浅谈低温热水锅炉结垢与防腐

1、浅谈低温热水锅炉结垢与防腐<    摘要 ：结合实际，介绍低温热水炉结垢与防止腐蚀的辩证关系。对防垢处理较差的低温热水炉检查中发现，结有较薄水垢的管子腐蚀并不严重。关键词：低温热水炉 结垢 防止腐蚀中图分类号：TK224.9 文献标识码：B 文章编号：1673-1069（2008）12-0000-000 引言从对近几年约20台防垢处理好的低温热水炉检查情况看，虽然锅炉结水垢情况已大有好转，但腐蚀问题却比过去严重。低温热水锅炉，一年中，运行、停运各6个月。腐蚀最严重时，每年全部换管一次；腐蚀较好的也只能维持34个采暖期。对防垢处理较差的锅炉检查中发现

2、，结有较薄水垢的管子腐蚀并不严重。这使我们对低温热水锅炉的防腐与防垢之间的关系必须重新认识。1 热水锅炉的基本情况炉型为KZL2.8-9570型快装锅炉：每年运行时间从l0月至次年3月，共6个月；出水温度8085；回水温度5060；水处理方法：一级钠离子交换的软水作第一次系统充水并作以后的补给水；水质：原水为地下水，H总=l0.98mmol/L，A=2.5mmol/L，Cl-=114mgL，HCa=7.54mmol/L，HMg=3.44mmol/L，RG=1005；软化水：H残0.04mmol/L；给水：H残0.03mmol/L，给水未经除氧。炉水碱度：A炉1820mmol/L，每天加Na2C

3、O31500g，PH=89。2 检查情况2.1 换的炉管经6个月运行后，发现烟管与水冷壁管腐蚀严重，腐蚀特点是：腐蚀面积占金属表面积的80以上，局部严重腐蚀占总面积的10以上，最深达23mm，腐蚀部位出现高度达10mm的空疱，疱壁厚为0.2mm左右，疱内无任何腐蚀产物，腐蚀产物几乎都集中在腐蚀坑内。  2.2 在对空疱及腐蚀坑内产物分析后发现，450时灼烧减量为4.12；900时为0.56。其中，Fe2O3含量为69.2；Ca2+和Mg2+均为0。在锅筒壁与管壁上均未出现结垢。2.3 金属因为无任何保护膜，又是在含氧水中满水运行，无汽空间，因此造成严重的氧腐蚀。3 分析与对策锅炉金属

4、腐蚀的最直接的2个因素是H+（用PH值表示)和溶解氧，其它因素是对这2个因素起促进或缓解作用。在除氧水中，造成腐蚀的主要因素是H+，而在含氧的中性水或碱性水中，H+的影响极微弱，主要是溶解氧造成的腐蚀。目前，低温热水锅炉除氧的极少，热力除氧不可能，用Na2S03化学除氧不太现实。因此，必须考虑目前不除氧情况下如何使锅炉不结垢(或结薄垢)又不腐蚀(或轻微腐蚀)地运行。认为，结垢与腐蚀是一对矛盾。一般，结垢将促进腐蚀（氧的浓差腐蚀和温差腐蚀等），但是，是否凡结垢均促使腐蚀、加速腐蚀呢？分析认为，只要能将两者很好统一起来，即有条件地结些水垢是有防腐作用的。结垢与腐蚀的关系，就像利用如下反应方程：3F

5、e+-4H2O=Fe3O4+H2，解释为铁既被保护（因为Fe3O4具有保护作用）又被腐蚀（因为Fe3O4也就是腐蚀产物）一样，是有条件的。从电化学腐蚀原理看，水是一种极性分子，锅炉金属置于水中，铁离子就会以Fe2+·nH2O的水合离子形式转入溶液，并在金属中留下等量电子：    FeFe2+        (1)  水作为弱电解质，也会电离：    H2OH+OH       

6、 (2)(1)式是阳极反应，留在金属上的电了将流向电位较高的阴极，并与(2)式反应所生成的H+发生如下反应：2H+2e2HH2   (3)(1)式反应所生成的带正电荷的Fe2+也将移到阴极，与(2)式所生成的OH发生如下反应：Fe2+2OHFe（OH）2    (4)若水中无溶解氧，反应至此终了。阴极被Fe（OH）2所覆盖，水不再与金属直接接触，Fe2+和电子不能再与OH和H+相遇，它们的迁移停止，阳极反应也就终止了，腐蚀也随之终止。但是，若水中有溶解氧，情况就变了，阴极反应将不断进行下去： H2+ O2H2O   

7、;       (5)    2Fe(OH)2+ O2+H2O2Fe(OH)3  (6)式(5)、(6)说明式(3)、(4)所生成的H2和Fe（OH）2有了去处，因此，式(3)、(4)就可以不断进行下去，也即腐蚀不断进行。在碱性水中，在阴极部位还可以直接生成OH：于是，(4)式的腐蚀反应也可以迸行下去了。由此得知：除氧水中，腐蚀主要是H一所致，而在含氧水中，不论是中性水还是碱性水，腐蚀主要是由溶解氧造成；金属的腐蚀与否最主要的是看金属能否与溶有氧的水隔离、及其隔离的程度，隔离得好，就能达到防腐蚀

8、目的(这一点，铝的保护膜AI2O3是最好的证明)。有金属保护膜作为金属的防腐层，当然最好。但是，锅炉金属铁不具备这样的性质。运行条件下，很难形成像AL203这样的保护膜。铁的氧化产物既然不能形成良好的保护膜，电镀覆盖保护又不可能，较好的办法就是形成一层薄的沉积盐类水垢，用水垢将金属与溶解氧隔离而达到减轻腐蚀的目的。要达到隔离目的，一定要使水垢较致密，有一定附着力，不再溶解，并使其不再过速生长，甚至使结垢lmm后不再生长。有资料表明，在低温时，含有足够的氧并处在碳平衡下的碳酸氢钙水可在阴极区上形成天然保护膜。于是，上述(4)式的反应就不能继续下去。当然，阳极反应即(1)式也就不能进行下去，腐蚀也

9、就停止了。这种保护膜是以CaCO3和铁的氧化物的混合沉淀物为条件。如果有足够的氧扩散到阴极区，又有足够的碳酸氢钙，并有CaCO3沉淀发生，那么，在PH值为8.5左右时，这种保护摸就能形成，较有效地防止锅炉金属的腐蚀。形成保护膜呢的3个条件是：a含有足够的溶解氧；b含有CaCO3CO2平衡所需的CO2；c碳酸氢钙碱度足以超过阴极区的碳酸钙溶度积。对低温热水锅炉，具有这3个条件能够满足要求，过高的水质要求（指除硬）反而使水垢不能形成，除氧又不可能，其结果是不能形成具有保护膜作用的水垢而使金属发生严重腐蚀。有人会提出质问，垢下腐蚀或氧的浓差所形成的腐蚀不也很严重吗?这一点不否认。但是，这正是本文一开始就讲的结垢与腐蚀的辩证关系