锅炉氧腐蚀产生的原因及措施

孙 雄（神华准能黑岱沟实业公司,

锅炉氧腐蚀产生的原因及措施

孙 雄（神华准能黑岱沟实业公司,内蒙古 鄂尔多斯 010300）

锅炉因运行操作不当或给水除氧不达标或停炉保养工作不及时、不彻底或方法、方式不当导致锅炉受压部件严重腐蚀的较多，其中大多数是热水锅炉，锅炉的腐蚀，不仅缩短了锅炉的使用寿命，影响了设备的安全运行。由此可见，锅炉既应加强给水除氧和运行操作，又要注重锅炉停用期间的保养。只要做好这三项，就能保证锅炉安全经济运行。

锅炉；氧腐蚀；产生；原因；措施

1 锅炉氧腐蚀产生的原因

1.1 氧腐蚀的范畴

从历年来分析锅炉降低使用寿命和加大检修量，增加生产成本的主要原因是因为锅炉的氧腐蚀。

1.2 反应机理

1.2.1 反应方程式

从上面的反应方程式（1），（2），（3）（4）可以判定出由单质的铁变成和红褐色的铁的胶体。使锅炉本体发生腐蚀。

1.2 锅炉停用期间的氧腐蚀发生的原因

停炉期间，锅筒内的水蒸气和氧气和铁的反应并没有停止，继续反应方程式为：

从上述(5), (6) ,(7)反应方程式就可以表明锅炉本体和受压部件的严重腐蚀。

1.3 氧腐蚀产生的影响因素：

1.3.1 氧的浓度

在发生氧腐蚀的条件下，随着氧的浓度增加，加快金属腐蚀速度。

1.3.2 锅炉锅水PH值的影响：

（1）当锅炉锅水的PH＜4，腐蚀速度猛增，主要是氢离子去极化加速了腐蚀速度。（2）当锅炉锅水的4＜PH＜10，腐蚀速度几乎为零，溶解氧的浓度没有改变。（3）当锅炉锅水的10＜PH＜13，金属腐蚀速度和抑制腐蚀的速度基本相等。停止对金属的腐蚀。（4）当锅炉锅水的PH＞13，腐蚀产物变成可溶性HFeO2-,,加剧了腐蚀速度。

1.3.3 锅炉炉水流速的快慢对锅炉腐蚀有很大：

（1）当锅炉锅水的水流速度≥10m/S,这时水中的各种物质扩散的非常快,就会加速腐蚀。（2）当锅炉锅水的水流速度≤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。（3）水流速度很慢时,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。（4）锅炉的补水量增大。补水量和除氧效果是成反比的，补水量越大，从密封不严处带入的氧气就越多。例如，神华准能黑岱沟供热车间在供热期间的三台循环硫化床热水炉的每小时补水量是60T。要想保持锅炉不腐蚀，除了增加相应台数的除氧设备，还必须采取相应的措施。增加相应台数的热交换器。

2 金属氧腐蚀对安全生产造成很大的不利因素：

2.1 氧腐蚀对锅炉安全运行的危害

（1）使金属表面变薄和粗糙。（2） 结生水垢。水垢能导致垢下金属腐蚀锅炉受热面内有水垢附着的条件下 , 从水垢的孔、缝隙渗入的锅水 , 在沉积的水垢层与锅炉受热面之间急剧蒸发。在水垢层下 ,锅水可被浓缩到很高浓度。其中有些物质在高温高浓度的条件下会对锅炉受热面产生严重腐蚀 。为了锅炉安全经济运行，除氧是尤为重要的。

2.2 锅炉氧腐蚀的防止

为了遏制和预防氧腐蚀必须做到以下几点建议：

（1）做好锅炉锅内水处理工作。只有做好锅炉水处理工作，才能保证锅炉能够安全、经济、可靠而稳定运行。1) 锅内水处理工作的方针:对症下药，量水投药，科学排污，严格监督。2）合理投放水处理药剂。（2）做好排污工作。（3）采用合理的锅炉设计和安装方案为了防止锅炉氧腐蚀，锅炉的设计和安装应比较合理，以保证锅炉运行时管壁温度和水循环的状况符合要求（4）做好锅炉启停运保养工作。要想在停止运行期间的锅炉做好防止氧腐蚀保护，常用的最佳停止运行期间防止氧腐蚀方法有停炉十八胺保护法，此方法在锅炉锅筒内形成一种保护膜，起到防氧腐蚀的作用。（5）提高检修精度。合理的检修，增加锅炉设备及锅筒及辅助设备的的密封程度，对锅炉的氧腐蚀起到很大的抑制作用。（6）补给水微调至中性。补给水微调至中性腐蚀速度上升。当氧起钝化剂作用时，氧的存在是降低腐蚀速度的。并可以达到保护的目的。中性处理对条件的要求比较严格，如果控制不好，不但起不到防腐的作用，还可能引起腐蚀。中性处理只能用于直流炉，不能用于汽包炉。因为，汽包炉的炉水电导率随着水的蒸发而提高，这样，电导率不能维持在规定的范围内。（7）给水的有机化学反应。给水络合处理后，只生成铁的络合物，它分解以后可以在金属表面生成Fe3O4保护膜。从而达到防止锅炉氧腐蚀。（8）降低锅水水流速度。水流速度快慢直接影响氧气的进入锅筒的含量，水流速度和氧气的进入含量成正比。（9）增加相应台数的热交换热器。

2.3 锅炉补给水除氧的目的

在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是非常关键的一个环节。氧是锅炉给水系统的主要腐蚀性物质，给水系统中的氧应当迅速得到清除，否则它会腐蚀锅炉的给水系统和部件，腐蚀性物质氧化铁会进入锅炉内，沉积或附着在锅炉管壁和受热面上，形成难溶而传热不良的铁垢，腐蚀的铁垢会造成管道内壁出现点坑，阻力系数增大。管道腐蚀严重时，甚至会发生管道爆炸事故。

2.4 控制给水溶解氧的浓度

GB1576-2008＜＜工业锅炉水质标准＞＞规定Ro2＜0.1mg/L.

3 除氧途径的分析

下面介绍几种锅炉给水除氧的方法，提供给锅炉给同行或从事水处理工作的人们运用。

3.1 除氧的方法

3.1.1 物理方法

常用的有：热力除氧法；真空除氧法；解析除氧法；艾吉克脱气膜除氧。

艾吉克脱气膜热力除氧器是保证电厂和工业锅炉安全运行的重要设备涉及一种用热力方法除氧的装置防止锅炉等热力设备及管道的腐蚀和传热恶化，在艾吉克脱气膜热力除氧器中增设内部能量循环装置，同步通断控制装置，保证热力设备安全、经济地运行。

艾吉克脱气膜热力除氧器的能源节约效果非常好，同时可以在锅炉给水泵同一地面安装设备节省投入，蒸汽减压装置输出压力由0.02MPa改变为0.04—0.09 MPa表压。

3.1.2 其特点

无需加强基地，普通基地即可；无需高位安装，地面即可；无需加蒸汽。

3.1.3 真空除氧的特点

（1）真空一体化除氧器结构设计简单，占地空间小，可以低位布置。

（2）真空一体化除氧器是热水锅炉专用，适用于常温水除氧，运行费用低。

（3）真空一体化除氧器不受进水温度和除氧器负荷波动影响，除氧器运行稳定，除氧效果好。

（4）真空一体化除氧器使用时只需控制真空，既可间断运行也可以连续运行，适应性强，属于节能环保型先进产品。

（5） 真空一体化除氧器优点:不结垢，无汽化，耗量低，除氧效果好。

（6）真空一体化除氧器操作控制方式分手动操作控制和PLC自动化控制，用户订货时自己选择。

（7） 真空一体化除氧器溶解氧含量可以控制在0.05-0.1mg/L范围之内。

3.1.4 热力除氧的优点：

（1）除氧后的水中的含盐量不会增加。

（2）气体溶解量也不会增加。

（3）操作控制相对轻易，而且运行稳定，可靠，是目前应用最多的一种除氧方法。也是最普遍的一种除氧方法。

3.1.5 解析除氧方法的优缺点

（1）解吸除氧方法的优点：解吸除氧设备小，制造轻易，耗钢材，投资低；操作方便，运行可靠；

不用化学药品，减少了环境污染；可在低温下除氧，节约了热能，降低了成本。

（2）解吸除氧方法的缺点：只能除去水中氧气而不能除去其他不凝气体，水中二氧化碳含量有所增加，给水的PH略为降低；水箱水面不能密封，有时使除氧后的水与空气接触从而影响除氧效果。

我公司两个锅炉车间均采用解析除氧。

3.1.6 树脂除氧方法的优缺点：

（1）树脂除氧方法的优点：用树脂和氧发生氧化还原反应，不污染环境，操作简单方便。

（2）树脂除氧方法的缺点：必须采用双罐；给水中有残留的含氧量。

3.2 化学方法

化学方法常用的有药剂除氧法和铁屑除氧法（也用海绵铁）等。

（1）铁屑除氧。

（也用海绵铁）此除氧法是目前最好也是最适用的一种除氧方法。

除氧原理：采用具有巨大比表面积的海绵铁为滤料，当含有溶解氧的水通过海绵铁时，水中氧气与海绵铁发生生彻底的氧化反应。其化学反应如下：

2 Fe+2H2O+O2---2Fe(OH)2

2 Fe(OH)2+H2O+2O2---2Fe(OH)3

反应产物Fe(OH)3为不溶于水的松软絮状物，当其积累到一定程度时，即可通过反冲洗排掉，恢复到初始的除氧能力。

（2）工作环境：

处理水量：4-50t/h 反洗强度：16-21L/m2

反洗间隔：24h 工作温度：5-80℃

除氧速度：15-18m/h 处理前溶氧含量：6-8mg/L

工作压力：0.15-0.5MPa 处理后溶氧含量：0.03-0.05mg/L

（3）应用范围：各种锅炉、换热器、热力管线补水、工业循环冷却水及油田注水。

（4）性能特点：

使用帮命长、无毒、不污染环境，出水含氧量稳定在0.05mg/L以下，完全符合国家低压锅炉水质标准（GB1576-2008《工业锅炉水质标准＞＞）要求；常温运行，无需加热，运行成本低，克服了热力除氧，真空除氧须加热耗能的缺点；用量少，一般情况下除氧剂消耗量1吨水为10g；反洗频率低，再生效果好。

（5）主要特点

技术特点：海绵铁除氧器采用的技术及工作原理有以下特点：可在常温下实现除氧，进水无需加热；系统可随时供水，可不需准备时间，也可不需要除氧水箱；除氧效果稳定可靠，出水中溶解氧含量稳定≤0.05mg/L，符合低压锅炉水质标准；安装无特殊要求，克服了热力、真空除氧必须高位安装的不便；Ro2≤0.03mg/L。

（6）化学药剂除氧

亚硫酸钠除氧方法的优缺点：

优点：投资低；安全可靠；操作也较为简单。

缺点：加药量不易控制，除氧效果不可靠；给水溶解氧无法长期保证达标；还会增加锅炉水含盐量，导致排污量增大、热量浪费。联氨除氧。

（7）活性炭除氧

活性炭除氧的原理：利用活性炭吸附水中的氧气，从而达到出去补给水中的溶解氧。

活性炭除氧的优点：操作简单方便；价格便宜；可以做成美观的工艺品,可根据用途的不同做成条状，柱状，水果状和动物状等多种形状；可循环利用；

活性炭除氧的缺点：更换日期不好控制。

3.3 除氧方式比较

本人通过对上述九种除氧方式方法的分析, 我们认为不同种的除氧方式, 其除氧效果不同。除氧方式的不同，经济投资也不同、环保的效果也就不同，水质稳定性也就不同。我们在选择除氧方法时一定要选择运行成本低，环保效果好，操作简单方便，综合比较选择既经济又高效的除氧方法是我们的主旨和目标。

4 结束语

锅炉和循环水设施的防腐是世界性一大难题，每年由于腐蚀而造成的经济损失高达数十亿美元，在各种腐蚀当中以氧腐蚀最为严重，降低和去除水中的溶解氧是防止锅炉和管道等热力设施腐蚀的一种有效手段。

运行时的管理工作和停炉保养工作，通过提高水处理人员的专业技术能力。只有这样，我们才能使氧腐蚀大大减弱，延长了锅炉的使用寿命，保证了设备的安全经济运行。本人从事二十多年的水处理技术管理工作，积累了一些锅炉防腐工作的经验和技术，为了能是锅炉安全经济运行，达到节能降耗的目的，在锅炉防腐方面提出了一点点建议和意见，对重大的防腐工作来说只是杯水车薪，望广大同行和各界学术领导们共同携手，早日完成防氧腐这一难题。

[1]中小型燃气锅炉房编写组.中小型燃气锅炉房[J].北京：中国建筑工业出版社，1981.

[2]车得福，张西民，惠世恩.降低工业锅炉NOx排放量的措施[J]，环境保护，1994(01).

[3]燃油燃气锅炉房设计手册编写组.燃油燃气锅炉房设计手册[J].北京：机械工业出版社，1998.

[4]徐通模，金定安，温龙.锅炉燃烧设备[J].西安：西安交通大学出版社，1990.

[5]徐旭常，毛健雄，曾瑞良，陈昌和.燃烧理论与燃烧设备[J].北京：机械工业出版社，1990.

[6]韩昭沧.燃料及燃烧.第二版.北京：冶金工业出版社[J].1994.

[7]燃油锅炉燃烧设备及运行编写组.燃油锅炉燃烧设备及运行[J].北京：水利电力出版社，1976.