锅炉结垢与腐蚀的成因及防范措施.doc

锅炉结垢与腐蚀成因及防范方法
【摘要】 在锅炉运行中, 锅炉结垢和腐蚀会给锅炉安全运行带来很大影响, 所以了解锅炉结垢和腐蚀成因, 尽可能去规避这些问题带来危害是十分必需。本文经过分析结垢和腐蚀危害及产生原因, 寻求对应防范方法, 为促进锅炉安全运行提供了很好参考。
【关键词】锅炉; 结垢; 腐蚀; 危害; 成因; 防范方法
1. 序言
锅炉结垢和腐蚀是锅炉维护和检修中应关键关注问题, 因为结垢和腐蚀会给锅炉带来多种问题, 不仅威胁到锅炉安全运行, 而且大大增加锅炉维护和检修成本, 缩短锅炉使用寿命。对于锅炉结垢和腐蚀问题, 我们应深入分析其产生原因, 立刻采取有效防范方法, 为锅炉安全、 节能、 经济运行提供有力保障。
2.锅炉结垢
2.1结垢危害
（1）影响传热效果 因为水垢导热系数只有钢材几十分之一, 锅炉受热面结水垢肯定造成传热效率降低。据估算锅炉受热面水垢厚度每增加1mm, 传热效率即降低 5%以上。
（2）影响安全运行 锅炉受热面温度通常要比炉水温度高六到十度左右,不过水垢存在, 会使受热面温度升高, 金属过热产生蠕变,从而造成金属鼓包甚至爆破, 严重影响锅炉安全运行。
（3）增加大气污染 锅炉受热面结垢肯定造成热效率下降, 要确保锅炉出力必需加大燃料用量, 燃料尤其是煤用量增加, 会增加大气污染, 影响空气质量。
（4）破坏水循环 受热面尤其是水冷壁管、 对流管等内部结垢, 会影响正常锅炉水汽循环, 造成循环阻滞, 破坏正常水循环。
2.2. 结垢原因
（1）碳酸盐、 硫酸盐水垢
碳酸盐、 硫酸盐水垢形成原因是因为锅炉给水中存在钙、 镁盐类, 其重碳酸盐在高温锅水中会转化为碳酸盐, 碳酸盐、 硫酸盐等溶解度随温度升高而降低, 到一定程度会析出水垢。碳酸盐水垢, 通常是在受热比较不强烈地方形成; 硫酸盐水垢则通常在高温状态下发生沉淀, 常发生在受热比较强烈受热面上, 在锅炉水冷壁管以及对流管束中很常见。
（2）硅酸盐水垢
硅酸盐水垢化学成份关键是铝、 铁硅酸化合物, 其化学结构较为复杂, 这种水垢质地最硬, 而且导热性非常差, 所以其危害最大, 通常在锅炉热负荷高炉管中形成。
（3）氧化铁水垢
氧化铁水垢关键成份是铁化合物, 锅炉在正常运行情况下, 水中氧含量很低,不会对锅炉造成氧腐蚀。但假如水中溶氧量增加, 就可能使金属表面产生氧腐蚀, 生成氧化铁产物溶解在锅炉水中, 并在高温作用下, 逐步形成氧化铁水垢。
2.3 结垢防范方法
为确保锅炉内不结水垢必需加强锅炉水处理工作,通常采取方法包含以下多个方面:
（1）原水预处理
在原水使用前应优异行沉淀、 过滤、 凝聚等净化处理, 对于硬度高、 碱度高水可采取石灰软化法, 对硬度高、 碱度低水可采取石灰-纯碱软化法, 而对硬度低、 碱度高负硬水则可采取石灰-石膏处理法。
（2）锅外水处理
锅外水处理包含除氧处理和软化处理。原水中往往溶解有氧、 二氧化碳等气体, 这些易使锅炉发生腐蚀。工业锅炉通常采取热力除氧, 即利用引入含有一定压力蒸汽将水加热至沸腾, 水中氧因溶解度降低而逸出。再将逸出氧随少许凝结蒸汽一起排出, 以降低给水中含氧量。对于水中Ca2+、 Mg2+等有害离子常采取离子交换进行软化, 基础原理是原水流经阳离子交换剂时, 被交换剂吸附, 而交换剂中可交换离子(Na+或H+)则溶入水中, 从而除去了水中钙、 镁离子, 使水得到了软化。
( 2) 锅内加药处理
直接向炉内加入化学药品,经过化学药品与炉水中离子发生反应产生流动性水渣, 再经过排污方法立刻排出。此方法适适用于小型低压锅炉锅内水处理。常使用化学药品包含: 有机胶体、 碳酸钠和磷酸三钠以及氢氧化钠等。
( 3) 合理操作锅炉排污
锅炉在运行过程中,因蒸汽不停蒸发, 水变少, 造成锅炉内溶解固形物浓度不停升高, 逐步析出沉淀, 在长久高温作用下会累积结成水垢。所以我们必需定时对锅炉水进行排污, 尽可能降低水垢产生。
3 锅炉腐蚀
3.1 腐蚀危害
锅炉发生腐蚀会使金属有效厚度减薄, 破坏了金属内部金相组织, 金属力学性能变差, 承压能力降低, 造成锅炉使用寿命缩短, 以至提前报废。锅炉腐蚀有时可能造成炉管穿孔泄漏, 甚至发生锅炉爆炸等严重事故, 严重威胁人身和设备安全。
3.2 腐蚀原因
3.2.1水侧腐蚀
（1）溶解氧腐蚀
钢材最轻易受到水中溶解氧腐蚀。钢铁氧腐蚀属于电化学腐蚀,铁和氧形成两个电极,形成腐蚀电池,铁在电池中不停失电子, 氧不停得到电子,所以铁是阳极,氧是阴极, 铁不停被消耗, 不停被腐蚀, 形成溶解氧腐蚀。
（2）游离二氧化碳腐蚀
水中能够溶解二氧化碳, 生成碳酸,使水呈酸性,水中氢离子浓度不停增大发生氢去极化腐蚀。二氧化碳腐蚀,从腐蚀电池角度来看, 是氢去极化腐蚀。温度升高会使碳酸电离出来氢离子更多, 更轻易造成腐蚀。
（3）沉积物下腐蚀
锅炉内部金属表面存在结垢时,结垢底下易发生腐蚀,这种腐蚀称为沉积物下腐蚀, 其关键包含: 酸性腐蚀和碱性腐蚀。酸性腐蚀是当水中含有较多氯化镁和氯化钙时, 沉积物中氯化镁、 氯化钙与锅水发生反应形成氢氧化镁和氢氧化钙以及盐(HCl), 使pH值下降, 对钢材形成酸腐蚀。碱性腐蚀是水中含有氢氧化钠时候, 且锅水pH值大于13时, 金属壁氧化保护膜被NaOH溶解, 电化学腐蚀加剧, 就会发生碱性腐蚀。
3.2.2 烟气侧腐蚀
灰致腐蚀, 在高温条件下,锅炉中炉灰形成低熔点化合物,在锅炉炉管表面凝结形成熔融层,这么就会使原有氧化层保护膜失效,从而造成炉管材料氧化腐蚀。露点腐蚀, 燃烧生成SO2, SO3,当换热面外表面温度低于烟气露点温度时, 在换热面上就会形成硫酸雾露珠, 造成换热面腐蚀。
3.3 腐蚀防范方法
（1）给水处理
给水中溶解氧、 铁离子浓度比较高以及pH值偏低时都会造成锅炉腐蚀, 所以给水必需使溶解氧含量最低, pH值应不低于7, 而且应该尽可能控制铁离子浓度。当锅炉在停炉一段时间后重新工作时, 假如凝结水中水颜色是黄色, 那么需要将锅炉内水排洁净直至铁离子浓度达成标准要求。
（2）保持锅水水质合格
锅炉水中通常含有过高氯离子, 当pH值过高或过低时都会增加腐蚀。在锅炉运行中合理排污, 使锅炉水维持一定pH值, 确保锅炉水质合格, 预防结垢同时利于防腐。
（3）预防垢下腐蚀
一是预防金属表面沉积物形成。二预防铁腐蚀产生, 确保水质, 合理排污。三锅炉在运行期间定时清洗, 去除管壁上因腐蚀而生成物质。
（4）在金属表面形成保护膜
保持锅炉内正常pH值, 使金属表面形成致密保护膜, 尤其是对新安装锅炉, 好开始对金属表面保护膜形成至关关键。
（5）高温腐蚀防护
首先要预防水冷壁管、 对流管高温腐蚀。能够经过改善燃烧条件, 控制管壁温度以及加风等方法进行保护; 其次要预防过热器对流受热面烟侧高温腐蚀, 能够对热气参数进行限制以及将蒸汽出口处放在温度不是尤其高部位。
（6）低温腐蚀防护
关键是为避免锅炉尾部受热面低温硫腐蚀, 能够采取提升炉膛温度降低过量空气系数, 在燃料中添加硫中和剂以及采取耐腐蚀材料等方法。
（7）停炉保养
锅炉在停炉时应做好保养工作, 预防锅炉内部腐蚀物促进锅炉深入腐蚀。
4 结束语
结垢和腐蚀对于锅炉安全经济运行危害非常大,因为它隐蔽性特征,轻易被忽略, 不过因为结垢和腐蚀而造成锅炉安全事故却占很大一个百分比。只有了解结垢和腐蚀产生原因, 找四处理方法, 经过采取对应方法避免结垢和腐蚀产生, 才能从根本上确保锅炉安全、 经济运行。
参考文件
[1]路阳. 锅炉受热面结垢与腐蚀成因及预防[J]. 科协论坛(下半月),,08:72-73.
[2]斯锋. 对一台锅炉结垢成因探讨[J]. 轻工科技,,07:34-35.
[3]许诺. 超超临界锅炉受热面管失效概率与温度场数值模拟研究[D].中国矿业大学,.