锅炉氧腐蚀及给水除氧方法与探讨.pdfVIP

综合篇 中国石油和化工勘察设计协会热工专委会．热工中·乜~站2011年·年会论文集 锅炉氧腐蚀及给水除氧方法的探讨 张文正 (中石化洛阳石化工程公司 河南 洛阳 471003) 摘 要：本文介绍了锅炉氧腐蚀机理及对锅炉造成的危害，对各类除氧方式的除氧效果进行了分析与比较，重 点介绍了膜式除氧技术的结构特点。 关键词：锅炉给水氧腐蚀 旋膜 除氧 1 前言① ． 锅炉为人们的日常生活和工业生产提供热水和蒸汽动力，锅炉给水中常含有一些杂质和 气体，会对锅炉设备造成损害，而锅炉是在低压、中压、高压、亚临界压力，乃至超临界压 力之下运行，因此必须对锅炉给水进行处理。一旦处理不当，锅炉给水水质达不到标准，就 有可能危及锅炉的安全运行，造成经济损失，甚至安全事故。所以说对锅炉给水进行严格的 处理是保证锅炉安全运行必不可少的手段之一。 锅炉水质处理技术在发展初期主要面临的难题是阻垢问题。近些年来随软化技术的发 展，各种阻垢除垢药剂不断出现，已经基本解决了这个问题。我国工业锅炉在阻垢处理技术 上也取得了很大的进展。 但是，导致锅炉设备损失的另一个主要原因是腐蚀，特别是氧腐蚀。在常温常压下，锅 炉给水中溶解氧会高达7~9毫克／升，这会对管道、炉体及其它部位造成不同程度的腐蚀，尤 其是在垢下、水渣沉积处、缝隙处及应力不平衡处。氧腐蚀对锅炉的损害是非常严重的，常 常是影响锅炉安全运行和使用寿命的重要因素之一。 根据国家劳动总局制定的《低压锅炉水质标准》(GBl576-1996)，凡蒸发量大于等于2 吨／，J、时的蒸汽锅炉及额定功率大于4．2MW的热水锅炉必须对锅炉给水进行除氧，并制定了相 应的除氧标准。 2氧腐蚀原理∞ 锅炉的金属氧腐蚀属于电化学腐蚀，其原理是：锅炉内壁和钢管内壁的氧化铁保护膜因 水质恶化和热力等原因部分被破坏，在漏出的钢表面水和保护膜表面之间形成局部电池：铁 从阳极析出，溶解析出的铁离子Fe2+在存在溶解氧的情况下，进一步氧化成氢氧化铁。腐蚀 产物呈沉淀物状堆积在阳极上，则在沉淀物内的氧浓度和覆盖在阴极表面上水的氧浓度之间 有一个浓度差，产生氧浓差电池。作为阳极部位的铁被逐步溶解，加剧了金属表面的腐蚀， 降低了锅炉的使用寿命。其电化学反应方程如下： Fe_Fc2++2e．(氧化反应) 2H20+02“e．_40H。(还原反应) 上述反应所产生的腐蚀称为氧去极化反应，或简称氧腐蚀。 铁受到溶解氧的腐蚀后产生F矿，它在水中进行二次反应为： 2Fe+2H20斗02—2Fe(Ohh 4Fe(OH)2+02+2H20—’4Fe(oH)3 —·340·- 中国石油和化工勘察设计协会热工专委会．热工中心站2011年·年全硷文集 综合篇 Fe(OH)2+2Fe(OH)y-Fe304+H20 铁是一种中等活泼的金属，而氧单质的化学活性很强。在酸性和碱性介质中的标准电极 电位如下： ①。=1．229V 酸性：02+4H++4e‘一一2H20 ①’=O．40lV 碱性：02+2H20+4e．·一—·20H‘ 由以上各式子可以看出，在酸性条件下02一H20的电极电位大于Fe—Fe2+的电极电位， 所以在酸性条件下02氧化Fe的反应很容易发生。锅炉的管壁会逐渐溶解变薄，当不能承受炉 内巨大的压力时就容易发生爆管，损害锅炉设备，这不仅会大大降低锅炉的使用寿命，而且 会带来安全隐患，有可能造成安全事故。 3氧腐蚀的影响因素 锅炉的金属氧腐蚀一般与下列因素有关：溶解氧、PH值、水温、水质、热负荷、水流速 度等，但溶解氧和pH值是最重要的两个影响因素。 3．1DO的浓度 DO是一种去极化剂，会引起金属腐蚀，水中氧含量越多，腐蚀就越严重。有资料表明： 当DO质量分数为1．0X10‘8时，氧腐蚀速度为0．03mm／a；而当DO质量分数为8X10-6时，氧 腐蚀速度为1．2mm／a，将大大缩短锅炉的使用寿命。 3．2PH值的影响 当pH4时，腐蚀速度增加，主要是由于H+的去极化加速了腐蚀反应速度； 当pH=4～10时，腐蚀速度几乎不