浅谈常压热水锅炉水质处置重要性.docx

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浅谈常压热水锅炉水质处置重要性

浅谈常压热水锅炉水质处置的重要性

【摘要】针对一次常压锅炉酸洗进程中发觉的结垢、侵蚀情形，论述了锅炉在运行中进行水质处置的重要性和探讨酸洗除垢应注意的几点问题。

【关键词】常压锅炉侵蚀结垢酸洗水质处置

一、前言

常压锅炉体积小、重量轻、结构简单、事故率低、平安靠得住，在工业生产及生活中被普遍利用。

但由于用水量大，且没有防腐设备或靠得住的除氧方法，水中的氧和二氧化碳均处饱和状态，对锅炉造成很强的侵蚀性。

在日常的锅炉监督检查和查验工作中，咱们发觉大多数常压锅炉在锅炉内受热面各个系统中均不同程度存在大小不等侵蚀或呈均匀的小麻点，对锅炉的平安组成了要挟。

通过近几年的调查报告显示，约有三分之一的锅炉利用单位，未进行水质处置，专门是偏远地域更为严峻；而采纳水处置的单位，成效较好的和成效不明显的各占一半。

未进行水处置的单位，大部份是对水处置的熟悉不足，缺乏产品和技术，进行水处置成效不明显的情形各异：

有的是采纳的方式不适应水质的要求，将循环水冷却的药剂用锅炉；有的是药剂质量问题；有的是药剂失效；有的是操作方式不正确。

对未进行水处置和进行水处置而成效不明显这两种情形，归纳起来是缺乏水处置的熟悉。

一样热水锅炉利用二、三年后就会显现明显的金属侵蚀现象，发生红水或泄露。

因此，对低压锅炉进行必要的水质处置显得尤其重要。

二、锅炉侵蚀情形

吐哈油田井下公司鄯善“温吉桑”、“台参一”两个油区生活点所安装锅炉要紧为生活点提供热水和采暖热源。

“台参一”两台，锅炉型号为CWSG常压煤、气两用高效生活热水锅炉，热功率，供开水量5000kg/h，出厂日期别离为2003年9月和2004年10月。

“温吉桑”两台，锅炉型号为CLRS，热功率，供开水量5000kg/h，额定水温90／70℃，出厂时刻别离为2003年9月和1997年10月，陕西渭南秦牛锅炉厂制造，燃料均为石油天然气。

通过对四台常压锅炉中两台的现场观看、取样、拍照（其中两台正在运行），发觉该锅炉结垢和侵蚀较为严峻，锅炉管壁和传热管上结有疏松的垢层和泡状的氧化侵蚀斑点，垢层表面颜色为土黄色，底部呈褐色和黑色。

垢层厚度5－8毫米，结垢覆盖率100%。

据现场向有关人员介绍，该四台炉由于结垢严峻，曾于2003年进行了清洗，但运行一个采暖周期后又显现严峻的结垢现象。

经化验确信，结垢要紧成份为三氧化二铁（70％）和碳酸盐水垢（30％）。

通过对锅炉侵蚀面大多为φ50~φ100mm的溃疡侵蚀，铲除侵蚀物，发觉多处剩余壁厚为~2.0mm，个别部位管壁残余厚度仅为~0.8mm。

依照对水垢和氧化层化验分析，此锅炉产生如此严峻侵蚀，要紧缘故是对锅炉进行酸洗后钝化处置未达到要求，加重了锅炉侵蚀速度，产生二次侵蚀，第二是未进行合理的水处置方法。

图1“温吉桑”锅炉侵蚀情形

图2“台参一”锅炉侵蚀情形

图3泵出口短节内结垢情形

三、结垢和侵蚀缘故分析

（一）运行保护保养操作造成锅炉侵蚀的缘故分析

1、由于锅炉用途的特殊性，锅炉给水和循环水未通过任何水质处置或以化学清洗代替锅炉正常的水处置工作，是结垢的要紧缘故。

2、不依照锅炉结垢情形而由无相应清洗资质的单位或锅炉利用单位进行清洗，因清洗方式、除垢成效不足而造成对锅炉金属的损伤。

要紧缘故为酸洗后钝化处置没有达到要求造成表面锈蚀的状况：

图4钝化处置未达到要求造成锈蚀的状况

3、锅炉运行方面。

运行方式不合理，锅炉保养跟不上等，致使锅炉受压部件的氧侵蚀现象十分严峻。

在运行中的日常排污、清灰，尤其是锅炉保护保养方面不到位。

如停炉后不注意保护保养，造成吸氧侵蚀。

锅炉停用，有的装满生水，有的随意袒露在大气中，如此由于保养不善或不保养，停炉状态下的侵蚀往往比运行状态下更严峻。

酸洗后防锈蚀保养工艺不落实而造成二次锈蚀的状况：

图5保养工艺不落实造成二次锈蚀的状况

4、锅炉未按标准要求进行按期排污。

5、除垢成效与锅炉的操作有直接的关系，同时与选择质量靠得住的水处置产品也有十分重要关系。

该四台锅炉均为常压锅炉，在思想上容易造成麻痹，而且由于常压锅炉水处置设备和平安附件配备的不完善，更易发生如侵蚀、结垢问题。

侵蚀会造成锅炉管壁的减薄，使锅炉的耐压能力下降；结垢容易造成锅炉内水路堵塞，使局部金属过热而产生汽化，发生爆炸事故，同时，大量浪费能源，无形增加运行本钱。

（二）氧和二氧化碳对锅炉侵蚀的缘故分析

一、大量补入的原水未采纳钠离子互换软化和未采纳任何除氧方式。

常压锅炉需要大量均衡持续的给水，当补给水水质达不到标准规定要求，补给水中的重碳酸盐在炉内加热的进程中产生二氧化碳；或在直接补入生水的进程中，即补进了溶解氧，对锅炉金属壁面产生侵蚀。

2、单独采纳软化水设备不采纳其它方法，也是锅炉利用寿命缩短的要紧缘故之一。

一种适应性的熟悉是：

原水通过软化后，水的PH值提高了，因此水的侵蚀性也降低了。

事实上，锅炉钢在原水软化后的侵蚀性更大，依照锅炉侵蚀标准，属于事故性侵蚀级。

什么缘故说软化水比原水侵蚀性更大，因原水中含有天然缓蚀剂重碳酸钙，它是一种阴极性缓蚀剂，当在钢表面同阴极反映产物氢氧根离子相遇时，即生成碳酸钙沉淀而覆盖于阴极表面。

由于阴极进程被抑制，钢的侵蚀速度减小。

当原水被软化后，随着硬度成份被除去，水中原有的天然缓蚀剂已不存在，因此水的侵蚀性增加了。

同时，侵蚀产物覆盖于金属表面而成垢的情形变得严峻了，因此，对利用软化水的锅炉，更有必要采纳防侵蚀方法。

3、PH值太低，加速了金属壁侵蚀。

若是锅炉给水能够达到标准规定要求，金属壁既使有侵蚀也是均匀侵蚀，即当PH=10~12时，金属具有坚硬的氧化爱惜层，可大大减缓侵蚀，乃至幸免侵蚀情形的发生。

可是当PH值<7时，氧分子、氢离子、氯离子等作为侵蚀介质都很活跃，由于水中氧分子、氢离子、氯离子的存在，就使锅炉受热面产生了侵蚀；同时二氧化碳溶于水也会降低PH值。

4、水温的阻碍。

锅水的温度高，钢材表面温度也高，那么Fe2+在水溶液中的扩散速度加速，电解质水溶液的电阻降低。

由于氧侵蚀的大体原理是靠扩散，扩散速度愈快，氧侵蚀速度亦快。

关于常压锅炉来讲，侵蚀速度随着水温的升高，局部侵蚀的程度和速度明显加速，当温度升高到脱氧温度（1000℃）以上时，气体氧随蒸汽进入蒸汽系统，水侧的侵蚀相应减小。

（三）、管理不善致使锅炉的利用寿命缩短，能耗上升，发生事故，增加维修费用，生产和供暖得不到及时保障。

四、侵蚀产生机理和特点

侵蚀产生机理和特点：

按机理，侵蚀分为化学侵蚀和电化学侵蚀两大类。

一样化学侵蚀无电流产生，而电化学侵蚀伴有电流的产生。

对锅炉受压元件来讲，水侧以电化学侵蚀为主，火侧（或烟气侧）以化学侵蚀为主。

氧侵蚀事实上是一种电化学侵蚀，其机理为：

由于锅水是一种有极性的电解质，在水的极性分子的吸引下，钢材表面的一部份铁原子，开始移入炉水而成为带正电的铁离子，而钢材上保留多余的电子带负电荷。

假设铁离子不断进入锅水，那么使钢板（管）上慢慢显现坑洞，产生了侵蚀。

锅水中的溶解氧具有去极化作用，会使这一进程加重。

而去极化作用的强弱与含氧量多少有关，也确实是说溶解氧的含量多少决定着侵蚀的强弱，且二者成线性正比关系，如图6所示。

图6水中氧含量与侵蚀速度关系曲线

侵蚀机理化学反映：

Fe+2H2O=Fe（OH）2+H2↑

2H2+O2=2H2O

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3↓

另外，水中的溶解氧又是阴极去极化剂，即：

O2+4e+2H2O=4OH—

因此氧侵蚀速度与水中含氧量成正比。

由于溶解氧本身是阴极去极化剂，对金属的危害十分严峻；而二氧化碳在水溶液中呈酸性，直接破坏金属表面爱惜膜，加速了氧对金属的电化学侵蚀。

在天然水中，碱度要紧由HCO3的盐类[如Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2]组成，这些重碳酸盐（临时硬度）在锅炉中通过一系列的转变，在水中产生二氧化碳和碳酸，从而引发锅炉内表面侵蚀。

专门是有些利用单位对原水不进行任何处置，直接送入锅炉，在锅炉内被加热的进程中，重碳酸盐生成的重碳酸铁[Fe（HCO3）2]对锅炉产生侵蚀。

换句话说，只要水中存在CO2，侵蚀铁的反映就会一直进行下去，直到CO2消耗完为止。

重碳酸铁[Fe（HCO3）2]溶解于水。

若是水中不存在O2，那么，Fe（HCO3）2以溶解液状态被加热分解，产生沉淀物——Fe2O3（红锈），它是松散的水渣，通过排污排掉。

这种侵蚀的特点是内表面侵蚀均匀，呈现光亮。

若是水中存在O2，那么O2就和Fe（HCO3）2反映，产生二氧化碳。

即：

4Fe（HCO3）2]+O2+2H2O→4Fe（OH）3↓+8CO2

Fe（OH）3又与水溶液中的Fe（OH）2彼此碰撞后生成Fe3O4（黑锈）爱惜膜。

新产生的CO2又变成碳酸，破坏爱惜膜，侵蚀内表面。

反映反复进行，直到O2全数消耗完为止。

实验说明，即便存在少量的O2，也明显加速了侵蚀进程。

二氧化碳的产生除与直接进入锅炉的原水有关外，还与是不是采纳除氧方式有关，当采纳热力式除氧时，软化水在系统外先被加热，当水温达到60℃以上时，重碳酸钠NaHCO3就开始分解出Na2CO3和CO2，CO2及原水中游离的O2、N2等气体在除氧器中被除掉，不进入系统，重碳酸盐那么以NaCO3形式进入系统。

若是不采纳任何除氧方式，那以NaHCO3未分解直接进入锅炉，在炉内被加热分解，产生二氧化碳。

五、防侵蚀方法

（一）、选择有效的水处置方式

一、采纳锅外化学处置一—钠离子互换软化法的同时，增设有效的除氧装置，除去水中的溶解氧。

一样采纳化学除氧，经常使用的化学试剂有亚硫酸钠、亚硫酸钠加催化剂、联胺等。

并按期化验，使锅水含量操纵在标准范围内。

二、在生活热水锅炉的供水采纳磁场软化处置法进行水处置，其特点是不向锅炉给水中添加任何化学药剂，而是用改变水本身和所含杂质的物理性质的方式，达到锅炉不结垢或少结垢的目的，除垢成效与锅炉的操作有直接的关系，同时与选择质量靠得住的水处置产品有十分重要关系。

3、采纳炉外加热法。

这种方式简单易行，是对原水（正常运行主若是补水）在炉外进行加热，而不是进行钠离子互换。

由于加热，原水中重碳酸盐被分解出CO2和其它气体，同时形成沉淀物，CO2和其它气体通过上部排气孔排掉，沉淀物通过下部排污阀泄掉。

如此，补水中可不能再含有NaHCO3或Na2CO3，而且不管热煤参数如何，系统内都可不能再产生CO2，从而幸免侵蚀。

同时依照重碳酸钙、镁沉淀析出的原理，也能够幸免在炉内形成水垢，知足防腐、防垢的要求。

炉外加热的设备应考虑到自身结垢和除气的问题，最好采纳蒸汽混合式加热的方式，通过蒸汽将补给水的温度加热到沸点，在充分分解重碳酸盐的同时，将气体放掉。

水箱和加热器可利用塑料等耐侵蚀材料，以便按期以酸洗的方式除掉水箱内表面及加热器上的水垢。

4、充分利用临近锅炉的排污水。

由于锅炉避免侵蚀主若是排除补水中的CO2和游离O2，那么就能够够在一个同时设有2台以上锅炉的锅炉房内，对临近锅炉的排污水通过沉淀，排出水渣后，再作为补给水利用。

如此一方面能够对临近锅炉的排污水进行二次利用，另一方面又能够知足补水的水质和防腐要求。

五、采纳锅内加药处置，操纵锅水PH值。

这是系统防腐的必要条件，同时也是最简单、最有效的方式。

当锅炉循环水PH值低于10时可增加磷酸三钠、碳酸钠或氢氧化钠药剂量进行调整，将PH值操纵在10~12之间，使锅水中的钙、镁离子形成疏松的水渣，通过排污的方式排出炉外。

六、充分保证除氧器的运行成效，以减少水中溶解氧的含量。

（二）运行保护保养操作熟悉

一、做好停炉保养工作是避免锅炉侵蚀的有效途径之一。

由于保养不善或不保养，停炉状态下的侵蚀往往比运行状态下更严峻。

因此，做好停炉保养工作是避免氧侵蚀的有效途径之一。

通常短时间停炉采纳湿法保养，长期停炉采纳干法保养。

干法保养是将受热面水垢和烟灰清除后，将盛装块状氧化钙（生石灰）或氯化钙的容器放在锅筒、炉膛及烟道中，同时将检查门、炉门、出灰门和通用挡板加以密封，避免潮气进入；并及时改换失效的干燥剂。

二、关于热水锅炉尽可能减少系统泄漏失水量，从而减少系统的补水量，最好使补水量操纵在系统循环水量的%之内；

3、在热水锅炉的循环系统中设置适合有效的放气装置；

4、锅炉要按期排污，每班至少要排污一次。

5、依照锅炉结垢情形及时由具有相应资质的清洗单位进行清洗，以幸免因清洗方式、除垢成效不足而造成对锅炉的金属损伤。

在咱们制定清洗方案时，依据该锅炉垢层性质和运行特点，选取有效的清洗介质、缓蚀剂和钝化剂，以提高除垢率、降低侵蚀速度，并考虑到以最大限度减少对环境的阻碍和危害，咱们以选取无毒、无害的药剂来知足排放标准。

清洗后还要进行必要的水质化验、排污等处置。

（三）治理方面

一、将采暖锅炉和生活水锅炉独立运行，便于对采暖水质进行处置，一方面延长锅炉利用寿命，降低运行本钱；一方面提高锅炉的平安利用系数。

二、增强水质处置和化验的跟踪监督，确保系统的平安、经济运行。

3、依据《锅炉水处置监督治理规那么》第二条“本规那么适用于以水为介质的固定式锅炉”；第九条“锅炉水处置是保证锅炉平安经济运行的重要方法，不该以化学清洗代替正常的水处置工作”。

建议贵单位关于锅炉运行治理应有相应的专业人员具体负责此方面的工作。

六、终止语

增强水质处置与监控，第一是提高对水质治理的意识和熟悉。

往往设备越先进对水质要求也越高，过去是以不良水质为条件来选用设备，尔后应成立以改善水质来适应先进设备要求的新理念。

有效操纵锅炉的侵蚀和结垢，是延长锅炉利用年限，保证平安、平稳、经济运行，实施节能减排的重要途径。

参考文献

1《锅炉水处置监督治理规那么》（TSGG5001–2020）

2《锅炉运行与操作指南》辛广路主编（机械工业出版社）