选择性能较好的集气罐、自动放气阀,以便及时排出气体,达到除氧的目的。同事,在排气时要注意减少热水系统的泄漏量。

2.5 严格控制补水量

对正常使用的热水炉,如果发现有补水率超标的炉子,一定要查明原因,对症治理,切断所有的放水笼头,堵塞所有的跑、冒、滴、漏,增加系统自动排气阀,严格管理,使补水达标运行。一般使补水量不超过系统总水量的1%,从而降低锅炉水中氧气的浓度。

3 小结

从上述可以知道,对热水锅炉进行大量补充危害很大,因为大量补充不仅能补进大量的溶解氧,还有可能使水处理设备牌超负荷运行,还有为保证补水量,而把冲洗不合格的含氯很高的水补进系统内。在炉水PH值只有5~9的情况下,氢离子、氧离子等作为腐蚀介质都很活跃。因为氧是去极化剂,它的去极作用发生在阳极,生成Fe3O4(铁锈)。

所以,过量的热水采暖系统补水,是造成热水锅炉腐蚀降低使用寿命的。锅炉给水除氧是延长锅炉使用寿命,保证锅炉安全运行必不可少的手段之一。必须正确认识热水锅炉腐蚀的原因,并采取有效的除氧措施,在停炉是注意合理的保养,有着重要的社会效益和经济效益。在新技术不段涌现的今天,新型除氧技术也日新月异,提供了更多性能优异的除氧方法,这些新方法既能满足锅炉给水的要求,又能达到节能与环保的目的。作为一线的工程人员必须结合炉型和自身的实际情况,综合考虑锅炉的热力参数、吨位、水质、以及负荷变化等因素,才能寻求到既经济有高效、既稳定又安全,既节能又环保的良好除氧方案。

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