近幾年來,由于貫徹執(zhí)行GB1576-1996《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,鍋爐損壞率大大降低。但是,通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)我處的熱水鍋爐氧腐蝕的問題卻變得突出起來。
熱水鍋爐因溫度低、水容量大,而且無明顯的蒸發(fā)和濃縮現(xiàn)象,鍋水中雜質(zhì)的結(jié)垢速度緩慢得多。在給水硬度符合要求的條件下,熱水鍋爐的損壞主要是由于鍋爐的氧腐蝕。
熱水鍋爐循環(huán)水量大。帶入鍋內(nèi)的溶解氧也多,由于溶解氧的存在,金屬鐵會在鍋水中發(fā)生電化學(xué)腐蝕,產(chǎn)物被帶到受熱面上,容易與其他雜質(zhì)形成導(dǎo)熱性能極差的氧化鐵垢,隨著氧化鐵垢的增多,導(dǎo)致鍋筒鼓包、爆管等,而且還會發(fā)生垢下腐蝕。若構(gòu)件表面吸附的水膜呈酸性或堿性,金屬構(gòu)件會發(fā)生吸氧腐蝕,隨著鍋水溫度、pH值及溶解氧含量的變化,可生成鐵垢。
鍋水中溶解氧濃度不同,會引起金屬表面電位發(fā)生變化,形成濃差腐蝕,氧濃度大的部位失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),溶解氧濃度越大,相應(yīng)的電極電位越高,腐蝕越嚴(yán)重。為了防止溶解氧分布不均造成的濃差腐蝕,除進(jìn)行必要的水處理之外,還要注意采用焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件,焊口上不要出現(xiàn)焊瘤、咬邊、未焊透等缺陷。
溶液的pH值對金屬的腐蝕會產(chǎn)生很大的影響。由于pH值代表溶液中的氫離子濃度的大小,pH值低即溶液中氫離子濃度大,能使金屬產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。一般說來,溶液的pH值越低,溶液中的金屬或與該溶液接觸的金屬越容易產(chǎn)生腐蝕。當(dāng)有溶解氧存在時,pH值的改變對金屬腐蝕影響更大。由圖1可以看出,當(dāng)溶液的pH值在某一范圍內(nèi),鐵的腐蝕速度差不多是穩(wěn)定的,當(dāng)pH值為12時,鐵的腐蝕速度受氧氣濃度的影響不大,幾乎為0。
在鍋爐運行中我們進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)分析,pH值小于6時,腐蝕速度隨pH降低迅速增加;pH在6~10之間,含氧量的高低決定腐蝕速度的高低;pH值在10~12之間時,腐蝕速度隨pH值的增加而降低;pH值為12小時,腐蝕速度幾乎很小。
由此可見,鍋爐正常運行時,控制鍋水pH值有10~12范圍內(nèi),可以使金屬表面形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜,造成陽極鈍化,從而大大降低鍋爐的腐蝕速度。
通過以上分析和大量現(xiàn)場調(diào)查,對于采暖用鍋爐,防止氧腐蝕的發(fā)生,采取以下措施較好:
(1)控制鍋水的pH值
控制鍋水的pH值在10~12范圍內(nèi),從而在金屬表面形成一層保護(hù)膜,可以避免或減少氧腐蝕的發(fā)生。但在實際運行中鍋水的pH值有時發(fā)生變化,那么當(dāng)pH值<10時,我們可以采用向鍋內(nèi)投加一定量的堿性藥劑的方法以提高鍋水的pH值。對冬季采暖的熱水鍋爐建議投加氫氧化鈉或碳酸鈉,其計算方法如下:
Na2CO3的加入量G=(H+JD爐-p-a).53(g/t水)
NaOH的加入量G=(H+JD爐/P).40(g/t水)式中G—
Na2CO3固體的加入量(g)
H=非碳酸鹽硬度(mmol/L)
JD爐—爐水的堿度(mmo1/L)
P—鍋爐排污率
a—碳酸鈉的當(dāng)量數(shù)
值得注意的是:以上兩個計算公式適合含有非碳酸鹽硬度的水質(zhì),根據(jù)以上公式計算出來的藥品用量,還需要在實踐中根據(jù)爐水的變化進(jìn)行調(diào)整,以使?fàn)t水的pH值保持在10~12范圍內(nèi)。
(2)給水除氧
GB1576-96《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定:熱水鍋爐額定功率大于等于4.2MW時應(yīng)除氧,
額定功率小于4.2的鍋爐應(yīng)盡量除氧。根據(jù)這一要求,我處采用的除氧方法主要有爐內(nèi)加藥法、真空除氧、海棉鐵除氧、和被膜罐保護(hù)等。
爐內(nèi)加藥主要是加入亞硫酸鈉進(jìn)行除氧,亞硫酸鈉作為還原劑和水中的溶解氧反應(yīng),以除去溶解氧。其方程式為:
2Na2SO3+O2=2Na2SO4,這里值得注意的是,操作過程中,亞硫酸鈉的配制與儲存應(yīng)在密閉的、不和空氣接觸的容器內(nèi)進(jìn)行,以防氧化而達(dá)不到預(yù)期的目的。操作過程中,如水已預(yù)熱,則維持2m1/ L即可,
對每噸已加熱的除氧水,一般加3~4kg亞硫酸鈉,而且亞硫酸鈉和氧氣反應(yīng)時溫度越高則作用越快,實踐證明在80℃時,在1分鐘內(nèi)二者可完全反應(yīng)。
真空除氧器是在低于大氣壓下進(jìn)行除氧的,要想使其有效的運行,需注意以下幾個方面:①在運行中,必須保持進(jìn)行溫度處于相應(yīng)真空度的沸點,否則稍不注意便不能保持它的負(fù)壓,因此必須注意運行中的調(diào)節(jié)。②必須使整個系統(tǒng)保持真空運行。為此整個系統(tǒng)必須十分嚴(yán)密,包括閥門、管道、泵等。管道的聯(lián)接須要用焊接,不宜用法蘭,否則應(yīng)在聯(lián)接處涂一層隔離層。以免漏入空氣,破壞除氧效果。③注意進(jìn)水溫度保持在真空度的沸點以上0.5~1.0℃。此外,噴射器對于除氧效果的好壞也至關(guān)重要。
(3)在熱水系統(tǒng)中合理布置排氣裝置
在熱水系統(tǒng)中合理布置排氣裝置,有利于排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣和由于加熱從水中析出的氣體,從而減少氧腐蝕的發(fā)生。我處熱水采暖系統(tǒng)供水管線的末端應(yīng)選擇性能好的集氣罐、自動放氣閥,及時排出氣體,達(dá)到除氧目的。
(4)加強對停用鍋爐的保養(yǎng)工作
在熱水鍋爐的管理中還加強了停用期間的保養(yǎng)工作。我處在非供暖期每年將近八個月的時間,如保養(yǎng)不當(dāng)對鍋爐的損害是很大的。對于停用和備用的鍋爐我們主要采用加入干燥劑法,保養(yǎng)鍋爐常用的干燥劑及它們的加入量如表1:
(表略)
效益分析:我處6t/h以上的熱水鍋爐有20臺,更換由于氧腐蝕損壞的部分對流管束每臺需要6~7萬元,20臺共需140萬元。我們采取以上相應(yīng)措施后,可以有效的防止熱水鍋爐氧腐蝕的發(fā)生,延長我處熱水鍋爐的使用壽命,保證鍋爐安全、經(jīng)濟運行。