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目前,国内外锅炉水处理模式是软化一除氧

排污。软化是通过钠离子交换器降低水质硬度,防

止结垢;除氧是通过设备装首除氧,防止腐蚀;排污

是通过手T操作,定期排除水渣,防止管路堵塞。

   GB 1576-2008《工业锅炉水质》规定:当额定

功率≥7.0 MW的承压热水锅炉给水应除氧,额定

功率<7.O MW的承压热水锅炉和常压热水锅炉给

水应尽量除氧㈠。?但据北京热水锅炉的普查统计:

80%热水锅炉朱设置除氧器;另外20%虽然安装了

除氧设备,却仅有约5%的设备投入使用,其余15%

因设备选用不当,除氧效果不佳等原因,形同虚设.

   大家知道,锅炉给水中的溶解氧一旦进入锅炉,

如果不采取有效措施及时去除,将造成受热面内壁

金属腐蚀。这种腐蚀,不但会造成大量的金属损耗,

还会引起爆管等事故,使设备不能正常运行,直接影

响生产和生活。例如:某台4.2 MW的锅炉,锅炉总

重量约20 t,受热面约l00 m2,用软水补充锅水时,

一个取暖季可带人氧约120 kg,腐蚀金属约

600 kg‘纠。另外,热水锅炉每年停用期间的腐蚀速

度比实际使用时的腐蚀速度还要快,因此,对于设计

寿命15 n年的锅炉,即使不考虑外壁的腐蚀与磨损,

收稿日期:2012-08-09

第一作者:杨荣和

(l957 -),高级工程

师,从事锅炉、压力

容器检验、检测及节

能方向的研究。

仅内壁氧腐蚀,几年即呵将炉管腐蚀穿透,实际使用

寿命仅为设计寿命的l/2~1/3 3]。

   由于水垢的导热系数是钢铁导热系数的l/10

~ 1/100,锅炉受热面锅炉配件结垢,将会削弱传热效率、增加

燃料消耗,进而引起受热面变形、鼓包等,造成事故

隐患。技监部门要求锅炉给水必须处理,达到《工

业锅炉水质》要求后设备才能正常运行。目前的水

处理方法大多采用钠离子交换法,而钠离子交换处

理后的废盐液都排入地沟,造成地下水质恶化,用水

硬度、碱度、含盐量逐年升高,留下了不可逆的用水

隐患和危害。    e

   对于热水锅炉的给水进行除氧以及降低锅水硬

度,从国内外的通常做法来分析,存在造价和运营成

本都较高,实际操作复杂;若不设置除氧设备,锅水

的工况将从还原性水变为氧化性水,因此,有必要研

究氧化性水工况下锅炉受热面高效防腐阻垢新技

术。

   从腐蚀与防腐化学原理出发,我们研制了热水    ,

锅炉“pH值调节剂”,使锅炉受热面内壁在该调节

剂与溶解氧双重作用下处于钝化状态,从而使锅炉

受热面金属受到保护的同时,使锅水符合相关标准

要求。

1锅炉腐蚀、阻垢机理及特性1.1电化学腐蚀机理

   金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

由于热水锅炉金属所处腐蚀环境的特点,其腐蚀类

型主要是电化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属在电解

质溶液中的腐蚀,由于金属表面发生原电池作用而

引起1 2]。对于没有热交换器的热水锅炉供热系统

来说,由于锅炉循环水量很大,带人锅炉的溶解氧量

很多;大量溶解氧的存在,使金属铁在锅水中发生电

化学腐蚀:

   2Fe+02+2H20 -y2Fe (OH)2

   4Fe-(OH)z+ 2H20+02—,4Fe(OH)3

   Fe( OH)2+2Fe( OH) 3~ Fe304+4H10

   腐蚀产物Fe( OH),和Fe,0。被锅水携带到受

热面上,易与其它杂质结成导热性极差的氧化铁垢。

氧化铁垢的生成可引起垢下腐蚀,随着氧化铁垢的

增多,还会引起锅炉受热面传热效率降低,导致受热

面破坏。

   如何才能减少或避免氧腐蚀,最根本的办法是

消除水中的溶解氧,或者使水中的溶解氧与受热面

金属内壁隔离或者减少接触几率。

   理论上,各种pH值条仵下钢铁的氧腐蚀情况

可用铁一水体系的电位-pH图来说明(见图1)∽1,

使用电位-pH图可以判断金属在水溶液巾的腐蚀

情况,从而确定化学反应发生的条件和产物,并制定

相应的保护措施j

   电衍

   pIi

   (平衡同相为Fe、Fe:0,、Fe,0。的场合)

   图1   Fe -H:0体系的电位- pH图

   图1中每一条线相当于一个平衡反应,并代表

固相与液相之间的平衡,主要分成三个区域‘2]:

   (1)腐蚀区(两虚线a、b及4、5、8实线之间,实

线7、1 1之间)。在该区内存在呈稳定状态的可溶

性Fe2、Fe3、Fe04-和HFe,02等离子。因此,对金

属而言是处于不稳定状态,可能发生腐蚀。

   (2)稳定区(虚线a以下大部分区域)。在该区

内金属处于稳定状态,完全被保护,故金属不发生腐

蚀。

   (3)钝化区(虚线b及4、5、8实线之间区域)。

在该区域内,金属表面形成具有保护性的氧化膜,从

而处于比较稳定的状态,故金属腐蚀不明显。



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