汽包锅炉水汽系统的腐蚀结垢及其防止

1、汽包锅炉水汽系统的腐蚀、结垢及其防止汽包锅炉的水系统如下图。给水经省煤器提高温度后进入汽包，然后有炉墙外的下降管经下联箱进入上升管（即水冷壁）。在上升管中，水吸收炉膛里的热量，成为汽水混合物又回到汽包中。此汽水混合物在汽包里进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽导入过热器内被加热成过热蒸汽后送入汽轮机；分离出来的水再同加入的给水进入下降管并重复上述过程。在汽包锅炉的水汽系统中，由汽包下降管下联箱上升管汽包，所组成的回路，称为水循环系统。汽包锅炉中如水质不良，就会引起水汽系统结垢、积盐和金属腐蚀等故障；还会导致锅炉的过热蒸汽品质劣化，从而影响到汽轮机的运行。第一节 水汽系统的腐蚀及其防止锅炉运行时，锅内

2、水的温度和压力比较高或很高，炉管管壁温度很高，设备的各部分的应力很大，而且由于给水中杂质在锅炉内发生浓缩和析出，在锅内常集积有沉积物，这些因素都会促进腐蚀，并使腐蚀问题复杂化。所以，虽然进入锅炉的水都是经过除氧的，锅炉水的ph值也常常比较高，但仍然会发生腐蚀。如果锅炉水汽系统发生了较严重的腐蚀，那么由于锅内高温高压的作用，就容易的哦安置爆管。现按水汽系统中可能发生的腐蚀类型，介绍如下：一、氧腐蚀在正常运行情况下，不会有大气侵入锅内，而且即使给水带有微量的氧，也往往在省煤器中就消耗完了，所以锅内不会发生氧腐蚀。但当发生下列情况时，就有可能发生氧腐蚀。1、除氧器运行不正常。2、锅炉在基建和停用期间

3、无防护。二、沉积物腐蚀当锅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，称为沉积物下腐蚀，这是目前高压锅炉内常见的一种腐蚀。在正常的运行情况下，锅内金属表面上常覆盖着一层fe3o4膜，这是金属表面在高温锅炉水中形成的。这样形成的fe3o4膜是致密的，具有良好的保护性能，锅炉可以不遭到腐蚀。但是如果此fe3o4膜遭到了破坏，那么金属表面就会暴露在高温的炉水中，非常容易受到腐蚀。促使fe3o4膜破坏的一个最重要因素，是锅炉水的ph值不合适。在一般的运行条件下，由于锅炉水的ph值常保持在911之间，锅炉金属表面的保护膜是稳定的，所以不会发生腐蚀。但当锅内的金属表面上有沉积物时，这里的情况就

4、发生了变化；首先，由于沉积物的传热性很差，沉积物下金属管壁的温度升高，渗透到沉积物下面的锅炉水会发生急剧蒸浓。浓缩的炉水由于沉积物的阻碍，不易和处于炉管中部的炉水混匀，其结果是沉积物下锅炉水中各种杂质的浓度变得很高。在锅炉水高度浓缩的条件下，其水质会与浓缩前完全不同，沉积物下的浓溶液会具有很强的侵蚀性，使锅炉金属遭到腐蚀。例如，在锅炉水中有游离naoh时，沉积物下炉水高度浓缩的结果，会使得沉积物下蒸浓的锅炉水ph值升的很高，ph值升高13以上，就会发生碱对金属的腐蚀。又例如，当锅炉水中有mgcl2和cacl2（这是凝汽器泄漏时，随冷却水带入水汽系统中的杂质）时，处于沉积物下蒸发浓缩炉水中的这些

5、杂质发生以下反应： mgcl2 + 2h2omg（ho）2 + 2hcl cacl2 + 2h2oca（ho）2 + 2hcl这两个反应的生成物mg（ho）2和ca（ho）2会形成沉淀物，而浓缩的炉水变成了强酸（hcl）溶液，以致在沉积物下发生酸对金属的腐蚀。由上述可知，在沉积物下可能发生碱性或酸性两种不同类型的腐蚀。这两种腐蚀，常又根据其损伤情况的不同，分别称为延性腐蚀和脆性腐蚀。现分别介绍如下。（1）延性腐蚀 这种腐蚀常发生在多孔沉积物的下面，是由于沉积物下的碱性增强产生的。腐蚀特征是腐蚀坑凹凸不平，坑上覆盖有腐蚀产物，坑下金属的金相组织和机械性能都没有变化，金属仍保留它的延性，所以称为延

6、性腐蚀。当腐蚀坑达到一定的深度后，管壁变薄，这时便会因过热而鼓包或爆管。（2）脆性腐蚀 这种腐蚀常发生在比较致密的沉积物下面，是由于沉积物下酸性增强产生的。发生这种腐蚀时，腐蚀部位的金相组织发生了变化，有明显的脱碳现象，生成细小的裂纹，使金属变脆。严重时，管壁并未变薄就会爆管。这种腐蚀是由于腐蚀反应中产生的氢渗入金属内部引起的，因此又称为氢脆。引起沉积物下腐蚀的运行条件有以下几点：（1）结垢物质带入锅内；（2）凝汽器泄漏；（3）补给水水质不良。要防止沉积物下腐蚀，一般措施有以下几点：（1）新装锅炉投入运行前，应进行化学清洗；锅炉运行后要定期清洗，以除去沉积在金属管壁上的腐蚀产物。（2）提高给水

7、水质，防止给水系统腐蚀而使给水的铜铁含量增大。（3）尽量防止凝汽器泄漏。（4）调节锅炉炉水水质，消除或减少锅炉水中的侵蚀性杂质。（5）做好锅炉的停用保护工作，防止停用腐蚀，以免炉管金属表面附着腐蚀产物。三、水蒸汽腐蚀当过热蒸汽温度高达450时（此时，过热蒸汽管管壁温度约500），它就要和碳钢发生反应；在450-570之间时，它们的反应生成物为fe3o4 3fe + 4h2ofe3o4 + 4h2当温度达570以上时，反应生成物为fe2o3 fe + h2ofeo + h2 2feo + h2ofe2o3 + h2这两种反应都是化学反应，所引起的腐蚀都属于化学腐蚀。当产生这种腐蚀时，管壁均匀地变

8、薄，腐蚀产物常常呈粉末状或鳞片状，多半是fe3o4。在锅炉内，发生汽水腐蚀的部位，一般在以下两处：（1）汽水停滞部分 当锅炉内有水平的或倾斜较小的管段，以致水循环不畅，运行中发生汽塞或汽水分层处时，就可能在这些地方因蒸汽严重过热而产生汽水腐蚀。（2）蒸汽过热器中 蒸汽过热器如运行良好，在过热器的管壁上会形成一层黑色的fe3o4保护膜，从而防止了腐蚀。如果在运行中过热器的热负荷和温度波动很大，使保护膜遭到破坏，那么过热器管壁就会遭受严重的汽水腐蚀。防止腐蚀的方法是，消除锅炉中倾斜度较小的管段，以保证正常的汽水循环。四、应力腐蚀当金属除了受某些侵蚀性介质的作用外，同时还受机械应力的作用时，它会发生

9、裂纹损坏，这是一种特殊的腐蚀现象，称为应力腐蚀。锅炉金属的应力腐蚀有腐蚀疲劳、应力腐蚀开裂和苛性脆化等几种不同类型。1、腐蚀疲劳 腐蚀疲劳是金属在交变作用下发生的一种应力腐蚀。2、应力腐蚀开裂 应力腐蚀开裂是奥式体钢在应力和侵蚀性介质作用下发生的腐蚀损坏。3、苛性脆化 苛性脆化是锅炉金属的一种特殊的腐蚀形式，引起这种腐蚀的主要因素是水中的苛性钠（naoh）使受腐蚀的金属发生脆化，故称为苛性脆化。苛性脆化可看作是一种特殊的电化学腐蚀。实践证明，在发生苛性脆化的锅炉中，必定有三个因素同时存在：1）锅炉水含有一定量的游离碱而具有腐蚀性；2）锅炉是铆接或胀接的，而且在这些部位有不严密的地方，因而发生水

10、质局部浓缩的过程；3）金属中有很大的应力。第二节 水垢和水渣运行实践表明，如果锅内水质不良，经过一段时间运行后，在受热面与水接触的管壁上就会生成一些固态附着物，这种现象通常称为结垢，这些附着物叫做水垢。另外，在锅炉水中析出的固体物质，有的还会呈悬浮状存在于锅炉水中，也有沉积在汽包和下联箱底部等水流缓慢处，形成沉渣的，这些呈悬浮状态和沉渣状态的物质叫做水渣。一、水垢水垢的化学组成一般比较复杂，但往往是以某种化学成分为主，按其主要化学成分分成以下几类：钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢和铜垢等。通常表明水垢的物理性质的指标有：坚硬度、孔隙率和导热性等。锅炉炉管结垢后，往往因传热不良导致管壁温度升高，当

11、其温度超过金属所能承受的允许温度后时，就会引起鼓包和爆管事故。二、水渣水渣的化学组成也很复杂，按其性质的不同，可分为以下两类：（1）不会粘附在受热面上的水渣。（2）易粘附在受热面上转化成水垢的水渣。锅炉水中水渣太多，会影响锅炉的蒸汽品质，而且还有可能堵塞炉管，威胁锅炉的安全运行，所以应采用锅炉排污的办法及时将锅炉水中的水渣排除掉。第三节 水垢的形成及其防止一、钙镁水垢1、成分、特征及生成部位在钙、镁水垢中，钙、镁盐的含量常常很大，甚至可达90%左右。这类水垢又可按其主要化合物的型态分成：碳酸钙水垢、硫酸钙水垢、硅酸钙水垢、镁垢等。碳酸盐水垢，容易在锅炉省煤器、加热器、给水管道以及凝汽器冷却水通

12、道和冷水塔中生成。硫酸钙和硅酸钙水垢主要在热负荷较高的受热面上，如锅炉炉管、蒸发器和蒸汽发生器内等。2、形成原因形成钙、镁水垢的原因是：水中钙、镁盐类的离子浓度乘积超过了溶度积，这些盐类从溶液中结晶析出并附着在受热面上。在锅炉和各种热交换器中，水中钙、镁盐类的离子浓度积超过溶度积的原因，有以下几个方面：1）随着水温的升高，某些钙、镁盐类在水中的溶解度下降。2）在水不断受热被蒸发时，水中盐类逐渐被浓缩。3）在水被加热和蒸发的过程中，水中某些钙、镁盐类因发生化学反应，从易溶于水的物质变成了难溶于水的物质而析出。3、防止办法为了防止锅炉受热面上形成钙、镁水垢，主要应尽量降低给水硬度。从以下几个方面着

13、手：1）彻底除掉补给水中的硬度。2）保证凝汽器严密。因凝汽器发生泄漏，冷却水进入凝结水中，往往是锅炉内产生钙、镁水垢的一个重要原因。二、硅酸盐水垢1、成分、特征及生成部位硅酸盐水垢的化学成分，绝大部分是铝、铁的硅酸化合物。硅酸盐水垢，有的多孔，有的很坚硬、致密，常常匀整地覆盖在热负荷很高或水循环不良的炉管内壁上。2、形成原因锅炉给水中铝、铁和硅的化合物含量较高，是在热负荷很高的炉管内形成硅酸盐水垢的主要原因。3、防止办法为了防止产生硅酸盐水垢，应尽量降低给水中硅化合物、铝和其他金属氧化物含量。要达到这个目的，一方面要求对补给水进行除硅处理并保证优良的补给水水质；另一方面要严格防止凝汽器泄漏。三

14、、氧化铁垢1、成分、特征及生成部位氧化铁垢的主要成分是铁的氧化物，其含量可达70%90%，此外，往往还含有金属铜、铜的氧化物以及少量钙、镁、硅和磷酸盐等物质。氧化铁垢的表面为咖啡色，内层是黑色或灰色，垢的下部与金属接触处常有少量的白色盐类沉积物。2、形成原因1）锅炉水中铁的化合物沉积在管壁上形成氧化铁垢。2）炉管上的金属腐蚀产生物转化为氧化铁垢。3、防止办法防止锅炉内产生氧化铁垢的基本办法，是减少锅炉水中的含铁量。为此应减少给水含铁量和防止锅炉金属的腐蚀。第四节 锅炉水的磷酸盐处理为防止在汽包锅炉中产生钙垢，除了保证给水水质外，通常还需要在锅炉水中投加药品，使随给水进入锅炉内的钙离子在锅炉内不

15、生成水垢，而形成水渣，随锅炉排污排除，在发电厂的锅炉中，最宜用作锅炉内加药处理的药品是磷酸盐。1、原理：磷酸盐防垢处理就是用加磷酸盐溶液的办法，使锅炉水中经常维持一定含量的磷酸根（po43-）。由于锅炉水处在沸腾条件下，而且它的碱性较强，因此，炉水中的钙离子与磷酸根会发生反应，生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，易随锅炉排污排除，且不会粘附在锅内转变成水垢。2、锅炉水中应维持的po43-含量锅炉主蒸汽额定压力（mpa）磷酸根（mg/l）不分段蒸发分段蒸发净段盐段3.825.76515512755.8812.642102105012.7415.5828284015.6818.620.533、加药方

16、式磷酸盐溶液一般是在发电厂的水处理车间配制的，磷酸盐溶液加入锅炉内的方式是将磷酸盐溶液直接加在汽包的锅炉水中，这种加药方式是高压力、小容量的活塞泵，连续地将磷酸盐溶液加至汽包内的锅炉水中。加药时，先在溶液贮存箱中将自过滤器的浓na3po4溶液用补给水稀释。稀释后溶液的磷酸盐质量分数，视加药泵的容量和应加入锅内的药量而定，一般为1%5%。然后将此稀溶液引入计量箱内，再用加药泵加至锅炉汽包内。加药系统中应设有备用加药泵，两台同参数的锅炉可共用三台加药泵，其中一台作备用。汽包水室中设有磷酸盐加药管，为使药液沿汽包全长均匀分配，加药管应沿着汽包长度方向铺设，管上开有许多等距离的小孔（35mm）。此管应装在下降管管口附近，并应远离排污管处，以免排掉药品。采用这种加药系统时，为了改变加入锅内的磷酸盐溶液量，应调节加药泵的活塞冲程或改变放入计量箱中溶液的磷酸盐质量分数。在锅炉运行中，如发现锅炉水中po43-过高，可暂停加药泵，待锅炉水中po43-含量正常后，再启动加药泵。这种加药方式的优点是：进药量均匀，锅炉水中po43-含量稳定。4、加药量的估算用磷酸盐处理锅炉水时，要考虑随给水进入锅炉内的钙离子变成水渣要消耗po43-的问题。加入的磷酸盐药量与给水的硬度有关，当给水硬