船用鍋爐的簡單比較及其防腐措施的簡單分析

摘要：目前船用鍋爐主要有蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。在船上主要用于設(shè)備暖機(jī)、油艙加熱、生活取暖和水柜加熱。根據(jù)用途不同，通過分析其優(yōu)缺點，安全性、節(jié)能性、使用壽命等，依據(jù)船舶的工作性質(zhì)，對于今后鍋爐合理選型以及使用管理等方面，都有著十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：區(qū)別；優(yōu)缺點；腐蝕；措施

1.引言

船用鍋爐大致分為蒸汽鍋爐、常壓熱水鍋爐兩大類。作為熱源設(shè)備在船上除滿足船員取暖、熱水需求外，還用于重油粘度控制。本文重點針對燃用輕柴油的海事測量船舶，對兩種鍋爐的優(yōu)缺點進(jìn)行比較，并對影響鍋爐正常工作的氧化、腐蝕進(jìn)行分析。

2.常壓熱水鍋爐與蒸汽鍋爐供熱系統(tǒng)比較

常壓熱水鍋爐與蒸汽鍋爐是當(dāng)前船用的兩種供熱系統(tǒng)，主要區(qū)別包括以下幾點：

（1）蒸汽鍋爐是承壓設(shè)備，具有一定壓力，所以存在爆炸危險。而常壓熱水鍋爐的水空間連通膨脹水箱始終與大氣相通，不會爆炸，安全性能好。

（2）蒸汽鍋爐在工作時對水位要求嚴(yán)格，上部空間儲存蒸汽，下部水位必須覆蓋燃燒室，通過水位電極控制給水泵啟停，防止干燒損壞爐膛。常壓鍋爐對水位沒有嚴(yán)格要求，膨脹水箱中不缺水即可。

（3）蒸汽鍋爐必須裝設(shè)壓力表、安全閥、水位計，通過蒸汽壓力的變化控制鍋爐起停。而常壓熱水鍋爐沒有水位計，僅需最低水位電極，防止干燒。水腔與大氣相通，可不設(shè)安全閥，起停由熱水溫度控制。

（4）蒸汽鍋爐供應(yīng)的熱源在100℃以上。常壓熱水鍋爐只能供應(yīng)100℃以下的熱水（以40—95℃居多）。

3.常壓熱水鍋爐優(yōu)缺點分析

3.1優(yōu)點分析

從生活取暖方面考慮，常壓熱水鍋爐與蒸汽鍋爐相比較，具備安全性好、經(jīng)濟(jì)性高、適用性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點。

（1）安全性。常壓鍋爐無爆炸危險。由水泵控制從爐內(nèi)向散熱器的熱水循環(huán)。水箱與大氣連通，解決了承壓問題。

（2）經(jīng)濟(jì)性。與蒸汽鍋爐相比，常壓熱水鍋爐的使用壽命長，維修管理簡便。無蒸汽冷卻器，大大減少熱量損失，提高了熱效率。

對報廢蒸汽鍋爐的改造：報廢后經(jīng)過必要的檢查論證，多數(shù)可改作常壓鍋爐，只要本體不腐蝕嚴(yán)重穿透，可改為熱水鍋爐繼續(xù)使用。

（3）適用性。蒸汽鍋爐屬于承壓容器，對其容量、參數(shù)、安裝位置等都有嚴(yán)格限制。而常壓鍋爐卻無此約束，只要受熱面積足夠，熱水循環(huán)可靠，可在較大范圍內(nèi)按實際需要設(shè)計、安裝，因地制宜方便靈活。

（4）使用方便性。作為承壓容器，國家對蒸汽鍋爐的設(shè)計、制造、安裝、使用、檢驗、修理、改造等環(huán)節(jié)都有規(guī)定，以保證其安全。而常壓鍋爐從各個環(huán)節(jié)都可有不同程度的放寬。

3.2缺點分析

蒸汽鍋爐與常壓熱水鍋爐相比較，具有運行能耗高、壓力波動大、易腐蝕等缺點。

（1）運行能耗高。蒸汽在一定壓力下工作，爐水溫度必然要高于常壓鍋爐。從熱傳遞方式分析，兩物質(zhì)溫差越大傳熱效果越好；因蒸汽高于熱水溫度，在輸送過程中，其熱量損失（含泄漏）也必然高于熱水循環(huán)系統(tǒng)；蒸汽在完成熱交換進(jìn)入熱水井前流經(jīng)冷卻器，此過程又有部分熱量被帶走。因此，在相同取暖需求條件下，必然導(dǎo)致蒸汽鍋爐的運行能耗增加。

（2）壓力波動大。蒸汽鍋爐燃燒靠蒸汽壓力控制，在供熱過程中其壓力必然會產(chǎn)生較大波動。而常壓鍋爐則是通過熱水循環(huán)泵實現(xiàn)媒質(zhì)流動，其壓力相對更加平穩(wěn)。

（3）易腐蝕。高溫會加速化學(xué)反應(yīng)速度。蒸汽鍋爐整體工作環(huán)境較常壓鍋爐高，耗油量大（燃油多含腐蝕性物質(zhì)），這些都將導(dǎo)致蒸汽鍋爐的氧化、腐蝕速度加快。

4.影響氧腐蝕的主要因素

一般情況下，水中含有空氣，其中氧元素會導(dǎo)致鍋爐水腔側(cè)發(fā)生氧化腐蝕。影響氧腐蝕的主要因素包括：

（1）溶解氧濃度。金屬氧化速度隨爐水溶解氧濃度升高而加快。當(dāng)含氧量超過低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中對溶解氧指標(biāo)（<0.1mg/L）要求時就具備了氧化條件。常壓下，25℃水中氧氣飽和溶解度為8.4mg/L。其飽和溶解度隨溫度升高而降低，隨壓力升高而增大。水進(jìn)入爐內(nèi)，隨溫度上升會有部分氧氣析出，但剩余氧仍遠(yuǎn)超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）爐水PH值。PH值對金屬腐蝕影響極大。PH值越低酸性越大，氫離子濃度越高。由于氫離子參與金屬電化學(xué)反應(yīng)，會使鋼鐵產(chǎn)生腐蝕。一般來說溶液的PH值越低，與爐水接觸的鋼鐵越容易產(chǎn)生腐蝕。

（3）溫度的影響。金屬溫度越高與其接觸的爐水溫度越高，各物質(zhì)在水中的擴(kuò)散速度也越快。電解質(zhì)溶液電阻降低，腐蝕速度加快。但當(dāng)表面溫度達(dá)到一定值時，與之接觸的爐水會因急劇加熱而形成汽泡，使附近的溶解氧被上升汽泡帶走，隔絕了氧與金屬。所以在多數(shù)運行狀態(tài)下，上升管和爐殼底部因受熱劇烈并不易發(fā)生氧腐蝕。只有在小火或停爐狀態(tài)下，該部位才會發(fā)生一定程度的腐蝕。而受熱較弱的部位則會因爐水溫度適宜而加快腐蝕。

5.防止氧腐蝕的措施

針對鍋爐氧腐蝕現(xiàn)象，管理中要從以下幾個方面采取措施。

（1）去除水中的溶解氧。溶解氧會引起鍋爐本體和給水管道的嚴(yán)重腐蝕，應(yīng)盡可能除去。對船用小型低溫?zé)崴仩t而言，簡單的辦法是在膨脹水箱中加入亞硫酸鈉除氧。

（2）控制爐水PH值。當(dāng)PH值在9.5～10時，防腐效果最好。每周定期進(jìn)行爐水化驗，加入適當(dāng)碳酸鈉，調(diào)整其PH值在合理范圍。

（3） 嚴(yán)格清洗。對新裝和修理后的鍋爐，應(yīng)嚴(yán)格清洗清除表面附著物，在金屬表面形成保護(hù)膜。盡可能控制系統(tǒng)水流失減少補(bǔ)水量，控制溶解氧來源。盡量保持系統(tǒng)的正壓狀態(tài)，避免因負(fù)壓而吸入空氣。

6.小結(jié)

本文主要圍繞船用常壓熱水鍋爐與蒸汽鍋爐供熱系統(tǒng)的優(yōu)缺點進(jìn)行比較，對影響常壓熱水鍋爐的主要因素之一（鍋爐氧腐蝕）進(jìn)行了分析，并淺析了相關(guān)的防腐措施，為提高常壓熱水鍋爐的適用性提供了參考。綜合比較，作為承擔(dān)北方海區(qū)港口航道測量任務(wù)的海巡1504、1505輪，采用常壓熱水鍋爐在初期配置和后期日常維護(hù)方面都更加合理。

參考文獻(xiàn)

[1]張佑全.常壓型煤熱水鍋爐.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.3.

[2]中國海事服務(wù)中心.船舶輔機(jī).人民交通出版社，2009.4.

作者簡介：呂文喜（1983.4），男 漢族 天津人，大學(xué)本科，船舶大管輪，從事測量船舶管理工作