热水锅炉的防腐研究

马园

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院开封分院，河南 开封 475001）

热水锅炉的防腐研究

马园

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院开封分院，河南 开封 475001）

热水锅炉作为一种热交换设备，结垢和腐蚀会极大地影响其导热能力，由此造成的炉管过热损坏、出力降低、腐蚀锅炉金属、使用寿命缩短等问题给人们的工作造成了困扰。基于此，论述热水锅炉的腐蚀类型、成因及常用的防腐技术。

热水锅炉；腐蚀；防腐阻垢

热水锅炉主要用于工业生产和热水供暖，为用户提供一定温度的热水。在安全和节能的大形势要求下，热水锅炉的简单安全易操作及热水供暖的广泛应用都促使了热水锅炉的迅速发展。然而，热水锅炉的结垢和腐蚀问题也给其发展造成了相当的困扰。腐蚀问题围绕锅炉的生产制造、运行、停用整个过程，其中影响较大的为运行中的腐蚀和锅炉停用备用期间的腐蚀，即运行腐蚀和停用腐蚀。

1 热水锅炉制造和贮运防腐

热水锅炉在制造和贮运过程，最重要的防腐是用缓蚀剂法防止金属在大气中的水分、氧气、腐蚀性气体作用下的腐蚀。制造中使用金属切削液来润滑并冷却刀具和工件，加入缓蚀剂使切削液具有防锈作用，包括水基切削液（水溶性缓蚀剂和水溶性润滑剂组成）、油基切削液（油溶性缓蚀剂和油类组成）等；而喷涂加入缓蚀剂的防锈漆、防锈油则用于防止贮运过程中的腐蚀。

2 锅炉运行防腐

2.1 离子交换法

离子交换法是利用固定在树脂上的离子与水中离子进行交换，以达到对原水进行过滤降低其硬度的目的。原水中含有许多杂质会导致锅炉结垢，进而影响锅炉的导热能力。因此，锅炉进水必须经过处理，通常称其为软化水。离子交换法价格合适，简单易操作，在我国工业锅炉水处理中应用广泛，普及率达90%以上，而Na离子交换系统是最为常用的。当原水经过含Na离子的树脂床时，水中硬度较高的杂质离子（如钙、镁离子等）即与树脂中的离子反应被除去，从而达到软化水质使其符合锅炉水质要求的目的。这种方法相当有效，但在除去水中硬度较高离子的同时也除去了水中原有的天然缓蚀剂重碳酸钙，导致水的腐蚀性增加。在软化水中，锅炉钢会以一定速度被腐蚀，根据锅炉腐蚀标准，这个腐蚀速度已经属于事故性腐蚀，锅炉必须考虑防腐处理。此外，使用离子交换法会产生大量的含盐废液，必须排放。而大量含盐废液易引起管道腐蚀，再生废盐水会导致淡水咸化，在环保问题日益重视的今天，废液的排放应当有所限制［1］。

2.2 除氧器法

2.2.1 热力除氧和真空除氧。建立在道尔顿和亨利定律（任何气体在水中的溶解度与此气体在汽水分界面上的分压力成正比）基础上，当敞开设备中的水温升高时，水蒸气不断增加，水蒸气在汽水分界面的分压随之增大，其他气体分压力则降低，导致它们在水中溶解度下降，当水温达到沸点时，界面上的水蒸气压力与外界压力达到平衡，水中其他气体在分压力降低至零从水中逸出，这就是热力除氧。真空除氧同样是根据此原理，降低氧气在汽水界面上的分压力，将水中的溶解氧解吸出来。对蒸汽锅炉而言，这两种方法一直被认为是除氧效果较好且使用性能比较稳定的方法，在我国普遍采用。但对于热水锅炉来说，它们都需要庞大的设备，热力除氧适用于有蒸汽来源或是同时装有蒸汽锅炉的锅炉房，真空除氧还需锅炉房内增加一套真空设备，一些小型的热水锅炉房则都受条件限制无法采用。

2.2.2 解吸除氧。解吸除氧是将不含氧的气体与强烈湍流状态的给水混合，水中的溶解氧在强烈湍流作用下从水中逸散出来，随不含氧的气体流向装有炙热木炭的反应器，二者化学反应氧气变成二氧化碳，此后继续与给水强烈混合，循环往复。该方法所用设备简单，但如何控制反应器的温度使其不被高温烧漏；如何控制水压及水位波动，以免影响除氧效果；如何解决由氧转变而来的二氧化碳继续参与除氧，这一系列问题又成了该除氧方法所面临的难点。

2.2.3 氧化还原树脂除氧。此法与离子交换法有类似之处，只是树脂中含的是具有氧化还原性，可与水中溶解氧发生反应的氧化还原性基团，含有氧的水流经装有这种树脂的交换器，便可除去水中的溶解氧。被氧化的树脂与联氨进行反应，再生成具有还原能力的树脂，继续投入使用。该方法操作简单，缺点是联氨价格昂贵，而且有毒。

2.2.4 钢屑除氧。该法的原理是让水中的溶解氧和具有还原性的钢屑反应，从而达到除氧目的。给水流经装有钢屑的容器时，水中溶解氧与钢屑反应被除去。钢屑易得，钢材车削废料经过简单的除油活化处理即可使用，可谓经济合算。但是钢屑为消耗品，更换工作繁重。据研究证明，钢屑与氧在不同温度下反应速度不同，80℃左右反应速度较快。而对于大多热水锅炉70℃左右的回水温度，则需要较长的反应时间，因此这种方法已经很少被采用。

2.3 除氧剂法

除氧剂法是向给水中加入除氧剂来去除溶解氧，锅炉中最常用的除氧剂是亚硫酸钠。此外，还有水联合氨、苯二酚、羟胺及新型的甲基乙基酮肟和碳酸肼等。

亚硫酸钠价格低廉易得、无毒、无使用危险，可与氧反应生成硫酸钠，硫酸钠对锅炉危害不大，是一种较常用的除氧剂。《低压锅炉水质标准》推荐低压锅炉或热水锅炉使用亚硫酸钠除氧。实践中，人们多采用除氧器-除氧剂联合使用，先用机械除氧器除去大部分溶解氧，然后加入亚硫酸钠除去残余的溶解氧。经验得出，对普通高压锅炉、中压锅炉和大容量低压锅炉，这是最好的防腐方法。亚硫酸钠在高压锅炉中可能分解，水联合氨被广泛用于高压锅炉给水除氧，其有毒且价格昂贵。羟胺在空气中极不稳定，在热水中迅速分解并能强烈腐蚀皮肤。苯二酚具有中等毒性，对人体危害极大。甲基乙基酮肟和碳酸肼虽然挥发性和热稳定性优于联氨，毒性较低，但其价格相当昂贵。

2.4 锅内加药法

锅内加药法是根据锅炉及其水质的实际情况，选用不同的药剂按照一定的比例配置成一定浓度的防垢剂药液，通过加药装置加入到锅水中或给水中来达到防腐阻垢目的的方法。常用的防垢剂配方有三钠一胶（碳酸钠、磷酸三钠、氢氧化钠和栲胶）、二钠一胶（碳酸钠、磷酸三钠和栲胶）、水质稳定剂等，适用于对汽、水品质无特殊要求的汽水两用锅炉，额定功率小于等于4.2MW非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉。

锅内加药方式分为间断加药和连续加药。每隔一定时间，向给水或锅水中加入一次药液，称为间断加药，虽然这种方法操作简单、投资小，但锅水浓度会在短时间发生较大变化，一般只适用于低压小型锅炉；连续加药则是将一定浓度的药液随给水连续且均匀地加入锅炉，可以使锅水中保持均匀的药液浓度，相关指标测定值维持在一定水平。锅内加药法设备简单，投资少，操作方便，易于管理，防垢效果好，对环境污染较小。锅炉排污要求较严格，排污水量和热损失相对较大，且影响防垢效果的因素较多，通常只用于小型工业锅炉。

3 停用防腐

值得注意的是，锅炉停用期间的腐蚀比运行时的腐蚀要严重许多，大规模的腐蚀损坏和局部腐蚀穿孔往往发生在锅炉停用期间。目前常用的防止和减轻停用腐蚀的方法有传统的干法和湿法、TH-901法、BF-605法。传统干法和湿法效果好，但操作繁琐，中小型锅炉房往往不完全具备实施条件，无法达到理想效果。TH-901法和BF-605法高效方便，保护期长，已在全国普遍应用，反响良好。

4 结语

针对热水锅炉的防腐问题，本文讨论了目前较为常用的一些方法，这些方法各有其适用条件限制，随着热水供暖的大面积普及，开发更加高效经济的、更加适合热水锅炉的、能够满足锅炉全系统防腐阻垢要求的新型药剂或者设备，是未来的研究方向。

［1］魏刚，熊春荣.热水锅炉防腐阻垢技术［M］.北京：化学工业出版社，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

马园（1983-），女，本科，工程师，研究方向：锅炉压力容器产品制造监督检验。