电厂化学的腐蚀性.doc

电厂化学的任务及重要性电厂化学的任务：水处理工作、油分析工作、煤分析工作一.水处理工作主要：净化原水(也叫炉外水处理)、给水处理、炉水处理、凝结水处理、冷却水处理、水汽监督、机组的停用保护、机组大修化学检查、化学清洗等1. 净化原水分予处理和离子交换（离子交换树脂、反渗透膜、电渗析、水蒸发）两个阶段予处理分混凝(加凝聚剂在澄清池中通过水解、电离形成凝聚矾花而沉淀)沉淀(浊度10mg/kg)在无阀滤池中过滤(浊度5mg/kg)，其目的除去水中悬浮物和胶体、杂质，减少后续工艺的负担(管路堵塞、泵体磨损)及锅炉结垢，本公司原水为自来水，直接用离子交换。水处理系统：自来水蓄水池（7000M3）清水泵浮动阳离子交换器(0017FC强酸凝胶苯乙烯FB-2浮动白球)脱碳器中间水箱中间水泵浮动双层阴离子交换器(2017FC强碱凝胶苯乙烯FB-2浮动白球D301FC弱碱大孔苯乙烯)混床(DOOI-TR强酸大孔苯乙烯阳树脂D2OI-TR强碱大孔苯乙烯阴树脂S-TR惰性树脂)除盐水箱锅炉冷渣器汽机轴封低压除氧器。一期生产能力400T。离子交换原理：离子交换树脂可看作是具有胶体型结构的物质，即在离子交换树脂的高分子表面上有许多和胶体表面相似的双电层，当离子交换树脂遇到有电解质的水溶液时，电解质对其双电层有交换和压缩作用。就是树脂中的反离子和原水中的同类反离子的交换。由骨架交换基团组成，主要的化学性质有可逆性，选择性，交换容量，酸碱性，中和水解。R-OH-+CI-R-CI-+OH- R-H+Ca+R- Ca+ H+ 硫酸根硝酸根碳酸根氯根硅酸 铝离子铁离子钙离子镁离子钠离子 = H2O在交换器内离子交换树脂分三层:失效层、工作层、保护层，当保护层变成工作层时,根据树脂的选择性原理,首先有钠离子出来，认定失效2.给水处理包含给水加氨及给水化学除氧加亚硫酸钠（低压炉），联胺N2H4（高压炉）或二甲基酮肟（C2H6CNOH）给水有补给水，汽机凝结水，各种疏水，以及供热回水等，系统包含凝结水及给水的管路系统及设备,含有氧气及二氧化碳产生金属腐蚀。1)给水加氨处理：A) 给水加氨原理：目的是提高给水PH值,防止产生游离二氧化碳的酸性腐蚀。CO2+H2OH2CO3H+HCO3- 属于酸性物质产生氢去极化腐蚀，阳极：FeFe2+2e 阴极：2H+2eH2其产物是易容物、形式是均匀使管壁变薄,腐蚀产物被水带入锅内。最容易产生在凝结水系统，因为凝结水中二氧化碳含量高,水中含盐量少,缓冲能力小，所以只要有少量CO2就会使其PH值明显降低。热力系统二氧化碳的来源于补给水及漏入凝结水中的冷却水带入的碳酸化合物(CO2、HCO3-、CO32_)，经除氧器脱了CO2 。 HCO3-一部分CO32_ ，(HCO3- CO2+ CO32_+ H2O、 CO32_+H2OCO2+ OH-)进入锅炉后全部分解放出CO2，分解后的产物二氧化碳随蒸汽进入汽轮机及凝汽器，在凝汽器中一部分溶于凝结水中,一部分被抽气器抽走。在凝结水，疏水中铁的酸性腐蚀随水温度上升而加大，特别在氧气及二氧化碳共存时更明显，二氧化碳是酸性物，破坏金属的保护膜，使金属裸露与氧产生腐蚀，主要在省煤器管上。为了给水碱性化，加氨中和二氧化碳使给水PH=8.59.2左右(从铜,铁防腐效果全面考虑),若单从减缓钢材腐蚀来考虑PH值大于9较好,但热力系统中冷器、凝结器大多使用铜合金材料,当PH值大于9时铜的腐蚀性随PH值的升高而加剧。加药过量会产生热力系统铜部件腐蚀(产生络合物)。NH3+H2ONH3H2ONH4+OH-NH3H2O+CO2=NH4HCO3 pH7.9 NH4HCO3+ NH3H2O=（NH4）2CO3 + H2O pH9.6B) 给水加氨方式：加氨一般可以加在补给水或给水中,将液氨或氨水先配成15的稀溶液到溶液箱用计量泵或单独或与联胺一起加入除氧器出口下降管上(通常给水含氨量1.02.0mg/L以下)，C) 给水加氨重要性：用氨调节给水的PH值不仅减轻二氧化碳对热力系统铜铁的腐蚀,更重要的是可以降低各种水汽的含铜铁量,有利于防止锅炉受热面形成水垢水渣，但氨对黄铜在有氧及高氨量的情况下有腐蚀作用。2）联胺N2H4处理溶解氧腐蚀是一种电化学腐蚀,铁和氧形成两个电极,组成腐蚀原电池,在腐蚀电池中铁的电位比氧电位低,所以铁是电池的阳极而遭到腐蚀。 FeFe2+2e 氧为阴极发生还原反应 O2+2H2O+4e4OH-腐蚀其形式是其表面形成许多直径130mm不等的小型鼓包，鼓包表面由黄褐色到砖红色不等。次层是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。主要最容易产生在给水管道及省煤器(凝结水系统一般不会产生氧腐蚀)A) 联胺N2H4（高压炉）的条件 给水除氧分热力除氧及化学除氧，热力除氧可除了大部分，化学除氧除了残留部分。热力除氧是根据气体的溶解定律(亨利定律)其溶液度与分压力成正比例。 水温大于150 PH=9.011 药量过剩 N2H4+O2N2+2H2O联胺有毒，弱碱性，热分解性 本公司用二甲基酮肟（C2H6CNOH），加药后省煤器入口的水中溶解氧基本为零，剩余的也被过剩的药量作用了，省煤器腐蚀减少，因而减缓了锅炉内氧化铁的结垢和腐蚀，使炉管内壁形成四氧化三铁的保护膜。B) 给水加联胺方式：将40的工业水合联胺先配成0.10.2的稀溶液到溶液箱用计量泵或单独或与氨一起加入除氧器出口下降管上(为了保证除氧效果,一般维持省煤器进口给水中的联胺0.020.05mg/L)，对于高压锅炉,因为亚硫酸钠在锅炉内发生分解,产生有害气体(二氧化硫、硫化氢)被蒸气带入汽轮机会腐蚀镍钢制造的叶片及凝汽器设备3.炉水加药处理由于给水不可避免地会有一些杂质带入锅中，使炉水中杂质含量增加，而且锅炉的参数越高炉水的杂质越容易析出而形成沉淀物，为了防止在汽包锅炉中产生钙垢,除了保证给水水质外,通常还需在锅炉水中投加磷酸盐使随给水进入的钙镁离子在锅内不形成水垢,而形成水渣,随锅炉排污排除,一般用采用低磷酸盐处理或磷酸盐PH协调控制，原理：在锅炉水中加入一定量的磷酸盐,使锅水中维持一定程度的磷酸根(PO43-),在沸腾的碱性条件下(PH=911),锅水中钙离子与磷酸根发生反应 10Ca2+ +6PO43- +2OH-Ca10(OH)2(PO4)6 碱式磷酸钙是一种松软的水渣易排除,且不会粘附在锅内,现在补给水水质达到二级除盐水标准，炉水加药的目的是以防腐为主而非防垢为主，要加氢氧化钠使金属表面形成致密保护膜，还可调节炉水PH值在合格范围。4.循环冷却水处理循环冷却水处理的方法有排污、离子交换、沉淀及加药法冷却水的供水方法分开放式和循环式两种,本公司循环机械通风式2000T/H,自来水做水原，使用范围包含发电机空冷器380T、汽机冷油器370T、给水泵电机60T、空压站260T、水冷空调机组850T，冷却塔采用机械玻璃钢结构型式。1)防垢：结垢的原因有循环水的浓缩及重碳酸钙的分解；冷却水含碳酸氢钙,由于不断蒸发升温和浓缩并超越极限度,破坏了碳酸氢钙水解平衡及降低碳酸钙的溶解度(Ca(HCO3)Ca2CO3CO2H2O)使碳酸氢钙受热分解而形成难溶的碳酸钙水垢,为此需投放药剂以稳定水质(氯化合物不会沉淀，以便测算氯离子浓度算浓缩倍率35)，阻止水垢形成,添加阻垢剂-聚磷酸盐阻垢剂(原理复杂,一般说来是将碳酸钙垢松软化)，水中PO43-维持量为23ppm。2)杀菌灭藻：冷却水中的污泥产生微生物(由于水质处理不当及运行中带来杂质引起的悬浮物)，含有机附着物的主要来自水藻和微生物的生长,特别在2030时繁殖力最大(磷化物也提供生长营养)，形成污垢,凝结器温差上升,真空度下降,铜管腐蚀。常用加漂白粉或液氯,液氯在水中水解生成强氧化剂次氯酸(HCIO) CI2+H2OHCIO+HCI HCIO杀菌高(PH6.57.0)H+ + CIO-杀菌低(PH7.58.5)。HCIOHCI+O HCIO不稳定分解出初生态氧可杀微生物,冷却水PH值在6.57.0时CIO-有0.200.3PPM的余量。循环水水质不良直接导致凝汽器铜管内产生水垢，污物及微生物对铜管产生腐蚀,造成铜管内水流阻力增大,循环水量不足,传热性能下降,同时产生冷却塔设备的结垢,影响设备效率及循环水水温。5.水、汽监督炉水品质劣化的原因：给水水质不良、排污量不足。给水品质劣化的原因：组成给水的凝结水、补给水、疏水水质不良；生水渗入。蒸汽品质劣化的原因：锅炉给水水质不良、排污量不足、锅炉热负荷过大，水位变化太快造成蒸汽带水，汽包汽水分离器故障。1)运行监督：在热力设备运行过程中,为了防止锅炉及其热力系统的结垢、腐蚀和积盐等故障,水、汽质量应达到一定的标准,因此对一些主要指标进行连续的或间歇的分析监督,以便采取措施(排污及加药)。2)汽水系统查定：主要对全厂各种汽水的铜、铁含量进行定期查定试验,了解汽水系统腐蚀及分布情况、设备运行状况的了解。3)热力设备及系统的检查监督：在热力设备及系统检修时,应检查设备内部的结垢、结盐和腐蚀情况,并采集必要的样品进行成分分析,从中提出改进水处理设备和热力设备运行工况的措施。二.电厂油务分析主要：分为汽轮机油、绝缘油、机械油、重油、抗燃油。汽轮机油按40的运动黏度分：32#、46#、68#、100#,常用为46#绝缘油按用途分变压器油、断路器油、电缆油，其中变压器油按低温(凝点)性能分10#、25#、45#。机械油按50的运动黏度分：10#、20#、30#、40#、50#、70#、90#。汽轮机油作用分润滑作用、散热作用、调速系统的工作(传压)介质及密封(发电机两侧的轴承)作用。汽轮机油系统分油循环系统及调速系统。汽轮机油的质量要求：A：由于循环使用,速度快,易老化,要求抗氧化性B：有良好的润滑性能及合适的粘度C：有良好的抗乳化性能,易与水分离(蒸汽和凝结水的渗漏)D：有良好的防锈性能及抗泡沫性能绝缘油分绝缘作用、散热作用、灭弧作用。运行中油质超标造成的危害及分析指标的意义：1)入水会产生油泥,从而影响系统的畅通,影响散热冷却。2)黏度超标准表明油质劣化程度加深,从而引起摩加及轴承升温，闪点的降低说明油内低分子烃类逐渐蒸发,促使油的密度、黏度增加。3)酸值越高说明油的老化程度越深，绝缘油中含有酸性物会提高油品的导擦增电性,降低油品的绝缘性。4)杂质的存在可引起调速系统卡涩和机械转动部分磨损。5)颜色的加深说明油品被氧化或已发生电弧而产生碳质。六氟化硫气体具有不燃性, 绝缘作用、灭弧作用，首先用在断路器上。三.燃煤分析主要分：入厂煤、入炉煤、飞灰煤是地壳运动的产物，大量植物的遗体经过复杂的生物化学和理化作用变成煤,品种有无烟煤、贫煤、贫瘦煤、不粘煤、弱粘煤、长焰煤、褐煤。其中无烟煤、贫煤含碳高。煤的主要成份：C、H、O、N、S、H2O、及灰份，其中C、H、S氧化物(有机硫、硫化铁硫)为可燃物。煤是在常温下会发生氧化的物料,与空气接触受氧化的同时产生热量,并聚集在煤堆中,随时间的延伸煤堆内蓄热就增多,温度会越来越高,温高又加速煤的氧化作用,当温度到达60度后煤堆温度会急剧上升而产生自燃。煤是电厂的主要生产成本,约占60，能量之原，直接影响电厂的安全及经济性,通过对入厂煤的检测提供定价的依据, 通过对入炉煤的检测及时调整锅炉燃烧工况,确保运行的安全,同时提供煤耗的原始数据。入厂煤、入炉煤主要做工业分析、发热量分析，飞灰主要做可燃物分析。工业分析包括水份(M)、灰份(A)、挥发份(V)及固定碳(FC)计算(低位net、弹筒b、高位gr、收到基ar、分析基ad、干燥基d、干燥无灰基daf)发热量分析以低位发热量(Qnet.ar)及含硫量测试。1KgC=32866KJ标煤1KgH=143105KJ生成水92512=120497KJ1KgS=9044KJ本公司的燃煤组成分外购烟煤、龙山化工的白煤煤屑及造气炉渣，以一定的比例混合燃烧。(龙山化工合成氨以优质白煤为原料,经破碎筛分出煤气炉(制半水煤气)不能使用的煤屑，使用的白煤在工艺中只有7080的利用率，其炉渣含碳量较高,有利用价值。白煤煤屑热量Qdw.ar=25237KJ/Kg、造气炉渣热量Qdw.ar=9651KJ/Kg 白煤煤屑：12000T40000T/a 、 造气炉渣：40000T/a考虑每年60的时间燃烟煤,40的时间燃烟煤加掺白煤煤屑12000T及造气炉渣40000T，混合比例大约70烟煤加9白煤煤屑加21造气炉渣。电厂化学的重要性1. 安全性:含硫与环保与省煤器的腐蚀、防备热力设备的结垢、腐蚀和汽机的积盐2. 经济性：灰份大运输成本核算,挥发分与熄火、结焦3. 分析粘度了解劣化程度，分析水份预防系统腐蚀 锅炉锅内腐蚀爆管的特点及对策锅炉四管(水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管)爆漏引起的非计划停运时间占机组非计划停运时间的40%左右，少发电量占全部事故少发电量的50%以上，是影响电厂安全经济运行的主要因素。一般大容量高参数锅炉四管爆漏主要由于磨损、焊接质量及过热引起，腐蚀引起的爆漏在大机组中的比重不是很大，但是腐蚀爆漏尤其是锅内腐蚀，具有突发性，一旦发生受损范围较大，可造成大面积受热面损坏。这是由于锅炉运行时，锅内汽水温度和压力很高，一旦发生较严重腐蚀，管壁不能承受高温高压的应力作用而发生爆管事故。爆管的主要原因应是水循环设计问题,导致爆破管水循环不良,而炉膛内积灰结渣恶化了锅炉传热,使爆破管受热更差,最终导致爆管。要彻底解决问题,必须从水循环系统及锅炉结渣两方面进行全面分析。同时高压锅炉的给水经过预处理和离子交换等工艺过程后，水中的悬浮物、胶体及溶解性盐类均已除去，但水中还溶解有各种气体(有中间脱气器的情况除外)，这些气体中的氧气和二氧化碳能引起锅炉给水系统的腐蚀。腐蚀不仅造成经济上的损失，同时腐蚀产物进人锅炉水中，使水中杂质增多，加剧了锅炉受热面的结垢，影响其传热效果，并且还会促进水侧的腐蚀。其危害有：1浪费燃料，降低出力锅炉结垢后将严重影响受热面传热，降低热效率，降低蒸汽出力，增加燃料消耗。2易引起事故，影响安全运行受热面结水垢后，金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给锅水，致使金属壁温急剧升高，当温度超过了金属所能承受的允许温度时，金属强度显著降低，从而导致金属过热变形，严重时将造成鼓包、裂缝，甚至爆管等事故。3堵塞管道，破坏水循环如果水管内结垢，就会减小流通截面积，增大水的流动阻力，破坏正常的水循环，严重时还会完全堵塞管道，或造成爆管事故。4引起垢下腐蚀，缩短锅炉寿命锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。有些结构紧凑或结构复杂的锅炉，一旦受热面结垢，就极难清除，严重时只好采用挖补、割换管子等修理措施，不但费用大，而且还会使受热面受到严重损伤。所有上述这些危害都将大大缩短锅炉的使用寿命。水垢：浪费燃料的超级高手！以1m长，内壁为6.35cm的水冷壁管为例，水垢厚度每增加1mm，受热面积减少3.15%，结垢3mm即受热面积减少9.45%；由于水垢的导热系数在0.585.8 Wm K之间，锅炉钢板热导率约为46.558.2 Wm K，我们假设水垢导热系数为1Wm K，钢板的为50Wm K，计算得出锅炉热负荷下降的比例如下表：结垢厚度（mm）热交换面积减少（%）结垢后热负荷下降率（%）换热效率下降（%）13.152.775.9226.305.4811.7839.458.1317.58412.6010.7223.32根据上面计算，130吨的锅炉在不结垢情况下每天消耗300吨5800大卡的煤（每吨800元），如果结有1mm水垢，热负荷下降约17.58%（由于换热面积减少引起的热负荷下降也计算在内），为了满足生产需要，要增加燃料5.92%，以达到要求的热负荷，分析结果如下： 不结垢锅炉用煤量：1台300吨/天320天/年96000吨/年结垢1mm浪费煤量：96000吨/年5.92%5683吨/年 每年燃料经济损失5683吨/年800元/吨=450万元高压锅炉水侧腐蚀的原因，主要有溶解氧腐蚀、沉淀物垢下腐蚀、酸性腐蚀、碱性腐蚀、碱性脆化、铜氨化合物腐蚀、冲蚀等。以下针对高压锅炉常见的腐蚀作具体分析，并提出一些切可实行的防治方法。1 溶解氧腐蚀1.1 腐蚀原因 溶解氧腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池，在腐蚀电池中铁的电位总是比氧的电极电位低，所以铁是电池的阳极，而遭到腐蚀。 由于这些生成物比较疏松，没有保护性，一旦在金属表面的某一点发生腐蚀，就会持续下去。究其原因主要有两方面，一方面是氧化铁帽中产生一种酸性溶液，加速了铁的溶解及提高了导电度；另一方面生成氧化铁帽，腐蚀产物阻止了氧的扩散，在腐蚀产物下形成缺氧的阳极区，外部便形成了富氧的阴极区，从而构成了一个浓差电池，两部分的差异，加速了腐蚀反应。 腐蚀的判别方式：当除去红色氧化铁帽时，在穴中暴露有黑色的四氧化三铁沉积物，则为溶解氧腐蚀；如果没有黑色的氧化铁在穴中，或穴外无红色的氧化铁时，则为非溶解氧腐蚀。 溶解氧腐蚀随着水中的溶氧量的增加和水温的提高，腐蚀性也就愈强，当PH值小于4或大于14时，腐蚀会加大。当PH值小于4时，金属表面不易形成保护膜；当水的PH值介于4和14之间时，金属表面上形成一种致密的氢氧化物保护膜，所以腐蚀速度会降低；当PH值大于14时，由于Fe3O4 保护膜在碱性溶液中溶解，腐蚀速度会重新上升。 含有溶解氧的水进入锅炉后，大部分的氧气将闪化进入蒸汽，而在汽包的水线和给水入汽包的空间产生特定的孔蚀，另外后炉膛水冷壁也可能有严重的局部腐蚀。 随着给水速度的提高和锅炉热负荷的增加，溶解氧腐蚀也会随之加剧。 给水管道和省煤器入口端特别容易受到溶解氧腐蚀。1.2 防治方法 (1)未除氧之前热回收系统及管路，宜选择耐腐蚀的金属材料或保护涂层。采用不锈钢或衬胶管。 (2) 配制合适的除氧器，三种常用的除氧器设备（即真空除氧器、开放式除氧器、喷湿式除氧器），其中高压锅炉普遍采用喷湿式除氧器。 (3)采用化学除氧法。根据操作压力和温度，选用适当的除氧剂，一般高压锅炉宜选用不会增加溶存固体物的有机脱氧剂，通常选用联氨（N2H4），而中、低压锅炉可采用亚硫酸钠。本公司采用二甲基酮肟。 由于联氨毒性较高，现阶段有机脱氧剂已渐渐使用较低毒性的脱氧剂代替联氨，如对氧环已环、二甲基酮肟（C2H6CNOH）、环已胺、乙二胺、对苯二酚、碳酰肼等。本公司采用二甲基酮肟。 (4)给水加氨（NH3）处理。通过加氨处理，提高给水的PH值，PH值应控制在8.59.2之间比较合适。2 沉积物下腐蚀2.1 腐蚀原因 当锅炉内金属表面附着有水垢或水渣时，在其下面会发生严重的腐蚀，这种腐蚀与锅炉水的局部浓缩有关，沉积物腐蚀主要发生在水冷壁管沉积物的下面，一般是热负荷较高的位置。如喷燃器附近，炉管的向火侧等处。如果沉积物下腐蚀速度达到1.55mm/s时，一般锅炉运行500030000h就会出现腐蚀穿孔，甚至爆管等。 反应机理： 如果补给水中含碳酸盐或者凝汽器泄漏，而冷却水是碳酸盐含量高的河水，这将使锅炉水出现游离NaOH。 这样使沉积物下蒸浓炉水，PH值上升到13 以上，破坏了保护膜，从而发生了碱对金属的腐蚀。 这样使沉积物下蒸浓炉水，PH值快速下降，破坏了保护膜，发生酸对金属的腐蚀。2.2 防治方法 (1)新装锅炉投入运行之前，必须先进行化学清洗。锅炉运行之后，要定期清洗，以便能即时地除去金属管壁上的沉积物和腐蚀产物。 (2)减少给水中的铜和铁的离子含量。化验室负责定期系统查定。 (3)做好锅炉的停用保护工作，防止停用腐蚀，以免炉管金属表面上有腐蚀物附着。 (4)选用合适的炉水处理方式，调节炉水水质。3 酸性腐蚀3.1 腐蚀原因 在酸性水中，铁与酸反应生成铁离子并释放出氢气，同时氢原子与钢中的碳反应生成CH4，脱碳会使金属沿晶界面产生裂缝。锅炉压力在3.5MPa以上时，氢离子会快速扩散进入金属而使金属变脆而损坏。 CO2与蒸汽一起流经饱和蒸汽和过热器管路、汽轮机，然后一部分被抽汽器抽走，另一部分溶入水中，形成H2CO3弱酸，H2CO3部分解析而产生H+，造成腐蚀。 最易发生CO2 酸性腐蚀的部位，通常在凝汽器至除氧器之间的凝结水系统。另外，在螺牙管配件、疏水器的下部和控制阀等会发生压力突然改变和非凝结性气体浓缩的地方也会形成沟形的腐蚀。 在以地表水作锅炉补给水源时，会产生无机酸腐蚀。 冷却水因冷凝器水泄漏进入锅炉后，炉水的PH值会下降，形成酸蚀。特别是以挥发性处理的炉水，腐蚀会更加严重。 一般给水PH值在67之间时，碳钢和铜合金将会受到严重的酸蚀，并破坏保护层。 锅炉酸洗不当，水处理树脂再生异常，炉水中Na和PO4比例偏低，也会造成酸蚀。3.2 防治方法 (1)装设水质连续监控设备，随时掌握水质的变化情况，以便及时采取必要的措施。 (2)添加中和胺等，抑制酸性腐蚀的发生。 (3)控制Na和PO4 比例，防止酸性腐蚀。PH和磷酸盐的控制见图3。4 碱性腐蚀4.1 腐蚀原因 游离碱会在多孔性沉积物和炉管金属表面间浓缩，过渡浓缩的碱会溶解金属保护膜而形成铁酸根与次铁酸根离子的混和物。 此碱腐蚀特别容易发生在传热量较大的地方和沉积物下。碳钢与水接触PH值在8.510.3时，一般不会产生碱性腐蚀见图4。4.2 防治方法 (1)严格控制PH/PO4比例； (2)使用适当的分散剂，以分散沉积物的产生； (3)控制炉水游离碱，防止局部高浓度的游离碱的产生。5 碱性脆化5.1 腐蚀原因 碳钢在氢氧化钠的水溶液中产生的应力腐蚀，使金属本身产生裂纹，发生脆性断裂，大多数汽包锅炉的水冷壁和联箱是用低碳钢制造。运行时，如果在水冷壁和联箱局部位置出现游离浓碱，同时又受到拉力作用，就会产生碱脆。形成碱性脆化的主要原因有：(1)锅炉水中含有游离NaOH； (2)锅炉水产生局部浓缩。如胀接或铆接的锅炉，在胀接口或铆接处可能有不严密的地方，因而发生水质局部浓缩； (3)受拉力作用； (4)晶粒间含有杂质； (5)不正常的焊接造成应力。5.2 防治方法 (1)锅炉用焊接代替铆接或胀接； (2)保护锅炉水相对碱度小于0.2（相对碱度=游离NaOH量/总含盐量）； (3)选择合理的锅内水处理方法，协调PH和 PO4的量。6 铜氨化合物腐蚀6.1 腐蚀原因 在PH值8.3以上且含有溶解氧的情况下，氨会侵蚀以铜合金为材质的冷凝管，见图5。 氨的来源主要有两方面： (1)脱氧剂。如N2H4 ，在205下热分解，在330完全分解 (2)中和胺。如吗啉、环已胺等，其热安定性见表2，其试验条件为给水胺浓度以34ppm，添加且以100%补给水（无回收冷凝水条件下）。6.2 防治方法 (1)控制脱氧剂有适当的残余量，以确保无溶解氧的存在。 (2)选择热安定性好的脱氧剂及中和胺，在饱和蒸汽中控制游离氨在0.3ppm以下。7 停用腐蚀7.1 腐蚀原因 锅炉停用时如不采取有效的保护措施，锅炉水侧的金属表面会发生严重的停用腐蚀。产生停用腐蚀的原因主要有： (1)外界空气大量进入锅炉； (2含有部分无法排尽的水； (3)水汽系统内湿度过大，金属表面形成水膜。7.2 防治方法 (1)阻止空气进入锅炉水汽系统内部。如采用充氮法、保护蒸汽压力法等。 (2)降低水汽系统内部的湿度。如采用烘干法、干燥剂法等。 (3)加缓蚀剂，使金属表面生成保护膜，或者加除氧剂，除去水中的溶解氧。8 冲击腐蚀8.1 腐蚀原因 (1)在冷凝水管中汽水混合流动速度变化激烈而在弯头处冲刷管壁，引起冲刷处管壁变薄而导致破裂。 (2)水流流速高、流动紊乱和不断形成湍流区的局部位置。 (3)除氧器位置太低，高温水经给水泵会瞬间气化，汽泡会使给水泵产生麻点般的穴蚀。8.2 防治方法 (1)在设计上尽可能地减少弯头数和湍流区; (2)改善除氧器和给水泵的位置。9 结语高压锅炉水侧腐蚀的成因错综复杂，如何做好高压锅炉水侧腐蚀的防治，需要结合锅炉的设计和运行工况，综合分析腐蚀的根源，从溶解氧、PH值、水溶液氧化还原电位、流速、温度、热负荷、水质、应力、金属材料等诸方面着手，拟定一套行之有效的防治措施，才能确保高压锅炉的安全、稳定、经济运行。污染物排放标准1.烟气污染物排放标准时段第 第 时段烟尘 烟尘排放浓度（mg/m3） 5050 50 SO2 SO2排放浓度（mg/m3） 400 400NOx NOx排放浓度（mg/m3）450 450格林 格林曼黑度（级）1 1无组 无组织排放监控点粉尘浓度（mg/m3）1.0 1.0锅炉炉内设计脱硫效率按75计算，钙硫比为2：1；炉后半干法烟脱硫效率按60计算，钙硫比为0.8：1；2.废水杭州临江环保热电工程废水接入临江工业园区市政污水管网，进入萧山东污水处理厂进行处理后排入杭州湾，本工程废水执行三级纳管标准废水污水排放标准 项 目 PH COD BOD5 SS NH3-N 石油类 GB8976-1996 6-9 500 300 400 - 202.总量控制本工程烟气污染物、废水总量控制主要指标为SO2及COD，其中SO2总量控制限值为507.6t/a；COD纳管总量控制限值为2.88t/a；废水接入临江工业园区市政污水管网日最大量400吨，7.1 金属腐蚀的基本理论金属腐蚀是指金属表面与周围环境发生化学或电化学作用而引起金属破坏或变质的现象。环境一般指材料所处的介质、温度和压力等。电厂的热力设备在制造、运输、安装、运行和停运期间，会发生各种形态的腐蚀。研究热力设备的腐蚀就是要分析热力设备腐蚀的特点，了解腐蚀产生的条件，找出腐蚀产生的原因，掌握腐蚀的防止办法。金属腐蚀按其腐蚀机理的不同可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。1化学腐蚀 金属的表面与其周围介质直接进行化学反应，在不产生电流的情况下使金属遭到破坏的现象称为化学腐蚀。这种腐蚀多发生在非导体中或干燥气体中。例如炉管的外表面受高温炉烟的氧化，在过热蒸汽中形成的汽水腐蚀，不含水的润滑油对金属的腐蚀等，均属于化学腐蚀类。2电化学腐蚀 在金属遭到破坏的过程中，伴有电流产生的腐蚀称为电化学腐蚀。金属在水溶液中或在潮湿空气中的腐蚀，属于电化学腐蚀。如在电厂，原水、补给水、给水、锅炉水、冷却水以及与湿蒸汽接触的设备所遭受的腐蚀等。 (1)电极电位 将一块金属插入电解质溶液中时所构成的体系，称为电极。电厂中所有与水相接触的热力设备均可看作为这样的电极。金属是以金属晶体的形式存在的，在金属晶体中，金属的原子和金属的阳离子构成晶体的晶格结点，自由电子在晶格间的孔隙中作无规则运动，通过静电引力使各晶格结点的金属原子或金属阳离子紧密联系起来，也使各晶格结点在金属原子和金属离子之间不断相互转化。 当金属与水溶液接触时，由于极性水分子的水合作用，使金属阳离子脱离其表面形成水合离子溶入水溶液中，反应如下：Fe+nH2O=Fe2+nH2O+2e 由于金属阳离子脱离金属表面，而自由电子仍留在金属上，因此金属带负电，水溶液带正电。通过静电引力，溶液中的过剩阳离子紧紧靠近金属表面，与金属上的多余负电荷形成双电层。随着金属的不断溶解，金属中的负电荷越来越多，其对于金属阳离子的束缚作用越来越强，金属的溶解速度逐渐降低。另一方面，水溶液中的金属阳离子可以摆脱水分子的水合作用而返回到金属的表面发生沉积，同样随着金属的不断溶解，随着金属的不断溶解，金属中的负电荷越来越多，其对于金属阳离子的束缚作用越来越强，金属的溶解速度逐渐降低。另一方面，水溶液中的金属阳离子可以摆脱水分子的水合作用而返回到金属的表面发生沉积，同样随着金属的不断溶解，这种沉积的趋势将越来越强，即金属离子的沉积速度逐渐增大。当金属与溶液之间发生的这种溶解和沉积的速度相等时，则电极反应达到动态平衡：此时，双电层中正负电荷的数量相对稳定，溶液中的过剩离子数量亦稳定。(2) 腐蚀电池 当电极过程达到平衡时，金属与溶液间形成的双电层亦处于一种动态平衡，它将阻碍金属继续溶解。若将金属上的自由电子引出则平衡将被破坏，金属将继续溶解。 不同电极的电极电位不同，如果将两个不同电极连接起来，形成闭合回路即组成原电池。如由铜电极与锌电极组成的铜一锌原电池。由于铜电极的电极电位高于锌电极的电极电位，即铜的溶解能力弱于锌，故锌电极上有更多的剩余自由电子，这些自由电子在两电极间的电位差的作用下，通过导线到达铜电极，在外电路形成电流。此时铜电极上的自由电子过剩，溶液中的铜离子沉积到铜电极板上中和过剩的自由电子，而在锌电极上，由于自由电子数量减少，平衡被破坏，锌将继续溶解。该过程一直持续到锌极板完全溶解为止，这种能将化学能转变为电能的装置称为原电池。金属与水溶液接触时，由于各种原因，金属内部的不同部分产生不同的电极电位而组成原电池。这是金属发生电化学腐蚀的根本原因，这种原电池称为腐蚀电池。金属各部位形成不同电位的原因很多，如金属中含有杂质又处于介质(潮湿空气、水或电解质溶液)中时，金属晶粒与晶界之间的能量差别，金属加工时所产生的变形和内应力不同而造成的金属的物理不均匀性，金属所接触的溶液组成和浓度的差异，金属表面的温度不同等。实际上，腐蚀电池是由于各种原因在金属的某些部分形成的许多肉眼看不见的小型微原电池。在原电池中，失去电子的金属电极上发生氧化反应，该金属溶解(即腐蚀)，此电极称为阳极(如锌电极)，另一个得到电子发生还原反应的电极称为阴极(如铜电极)。金属的电化学腐蚀是由腐蚀电池作用引起的，其腐蚀速度决定于此腐蚀电池所产生电流的大小，据此，可估算出腐蚀速度。在腐蚀电池中，金属本体就是它的外电路。照此说来，其电流应该很大，腐蚀速度很快，但是实际上腐蚀速度要远远小于估算值。这是因为当电池形成闭合回路后，即使时间很短，其两极的电位差也会比原先的数值小得多。这种电位差比起始值减小的现象称为极化。当电池接通后，阴极电位变低(称为阴极极化)，阳极电位变高(称为阳极极化)，从而导致阴极和阳极的电位差变小。极化的结果是腐蚀速度大幅度降低。 通常，在腐蚀电池中阳极极化的程度不大，只有当阳极上因氧化产物的积累使金属表面状态发生了变化，产生了所谓钝态的情况下，才显示出显著的极化。而在阴极部分，假使接受电子的物质不能迅速地扩散，或者阴极反应产物不能很快被排走，则由于金属传送电子的速度很快，由阳极传送过来的电子就会堆积起来，产生阴极极化。由此可见，在发生电化学腐蚀的情况下，溶液中必定有易于接受电子的物质，这些物质在阴极上接受电子，消除阴极的极化，使腐蚀速度加快。这种消除或减小电极极化的作用称为去极化。起去极化作用的物质称为去极化剂。例如，当水中有溶解氧(O2)时，水中溶解氧将会消耗阴极上的自由电子起去极化作用：O2+2H2O+4e = 4OH这种水中溶解氧充当去极化剂发生的金属腐蚀过程称为吸氧腐蚀（氧的去极化腐蚀）。当水溶液的pH值较低时，水中H+浓度大，此时H+就是去极化剂，它的去极化作用为： 2H+2e = H2这种氢离子充当去极化剂，发生的金属腐蚀过程称为析氢腐蚀（氢的去极化腐蚀）。 (4)金属的腐蚀速度 金属腐蚀的速度是表示单位时间内金属腐蚀程度的一种方法，通常是用平均腐蚀速度来表示。平均腐蚀速度有时简称为腐蚀速度。常用的两种腐蚀速度表示方法为：(1)按质量的减少表示。金属的腐蚀程度可以由样品腐蚀后重量的减少来评定。这种方法常用来比较各种介质的侵蚀性。(2)按腐蚀深度表示。当两种金属的密度不同时，按重量计若其腐蚀速度相等，它们的腐蚀深度显然是不等的，密度大的金属，其腐蚀深度要浅一些。因此，为了表示腐蚀的危害性，用腐蚀深度来评定腐蚀速度更为适当，通常用毫米年来表示。2.3 影响电化学腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素可分为金属本身的内在因素和周围介质的外在因素两方面。影响金属腐蚀的内在因素有金属的种类、结构，金属中含有的杂质等。其中，金属的种类是一个很重要的因素，不同金属的耐腐蚀性能有很大差别。对于某一确定的金属设备来说，外在因素的影响就成为影响该设备金属腐蚀的主要因素。影响金属腐蚀的外在因素主要包括水中的溶解氧量、pH值、温度、盐类的成分和含量等。锅炉锅内腐蚀爆管的特点及对策锅炉四管(水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管)爆漏引起的非计划停运时间占机组非计划停运时间的40%左右，少发电量占全部事故少发电量的50%以上，是影响电厂安全经济运行的主要因素。一般大容量高参数锅炉四管爆漏主要由于磨损、焊接质量及过热引起，腐蚀引起的爆漏在大机组中的比重不是很大，但是腐蚀爆漏尤其是锅内腐蚀，具有突发性，一旦发生受损范围较大，可造成大面积受热面损坏。这是由于锅炉运行时，锅内汽水温度和压力很高，一旦发生较严重腐蚀，管壁不能承受高温高压的应力作用而发生爆管事故。爆管的主要原因应是水循环设计问题,导致爆破管水循环不良,而炉膛内积灰结渣恶化了锅炉传热,使爆破管受热更差,最终导致爆管。要彻底解决问题,必须从水循环系统及锅炉结渣两方面进行全面分析。同时高压锅炉的给水经过预处理和离子交换等工艺过程后，水中的悬浮物、胶体及溶解性盐类均已除去，但水中还溶解有各种气体(有中间脱气器的情况除外)，这些气体中的氧气和二氧化碳能引起锅炉给水系统的腐蚀。腐蚀不仅造成经济上的损失，同时腐蚀产物进人锅炉水中，使水中杂质增多，加剧了锅炉受热面的结垢，影响其传热效果，并且还会促进水侧的腐蚀。其危害有：1浪费燃料，降低出力锅炉结垢后将严重影响受热面传热，降低热效率，降低蒸汽出力，增加燃料消耗。2易引起事故，影响安全运行受热面结水垢后，金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给锅水，致使金属壁温急剧升高，当温度超过了金属所能承受的允许温度时，金属强度显著降低，从而导致金属过热变形，严重时将造成鼓包、裂缝，甚至爆管等事故。3堵塞管道，破坏水循环如果水管内结垢，就会减小流通截面积，增大水的流动阻力，破坏正常的水循环，严重时还会完全堵塞管道，或造成爆管事故。4引起垢下腐蚀，缩短锅炉寿命锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。有些结构紧凑或结构复杂的锅炉，一旦受热面结垢，就极难清除，严重时只好采用挖补、割换管子等修理措施，不但费用大，而且还会使受热面受到严重损伤。所有上述这些危害都将大大缩短锅炉的使用寿命。水垢：浪费燃料的超级高手！以1m长，内壁为6.35cm的水冷壁管为例，水垢厚度每增加1mm，受热面积减少3.15%，结垢3mm即受热面积减少9.45%；由于水垢的导热系数在0.585.8 Wm K之间，锅炉钢板热导率约为46.558.2 Wm K，我们假设水垢导热系数为1Wm K，钢板的为50Wm K，计算得出锅炉热负荷下降的比例如下表：结垢厚度（mm）热交换面积减少（%）结垢后热负荷下降率（%）换热效率下降（%）13.152.775.9226.305.4811.7839.458.1317.58412.6010.7223.32根据上面计算，130吨的锅炉在不结垢情况下每天消耗300吨5800大卡的煤（每吨800元），如果结有1mm水垢，热负荷下降约17.58%（由于换热面积减少引起的热负荷下降也计算在内），为了满足生产需要，要增加燃料5.92%，以达到要求的热负荷，分析结果如下：不结垢锅炉用煤量：1台300吨/天320天/年96000吨/年结垢1mm浪费煤量：96000吨/年5.92%5683吨/年 每年燃料经济损失5683吨/年800元/吨=450万元高压锅炉水侧腐蚀的原因，主要有溶解氧腐蚀、沉淀物垢下腐蚀、酸性腐蚀、碱性腐蚀、碱性脆化、铜氨化合物腐蚀、冲蚀等。以下针对高压锅炉常见的腐蚀作具体分析，并提出一些切可实行的防治方法。给水系统金属的腐蚀腐蚀产物之所以呈现不同的颜色，是因为铁离子会进一步与锅炉给水系统包括给水和凝结水管道，给水泵，凝结水泵，高、低压加热器，省煤器，疏水箱等设备。在此系统中的水所溶解的氧和二氧化碳是引起该系统金属腐蚀的主要原因。1. 给水系统的腐蚀1.1溶解氧腐蚀(1)腐蚀机理 溶解氧腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀原电池。在腐蚀电池中铁的电位总是比氧的电极电位低，所以铁是电池的阳极，遭到腐蚀，反应如下：Fe Fe2+2e氧为阴极，发生还原反应：O2+2H2O+4e4OH(2)特征 钢铁发生氧腐蚀时，常常在其表面形成许多直径1mm30mm不等的小型鼓包，鼓包表层的颜色由黄褐色到砖红色，次层是黑色粉末状腐蚀坑陷，称为溃疡性腐蚀。水中某些物质发生反应，形成了各种形态的氧化铁。该过程成为腐蚀的二次过程，生成产物称为二次腐蚀产物。 (3) 腐蚀部位 在给水系统中，最易发生氧腐蚀的部位是给水管道和省煤器，当给水含氧量高或除氧器运行不正常时，有可能造成锅炉内发生氧腐蚀。另外，补给水管道以及疏水箱等也会发生严重的氧腐蚀。1.2 游离二氧化碳腐蚀(1) 腐蚀机理 当水中有游离CO2存在时，CO2与水发生如下反应，使水呈酸性：CO2+H2 O H2CO3 H+HCO3这样水中的H+增多，会产生如下的氢去极化腐蚀：从腐蚀电池的理论可知，CO2腐蚀就是水中含有酸性物质而引起的氢去极化腐蚀。(2) 腐蚀特征 二氧化碳腐蚀生成的产物都是易溶物，它不象氧腐蚀那样产生溃疡，而是均匀地使管壁变薄，腐蚀产物被水带人锅炉内。(3) 腐蚀部位 在热力系统中，最易发生CO2腐蚀的部位是凝结水系统。因为凝结水中CO2含量高，水中含盐量少，缓冲能力差，所以只要水中含有少量CO2，就会使其pH值显著降低。热力系统中的CO2来源于补给水和漏人凝结水中的冷却水带人的碳酸化合物(HCO3、CO2、CO32)，这些碳酸化合物，经过除氧器后可除去大部分CO2，HCO3可部分或全部分解。经过除氧器后给水中的碳酸化合物主要是CO32和HCO3，它们进入锅炉后全部分解，放出CO2，反应如下： 2HCO3 = CO2+H2O+CO32; CO3+H2O = CO2+2OH 分解产生的CO2随蒸汽进入汽轮机和凝汽器。在凝汽器中，一部分CO2溶于凝结水，其余部分被抽气器抽走。2. 给水系统金属腐蚀的防止 要防止氧的腐蚀，主要方法是减少水中的溶解氧或在一定的条件下增加溶解氧到一定的浓度。给水除氧方法常采用热力除氧法和化学药剂除氧法。热力除氧法不仅能除去水中的溶解氧，而且可除去水中其他各种溶解气体(包括游离CO2)，因此除氧器也可称为热力除气器。2.1 给水除氧处理（1）热力除氧 热力除氧器按进水方式的不同可分为混合式和过热式两类。在混合式除氧器内，需要除氧的水与加热用的蒸汽直接接触，使水加热到相当于除氧器压力下的沸点，过热式除氧器中，是先将需要除氧的水在压力较高的表面式加热器中加热，直至其温度超过除氧器压力下的沸点，然后，将此热水引入除氧器内，这样，一部分水会自行汽化，其余的水就处于沸腾温度下。 混合式热力除氧器按照工作压力的不同，又可区分为真空式、大气式和高压式三种。真空式除氧器是在压力低于大气压下工作的；大气式除氧器是在稍高于大气压下(一般为0.12MPa)工作的；高压式除氧器是在压力较高的情况下工作的(高压和超高压电厂中常用的工作压力约为0.59MPa，亚临界压力机组中除氧器最高工作压力为0.78MPa)。 热力除氧器的结构从整体上看，可分为脱气塔(或称除氧头)和贮水箱两部分。脱气除氧的原理就是亨利定律。（2）化学除氧 用来进行给水化学除氧的药品，必须能迅速地和氧完全反应，且反应产物和药品本身对锅炉的运行无害。对于高压及更高参数的锅炉进行化学除氧所常用的药品，为联氨及肟类、碳酰肼、异抗坏血酸等有机除氧剂。 联氨(N2H4)又称肼，在常温下为无色液体，易溶于水，易挥发，有毒性。其蒸气对呼吸道和皮肤损害。联氨蒸汽与空气混合达到一定比例时有爆炸的危险。 联氨是很强的