熱水鍋爐受熱面腐蝕問題的幾點思考

馬俊宏

一、引言

由于公民環保意識的不斷增強，熱水鍋爐的應用越來越廣泛。熱水鍋爐具有節約能源、安全、維修費用低等諸多優點，是日常生活及工業生產必不可少的熱能供應設備。根據檢查發現，由于防腐措施不當或管理等原因，致使部分鍋爐使用不久就出現了比較嚴重的腐蝕問題，致使停爐返修，極大的影響了鍋爐的正常使用。經研究資料表明，導致鍋爐受熱面腐蝕的原因既有鍋爐停用期間發生的腐蝕，又有鍋爐運行期間造成的腐蝕，而且腐蝕主要以氧化為主，也有低溫下產生的硫腐蝕。

二、熱水鍋爐受熱面腐蝕的機理和特征

對于鍋爐元件來講，水側主要是電化學腐蝕，煙氣側主要是化學腐蝕。鍋水是一種有極性的電解質，鋼材表面的一些鐵原子被水的極性分子所吸引，移進鍋水中形成鐵離子(Fe-)，而導致鋼材表面留有多余的帶負電荷的電子。由于鍋爐受壓元件的金屬是含有其它化學成分的非純鐵，因此鍋爐中具有除了鐵離子以外的其他正離子，它們與鋼材表面多余的電子結合成中性原子，持續使鐵離子進入鍋水中，致使鋼材被大量腐蝕。熱水鍋爐的煙側腐蝕主要是因為煙道內和爐膛內存在較多的SO2、CO2和H2O等氣體，這些氣體在低溫環境下形成亞硫酸和碳酸，致使金屬原件受到酸腐蝕以及氧化腐蝕。

三、熱水鍋爐受熱面腐蝕的原因分析

1.補水中溶解氧含量較高造成的氧腐蝕

水溶液中含氧是引發金屬電化學腐蝕的主要原因。氧氣是陰極去極化劑，因此溶液中的氧氣會增加金屬的腐蝕速度。多數單位普遍使用了常溫過濾或解吸除氧器，有的單位還采用了真空或熱力除氧器。但通過實際檢測發現，只有個別單位水中溶解的氧含量能夠達標，除氧效果不太理想，容易導致熱水鍋爐氧腐蝕的發生。鍋爐運行過程中，由于安裝缺陷及使用管理制度不完善等因素造成熱水嚴重損失，甚至一些用戶利用采暖系統中的熱水來洗衣、洗浴或洗車等。因此，就要補充大量除氧并不徹底的軟水或生水，水中的溶解氧進入鍋爐內造成金屬壁產生劇烈的電化學腐蝕。

2.鍋爐水循環系統流速對鍋爐腐蝕的影響

熱水鍋爐采用強制流動模式，因此，在設計和制造鍋爐時的關鍵就是合理確定水流速度和水流流程。熱水鍋爐受熱面一般以全爐并聯和幾組串聯兩種方式連接。全爐并聯時循環水泵功率，小流動阻力小，但應該按并聯各受熱面的吸熱量大小來分配水量，保證水循環系統流速度適宜，以防止產生氧腐蝕和汽化。串聯時，水流速易保證，且不容易發生熱量和水量分配不均勻的問題，但流動阻力較大，需要加大循環水泵的功率。而采暖用的熱水鍋爐布置結構多以全爐并聯為主，這種熱水鍋爐結構特點造成了水流速度不宜控制的缺陷。而在一般情況下，氧腐蝕的速度取決于水中的氧含量和氧向陰極區輸送的速度。當水流速度小于0.1—0.2m/s時，熱態下鋼與流動緩慢的含氧水發生接觸，引發劇烈的腐蝕。當水速增加至0.5m/s時，局部氧腐蝕將明顯減輕。

3.鍋爐煙氣對受熱面腐蝕的影響

由于煤的成分中含有一定的硫，燃燒后產生的煙氣中就會含有大量的SO2和SO3氣體，煙氣中部分SO2會繼續轉化成SO3，SO3會繼續與煙氣中的水蒸氣作用，形成一定的硫酸蒸汽。一般來講，硫酸蒸汽對管壁的腐蝕作用是很小的，當鍋爐尾部換熱設備的壁面溫度低于煙氣露點溫度時，會在金屬表層凝結形成硫酸溶液，對金屬產生強烈的酸腐蝕。另一方面，當煙氣溫度和管壁溫度較低時，凝結的硫酸就會被水蒸氣凝結成的水滴稀釋，這些稀硫酸對熱水鍋爐管壁的腐蝕作用會比濃硫酸更加快。

四、緩解熱水鍋爐受熱面受腐蝕的措施

1.控制水中的溶解氧含量和PH值

安裝除氧裝置，盡量減少水中的溶解氧含量。將鍋爐內的循環水PH值控制在10—12之間，可加入適量的氫氧化鈉或磷酸三鈉進行調整。與此同時，要控制p H值低于13，以免破壞鍋爐受熱面金屬上的氧化保護膜，進而提高抵抗腐蝕的能力。

2.合理布置熱水采暖系統管網

對采暖系統管網進行改造，確保水循環保持暢通。應該將采暖系統末端的除污器也放入熱水鍋爐操作規程，加強定期檢修、定期排污。既要節水又要防止結垢。在管網最高點設置排氣裝置，在鍋爐鍋筒、出水管及管網回路的最高點安裝排氣閥，在采暖系統回管上安裝排污器和排氣閥，定期對循環水中的游離氣體進行排放。

3.控制排煙溫度以及做好清灰工作

合理控制爐膛內溫度和排煙溫度，持續保持較高的煙氣溫度，并盡量保持煙氣溫度的相對穩定。另外，在保證完全燃燒的條件下，盡量降低鍋爐管壁中空氣系數，以減少煙氣中SO2向SO3的轉換。加強燃煤管理，選用含硫量較少的煤作為燃料，并盡量減少管壁中水的含量。及時清灰，盡量減少積灰，保持管壁表面的光滑度，從而最大程度減少硫酸的聚積，減緩腐蝕。

結語

鍋爐受熱面腐蝕主要有運行腐蝕和停爐腐蝕兩個方面。受熱面腐蝕問題極大的威脅了熱水鍋爐的安全運行，甚至影響了鍋爐使用壽命的長短。預防鍋爐受熱面受到腐蝕以及增加鍋爐使用時長等問題，已成為鍋爐管理中一個重要的方面。利用以上的措施，可以對熱水鍋爐受熱面氧腐蝕問題的發生起到有效地預防和減緩，從而保證鍋爐的安全運行。

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