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大连燃油燃气蒸汽锅炉的腐蚀问题分析
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随着经济的发展和环保意识的逐渐加强,燃油燃气锅炉近年来发展很快。大连锅炉从国外的统计情况来看,特别是燃油、燃气锅炉供热 (汽)已占较大比例,美国占 98 %,日本占 99 %[1]。而...
    随着经济的发展和环保意识的逐渐加强,燃油燃气锅炉近年来发展很快。大连锅炉从国外的统计情况来看,特别是燃油、燃气锅炉供热 (汽)已占较大比例,美国占 98 %,日本占 99 %[1]。而 WNS 型锅炉作为燃油、燃气锅炉的一种,则又以其结构紧凑、体积小、自动化程度高、安装方便、运行安全可靠等优点,为大多数中小型燃油、燃气锅炉所采用,发展趋势良好。 WNS 型燃油燃气锅炉从回燃室的结构形式来分,有以下三种[2]:湿背式、干背式、回燃式。其中,湿背式锅炉传热效率高,结构更为合理,降低了维修费用,因此应用最为广泛。即为湿背式锅炉的结构简图。     在对WNS型燃油燃气锅炉的定期内外部检验中经常发现锅炉的腐蚀现象,许多锅炉使用单位很少考虑或不重视锅炉的防腐保护问题,对锅炉造成很大的损害,缩短锅炉使用寿命,给锅炉使用单位造成较大的经济损失。以下两个实例分别说明
了锅炉外腐蚀和内腐蚀对锅炉造成的损害。 
1 炉外腐蚀 
1.1 实例说明 
佛山某塑料厂的一台型号为 WNS4-1.25-QT 的燃气蒸汽锅炉在 2001 年投入使用后,在运行过程中大量的冷凝水从烟箱盖底部流出。经内部检验发现烟管出口部分及管板烟气侧严重腐蚀减薄,产生大量锈渣,堆积在烟箱内。锅炉的外腐蚀主要是由于炉膛内和烟道内存在较大量的

CO2、SO2、H2O 等气体,在低温环境下与所产生的冷凝水作用生成碳酸和亚硫酸,从而使金属构件受到腐蚀。锅炉产生冷凝水是造成锅炉外腐蚀。

该炉使用的燃料主要是气井气。大连锅炉厂家从热力计算可知,天然气燃烧产生的烟气中水蒸气的份额很高,而烟气中水的露点为烟气中水蒸气分压力对应的饱和温度,查水蒸气性质表可知约为 58 ℃。 
因此,冷凝水的形成,特别是冷凝水的数量,主要取决于锅炉水温。当水温高于水蒸气露点,无冷凝水产生;当水温低于水蒸气露点,烟气温度高于露点,则有部分冷凝水产生;当烟气温度、水温均低于水蒸气露点,则有大量冷凝水产生。当冷凝水较少且能在运行中尽快重新蒸发,带来的危害较轻;当
冷凝水量形成时,腐蚀就很严重。 
1.3 解决措施 
(1)可以设定锅炉的回水温度不低于烟气的水蒸汽露点,使锅炉在较高的供回水温度下运行,减少冷凝水的产生; 
(2)尽量减少开停炉的频率,从而减少锅炉在水温低于水蒸汽露点的情况下运行,进一步减少冷凝水的产生; 
(3)在烟箱底部安装冷凝水排放管,或者用户安装时在烟囱上安装冷凝水收集和排放装置,将冷凝水带来的危害降到最低。 
2 炉内腐蚀 
2.1 实例说明 
佛山某针织企业的一台型号为 WNS6-1.25-Y 的燃油蒸汽锅炉在 2008 年进行移装前检验时,发现锅炉的锅筒内烟管管壁金属表面覆盖薄薄一层水渣,并有大量的小鼓包状腐蚀产物,最外层为黄褐色,中间铁锈状,最下层黑色,清除这些腐蚀产物后发现金属表面有大量溃疡状腐蚀坑,其大小深度不一,最大约 6 mm×8 mm,最深约 2 mm。拉撑件的下方也有大量的垢下腐蚀物,经清理后发现管板金属表面有腐蚀坑,最大
约 8 mm×10 mm,最深约 3 mm。 
2.2 原因分析 
相对于锅炉外腐蚀来说,内腐蚀现象更为普遍。锅炉内腐蚀中,水侧的腐蚀以电化学腐蚀为主,其腐蚀形态多以凹坑、斑点状出现。该炉腐蚀发生在金属受热面,腐蚀物分层明显,是典型的氧腐蚀,其实质是电化学腐蚀。首先,蒸汽锅炉主要用于提供蒸汽,需要加热大量水产生蒸汽,而锅炉给水主要采用含有大量溶解氧的软化水,再加上锅炉系统的泄漏,使得含有大量溶解氧的补充水不断地进入炉内;其次,由于锅炉的锅筒中管壁周围水流速度过低,不能将因加热析出的氧气泡及时带出炉外排走,而必然附着在金属壁上。特别是拉撑件与管板的连接,不同于烟管与管板的连接,没有先胀后焊,而直接在管板烟侧面焊接,存在一定的间隙,从而使水蒸汽在这一区域流动缓慢,更容易形成氧腐蚀。 加之锅水的 pH 较低,温度较高等因素,则水中溶解氧就与金属壁上电极电位较高的部位(阴极)发生吸氧夺取电子的反应,产生大量的氢氧根离子。金属壁电极电位较低的铁基(阳极),则发生铁原子失掉电子变为亚铁离子溶于水中和溶于水后的一系列反应。即: 
Fe→Fe2++2e 
Fe2++2OH→Fe(OH)2 
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 
Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O 
阴、阳两极不断的反应,最终使管内壁被氧腐蚀,表面形
成凹坑。 
2.3 解决措施 
(1)防止水垢形成:操作过程中应严格控制给水系统及锅炉的水质标准,采用正确的软化水处理工艺,定期检验水质,实施水质监控,控制系统失水,合理利用碱性药剂保持 pH 为
10~11,从而增加腐蚀钝化性; 
(2)选择有效的水处理方式:采用锅外化学处理——钠离子交换软化法的同时,增设有效的除氧装置,除去水中的溶解氧。当锅炉循环水 pH 低于 10 时,可增加氢氧化钠药量进行调整,将 pH 控制在 10~11 之间,从而提高抗腐蚀能; 
(3)减少系统失水,降低补给水数量:通过降低补水数量,减少氧气进入系统的机会,可以减少氧腐蚀的强度; 
(4)注重锅炉停炉保养:锅炉停炉保护方法很多,使用单位应根据锅炉的结构、给水水质、用途、停炉时间的长短等采取相应的停炉保护措施。其中,干法保养较为常用。 
3 结论 
WNS 型燃油燃气蒸汽锅炉热效率高,节省燃料费用,还具有明显的环保优势,对城市或风景区的工厂、企业来说,有非常大的应用价值。而腐蚀是 WNS 型蒸汽锅炉运行中碰到的最普遍的问题。文章从炉内、炉外两方面分别通过实例分析了 WNS 型蒸汽锅炉的腐蚀失效机理,提出了相应解决措施,以便于用户合理使用 WNS 型燃油燃气蒸汽锅炉,从而防止锅炉氧腐蚀发生,延长锅炉的使用寿命,保证锅炉安全经济运行,并为后来研究者提供一个参考依据。 







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