汽包鍋爐水汽系統(tǒng)的腐蝕結(jié)垢及其防止

1、汽包鍋爐水汽系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢及其防止汽包鍋爐的水系統(tǒng)如下圖。給水經(jīng)省煤器提高溫度后進(jìn)入汽包，然后有爐墻外的下降管經(jīng)下聯(lián)箱進(jìn)入上升管（即水冷壁）。在上升管中，水吸收爐膛里的熱量，成為汽水混合物又回到汽包中。此汽水混合物在汽包里進(jìn)行汽水分離，分離出的飽和蒸汽導(dǎo)入過熱器內(nèi)被加熱成過熱蒸汽后送入汽輪機；分離出來的水再同加入的給水進(jìn)入下降管并重復(fù)上述過程。在汽包鍋爐的水汽系統(tǒng)中，由汽包下降管下聯(lián)箱上升管汽包，所組成的回路，稱為水循環(huán)系統(tǒng)。汽包鍋爐中如水質(zhì)不良，就會引起水汽系統(tǒng)結(jié)垢、積鹽和金屬腐蝕等故障；還會導(dǎo)致鍋爐的過熱蒸汽品質(zhì)劣化，從而影響到汽輪機的運行。第一節(jié) 水汽系統(tǒng)的腐蝕及其防止鍋爐運行時，鍋內(nèi)

2、水的溫度和壓力比較高或很高，爐管管壁溫度很高，設(shè)備的各部分的應(yīng)力很大，而且由于給水中雜質(zhì)在鍋爐內(nèi)發(fā)生濃縮和析出，在鍋內(nèi)常集積有沉積物，這些因素都會促進(jìn)腐蝕，并使腐蝕問題復(fù)雜化。所以，雖然進(jìn)入鍋爐的水都是經(jīng)過除氧的，鍋爐水的ph值也常常比較高，但仍然會發(fā)生腐蝕。如果鍋爐水汽系統(tǒng)發(fā)生了較嚴(yán)重的腐蝕，那么由于鍋內(nèi)高溫高壓的作用，就容易的哦安置爆管?，F(xiàn)按水汽系統(tǒng)中可能發(fā)生的腐蝕類型，介紹如下：一、氧腐蝕在正常運行情況下，不會有大氣侵入鍋內(nèi)，而且即使給水帶有微量的氧，也往往在省煤器中就消耗完了，所以鍋內(nèi)不會發(fā)生氧腐蝕。但當(dāng)發(fā)生下列情況時，就有可能發(fā)生氧腐蝕。1、除氧器運行不正常。2、鍋爐在基建和停用期間

3、無防護(hù)。二、沉積物腐蝕當(dāng)鍋內(nèi)金屬表面附著有水垢或水渣時，在其下面會發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，稱為沉積物下腐蝕，這是目前高壓鍋爐內(nèi)常見的一種腐蝕。在正常的運行情況下，鍋內(nèi)金屬表面上常覆蓋著一層fe3o4膜，這是金屬表面在高溫鍋爐水中形成的。這樣形成的fe3o4膜是致密的，具有良好的保護(hù)性能，鍋爐可以不遭到腐蝕。但是如果此fe3o4膜遭到了破壞，那么金屬表面就會暴露在高溫的爐水中，非常容易受到腐蝕。促使fe3o4膜破壞的一個最重要因素，是鍋爐水的ph值不合適。在一般的運行條件下，由于鍋爐水的ph值常保持在911之間，鍋爐金屬表面的保護(hù)膜是穩(wěn)定的，所以不會發(fā)生腐蝕。但當(dāng)鍋內(nèi)的金屬表面上有沉積物時，這里的情況就

4、發(fā)生了變化；首先，由于沉積物的傳熱性很差，沉積物下金屬管壁的溫度升高，滲透到沉積物下面的鍋爐水會發(fā)生急劇蒸濃。濃縮的爐水由于沉積物的阻礙，不易和處于爐管中部的爐水混勻，其結(jié)果是沉積物下鍋爐水中各種雜質(zhì)的濃度變得很高。在鍋爐水高度濃縮的條件下，其水質(zhì)會與濃縮前完全不同，沉積物下的濃溶液會具有很強的侵蝕性，使鍋爐金屬遭到腐蝕。例如，在鍋爐水中有游離naoh時，沉積物下爐水高度濃縮的結(jié)果，會使得沉積物下蒸濃的鍋爐水ph值升的很高，ph值升高13以上，就會發(fā)生堿對金屬的腐蝕。又例如，當(dāng)鍋爐水中有mgcl2和cacl2（這是凝汽器泄漏時，隨冷卻水帶入水汽系統(tǒng)中的雜質(zhì)）時，處于沉積物下蒸發(fā)濃縮爐水中的這些

5、雜質(zhì)發(fā)生以下反應(yīng)： mgcl2 + 2h2omg（ho）2 + 2hcl cacl2 + 2h2oca（ho）2 + 2hcl這兩個反應(yīng)的生成物mg（ho）2和ca（ho）2會形成沉淀物，而濃縮的爐水變成了強酸（hcl）溶液，以致在沉積物下發(fā)生酸對金屬的腐蝕。由上述可知，在沉積物下可能發(fā)生堿性或酸性兩種不同類型的腐蝕。這兩種腐蝕，常又根據(jù)其損傷情況的不同，分別稱為延性腐蝕和脆性腐蝕?，F(xiàn)分別介紹如下。（1）延性腐蝕 這種腐蝕常發(fā)生在多孔沉積物的下面，是由于沉積物下的堿性增強產(chǎn)生的。腐蝕特征是腐蝕坑凹凸不平，坑上覆蓋有腐蝕產(chǎn)物，坑下金屬的金相組織和機械性能都沒有變化，金屬仍保留它的延性，所以稱為延

6、性腐蝕。當(dāng)腐蝕坑達(dá)到一定的深度后，管壁變薄，這時便會因過熱而鼓包或爆管。（2）脆性腐蝕 這種腐蝕常發(fā)生在比較致密的沉積物下面，是由于沉積物下酸性增強產(chǎn)生的。發(fā)生這種腐蝕時，腐蝕部位的金相組織發(fā)生了變化，有明顯的脫碳現(xiàn)象，生成細(xì)小的裂紋，使金屬變脆。嚴(yán)重時，管壁并未變薄就會爆管。這種腐蝕是由于腐蝕反應(yīng)中產(chǎn)生的氫滲入金屬內(nèi)部引起的，因此又稱為氫脆。引起沉積物下腐蝕的運行條件有以下幾點：（1）結(jié)垢物質(zhì)帶入鍋內(nèi)；（2）凝汽器泄漏；（3）補給水水質(zhì)不良。要防止沉積物下腐蝕，一般措施有以下幾點：（1）新裝鍋爐投入運行前，應(yīng)進(jìn)行化學(xué)清洗；鍋爐運行后要定期清洗，以除去沉積在金屬管壁上的腐蝕產(chǎn)物。（2）提高給水

7、水質(zhì)，防止給水系統(tǒng)腐蝕而使給水的銅鐵含量增大。（3）盡量防止凝汽器泄漏。（4）調(diào)節(jié)鍋爐爐水水質(zhì)，消除或減少鍋爐水中的侵蝕性雜質(zhì)。（5）做好鍋爐的停用保護(hù)工作，防止停用腐蝕，以免爐管金屬表面附著腐蝕產(chǎn)物。三、水蒸汽腐蝕當(dāng)過熱蒸汽溫度高達(dá)450時（此時，過熱蒸汽管管壁溫度約500），它就要和碳鋼發(fā)生反應(yīng)；在450-570之間時，它們的反應(yīng)生成物為fe3o4 3fe + 4h2ofe3o4 + 4h2當(dāng)溫度達(dá)570以上時，反應(yīng)生成物為fe2o3 fe + h2ofeo + h2 2feo + h2ofe2o3 + h2這兩種反應(yīng)都是化學(xué)反應(yīng)，所引起的腐蝕都屬于化學(xué)腐蝕。當(dāng)產(chǎn)生這種腐蝕時，管壁均勻地變

8、薄，腐蝕產(chǎn)物常常呈粉末狀或鱗片狀，多半是fe3o4。在鍋爐內(nèi)，發(fā)生汽水腐蝕的部位，一般在以下兩處：（1）汽水停滯部分 當(dāng)鍋爐內(nèi)有水平的或傾斜較小的管段，以致水循環(huán)不暢，運行中發(fā)生汽塞或汽水分層處時，就可能在這些地方因蒸汽嚴(yán)重過熱而產(chǎn)生汽水腐蝕。（2）蒸汽過熱器中 蒸汽過熱器如運行良好，在過熱器的管壁上會形成一層黑色的fe3o4保護(hù)膜，從而防止了腐蝕。如果在運行中過熱器的熱負(fù)荷和溫度波動很大，使保護(hù)膜遭到破壞，那么過熱器管壁就會遭受嚴(yán)重的汽水腐蝕。防止腐蝕的方法是，消除鍋爐中傾斜度較小的管段，以保證正常的汽水循環(huán)。四、應(yīng)力腐蝕當(dāng)金屬除了受某些侵蝕性介質(zhì)的作用外，同時還受機械應(yīng)力的作用時，它會發(fā)生

9、裂紋損壞，這是一種特殊的腐蝕現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕。鍋爐金屬的應(yīng)力腐蝕有腐蝕疲勞、應(yīng)力腐蝕開裂和苛性脆化等幾種不同類型。1、腐蝕疲勞 腐蝕疲勞是金屬在交變作用下發(fā)生的一種應(yīng)力腐蝕。2、應(yīng)力腐蝕開裂 應(yīng)力腐蝕開裂是奧式體鋼在應(yīng)力和侵蝕性介質(zhì)作用下發(fā)生的腐蝕損壞。3、苛性脆化 苛性脆化是鍋爐金屬的一種特殊的腐蝕形式，引起這種腐蝕的主要因素是水中的苛性鈉（naoh）使受腐蝕的金屬發(fā)生脆化，故稱為苛性脆化。苛性脆化可看作是一種特殊的電化學(xué)腐蝕。實踐證明，在發(fā)生苛性脆化的鍋爐中，必定有三個因素同時存在：1）鍋爐水含有一定量的游離堿而具有腐蝕性；2）鍋爐是鉚接或脹接的，而且在這些部位有不嚴(yán)密的地方，因而發(fā)生水

10、質(zhì)局部濃縮的過程；3）金屬中有很大的應(yīng)力。第二節(jié) 水垢和水渣運行實踐表明，如果鍋內(nèi)水質(zhì)不良，經(jīng)過一段時間運行后，在受熱面與水接觸的管壁上就會生成一些固態(tài)附著物，這種現(xiàn)象通常稱為結(jié)垢，這些附著物叫做水垢。另外，在鍋爐水中析出的固體物質(zhì)，有的還會呈懸浮狀存在于鍋爐水中，也有沉積在汽包和下聯(lián)箱底部等水流緩慢處，形成沉渣的，這些呈懸浮狀態(tài)和沉渣狀態(tài)的物質(zhì)叫做水渣。一、水垢水垢的化學(xué)組成一般比較復(fù)雜，但往往是以某種化學(xué)成分為主，按其主要化學(xué)成分分成以下幾類：鈣鎂水垢、硅酸鹽水垢、氧化鐵垢和銅垢等。通常表明水垢的物理性質(zhì)的指標(biāo)有：堅硬度、孔隙率和導(dǎo)熱性等。鍋爐爐管結(jié)垢后，往往因傳熱不良導(dǎo)致管壁溫度升高，當(dāng)

11、其溫度超過金屬所能承受的允許溫度后時，就會引起鼓包和爆管事故。二、水渣水渣的化學(xué)組成也很復(fù)雜，按其性質(zhì)的不同，可分為以下兩類：（1）不會粘附在受熱面上的水渣。（2）易粘附在受熱面上轉(zhuǎn)化成水垢的水渣。鍋爐水中水渣太多，會影響鍋爐的蒸汽品質(zhì)，而且還有可能堵塞爐管，威脅鍋爐的安全運行，所以應(yīng)采用鍋爐排污的辦法及時將鍋爐水中的水渣排除掉。第三節(jié) 水垢的形成及其防止一、鈣鎂水垢1、成分、特征及生成部位在鈣、鎂水垢中，鈣、鎂鹽的含量常常很大，甚至可達(dá)90%左右。這類水垢又可按其主要化合物的型態(tài)分成：碳酸鈣水垢、硫酸鈣水垢、硅酸鈣水垢、鎂垢等。碳酸鹽水垢，容易在鍋爐省煤器、加熱器、給水管道以及凝汽器冷卻水通

12、道和冷水塔中生成。硫酸鈣和硅酸鈣水垢主要在熱負(fù)荷較高的受熱面上，如鍋爐爐管、蒸發(fā)器和蒸汽發(fā)生器內(nèi)等。2、形成原因形成鈣、鎂水垢的原因是：水中鈣、鎂鹽類的離子濃度乘積超過了溶度積，這些鹽類從溶液中結(jié)晶析出并附著在受熱面上。在鍋爐和各種熱交換器中，水中鈣、鎂鹽類的離子濃度積超過溶度積的原因，有以下幾個方面：1）隨著水溫的升高，某些鈣、鎂鹽類在水中的溶解度下降。2）在水不斷受熱被蒸發(fā)時，水中鹽類逐漸被濃縮。3）在水被加熱和蒸發(fā)的過程中，水中某些鈣、鎂鹽類因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從易溶于水的物質(zhì)變成了難溶于水的物質(zhì)而析出。3、防止辦法為了防止鍋爐受熱面上形成鈣、鎂水垢，主要應(yīng)盡量降低給水硬度。從以下幾個方面著

13、手：1）徹底除掉補給水中的硬度。2）保證凝汽器嚴(yán)密。因凝汽器發(fā)生泄漏，冷卻水進(jìn)入凝結(jié)水中，往往是鍋爐內(nèi)產(chǎn)生鈣、鎂水垢的一個重要原因。二、硅酸鹽水垢1、成分、特征及生成部位硅酸鹽水垢的化學(xué)成分，絕大部分是鋁、鐵的硅酸化合物。硅酸鹽水垢，有的多孔，有的很堅硬、致密，常常勻整地覆蓋在熱負(fù)荷很高或水循環(huán)不良的爐管內(nèi)壁上。2、形成原因鍋爐給水中鋁、鐵和硅的化合物含量較高，是在熱負(fù)荷很高的爐管內(nèi)形成硅酸鹽水垢的主要原因。3、防止辦法為了防止產(chǎn)生硅酸鹽水垢，應(yīng)盡量降低給水中硅化合物、鋁和其他金屬氧化物含量。要達(dá)到這個目的，一方面要求對補給水進(jìn)行除硅處理并保證優(yōu)良的補給水水質(zhì)；另一方面要嚴(yán)格防止凝汽器泄漏。三

14、、氧化鐵垢1、成分、特征及生成部位氧化鐵垢的主要成分是鐵的氧化物，其含量可達(dá)70%90%，此外，往往還含有金屬銅、銅的氧化物以及少量鈣、鎂、硅和磷酸鹽等物質(zhì)。氧化鐵垢的表面為咖啡色，內(nèi)層是黑色或灰色，垢的下部與金屬接觸處常有少量的白色鹽類沉積物。2、形成原因1）鍋爐水中鐵的化合物沉積在管壁上形成氧化鐵垢。2）爐管上的金屬腐蝕產(chǎn)生物轉(zhuǎn)化為氧化鐵垢。3、防止辦法防止鍋爐內(nèi)產(chǎn)生氧化鐵垢的基本辦法，是減少鍋爐水中的含鐵量。為此應(yīng)減少給水含鐵量和防止鍋爐金屬的腐蝕。第四節(jié) 鍋爐水的磷酸鹽處理為防止在汽包鍋爐中產(chǎn)生鈣垢，除了保證給水水質(zhì)外，通常還需要在鍋爐水中投加藥品，使隨給水進(jìn)入鍋爐內(nèi)的鈣離子在鍋爐內(nèi)不

15、生成水垢，而形成水渣，隨鍋爐排污排除，在發(fā)電廠的鍋爐中，最宜用作鍋爐內(nèi)加藥處理的藥品是磷酸鹽。1、原理：磷酸鹽防垢處理就是用加磷酸鹽溶液的辦法，使鍋爐水中經(jīng)常維持一定含量的磷酸根（po43-）。由于鍋爐水處在沸騰條件下，而且它的堿性較強，因此，爐水中的鈣離子與磷酸根會發(fā)生反應(yīng)，生成的堿式磷酸鈣是一種松軟的水渣，易隨鍋爐排污排除，且不會粘附在鍋內(nèi)轉(zhuǎn)變成水垢。2、鍋爐水中應(yīng)維持的po43-含量鍋爐主蒸汽額定壓力（mpa）磷酸根（mg/l）不分段蒸發(fā)分段蒸發(fā)凈段鹽段3.825.76515512755.8812.642102105012.7415.5828284015.6818.620.533、加藥方

16、式磷酸鹽溶液一般是在發(fā)電廠的水處理車間配制的，磷酸鹽溶液加入鍋爐內(nèi)的方式是將磷酸鹽溶液直接加在汽包的鍋爐水中，這種加藥方式是高壓力、小容量的活塞泵，連續(xù)地將磷酸鹽溶液加至汽包內(nèi)的鍋爐水中。加藥時，先在溶液貯存箱中將自過濾器的濃na3po4溶液用補給水稀釋。稀釋后溶液的磷酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)，視加藥泵的容量和應(yīng)加入鍋內(nèi)的藥量而定，一般為1%5%。然后將此稀溶液引入計量箱內(nèi)，再用加藥泵加至鍋爐汽包內(nèi)。加藥系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有備用加藥泵，兩臺同參數(shù)的鍋爐可共用三臺加藥泵，其中一臺作備用。汽包水室中設(shè)有磷酸鹽加藥管，為使藥液沿汽包全長均勻分配，加藥管應(yīng)沿著汽包長度方向鋪設(shè)，管上開有許多等距離的小孔（35mm）。此管應(yīng)裝在下降管管口附近，并應(yīng)遠(yuǎn)離排污管處，以免排掉藥品。采用這種加藥系統(tǒng)時，為了改變加入鍋內(nèi)的磷酸鹽溶液量，應(yīng)調(diào)節(jié)加藥泵的活塞沖程或改變放入計量箱中溶液的磷酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在鍋爐運行中，如發(fā)現(xiàn)鍋爐水中po43-過高，可暫停加藥泵，待鍋爐水中po43-含量正常后，再啟動加藥泵。這種加藥方式的優(yōu)點是：進(jìn)藥量均勻，鍋爐水中po43-含量穩(wěn)定。4、加藥量的估算用磷酸鹽處理鍋爐水時，要考慮隨給水進(jìn)入鍋爐內(nèi)的鈣離子變成水渣要消耗po43-的問題。加入的磷酸鹽藥量與給水的硬度有關(guān)，當(dāng)給水硬