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锅炉运行中的氧腐蚀及RT-901新型除氧剂的推广使用

天津英特节能技术有限公司 技术部


锅炉是一种生产蒸汽和热水的机械设备.在国民经济中占有重要地位。目前,由于锅外水处理的普遍运用,锅炉的结垢现象基本得到控制.而腐蚀问题已成为一个新的课题。在我国,低压锅炉的腐蚀问题相当严重,直接威胁到锅炉的安全经济运行。低压锅炉运行中的腐蚀主要是氧腐蚀,由于锅炉给水中的溶解氧基本上是饱和的.在中性或碱性介质中,势必发生氧腐蚀。如果锅炉给水除氧不力,会导致炉体严重腐蚀,不仅使锅炉提早报废.而且还容易引发各种事故。因此,在认识腐蚀原因的基础上,采取有效除氧措施,定会产生显著的社会效益和经济效益。
l 低压锅炉氧腐蚀的特征及机理
1.1 氧腐蚀的特征
低压锅炉的腐蚀可以发生在炉前系统、炉本体以及炉后系统。尽管低pH、水垢沉积物及二氧化碳也会造成腐蚀,但给水、炉水或凝结水中氧的存在是腐蚀产生的主要原因。当锅炉发生氧腐蚀时,在金属表面形成许多疏密不均的小鼓包,表面颜色由黄褐色到砖红色不等,次层是黑色粉末,这些都是腐蚀产物。当腐蚀产物脱落后,腐蚀表面呈不规则形状.并出现深浅不一的凹坑,严重部位可产生穿孔。
1.2 氧腐蚀的机理
低压锅炉的氧腐蚀是一种电化学腐蚀.又称去极化腐蚀。锅炉内氧化铁保护膜,因水质恶化和热应力等原因而部分被破坏,露出的钢表面与水、保护膜表面之间形成局部电池,铁从阳极析出。溶解析出的亚铁离子,遇溶解氧,会变成氢氧化铁,腐蚀产物呈沉淀物状堆积在阳极上。如果呈现这种状态,则在沉淀物内水的氧浓度与覆盖在阴极表面上水的氧浓度之间,产生氧浓度差,形成氧浓差电池。成为阳极部分的铁进一步被溶解,钢表面加剧腐蚀。
氧腐蚀的产物是铁的氧化物,会恶化锅炉水质和蒸汽品质,导致锅炉热效率下降,严重时可能发生诸如爆管等事故,威胁锅炉的安全运行。
2 影响氧腐蚀的主要因素
2.1 水中溶解氧含量的影响
溶解氧是一种去极化剂,会引起金属腐蚀,在水中的氧含量越多,腐蚀就越严重。有资料表明:当溶解氧质量分数在1.0×10-8时.氧腐蚀速度为0.03mm/a;而当溶解氧质量分数在8×10-6 时,氧腐蚀速度为1.2 mm/a,将大大缩短锅炉的使用寿命。
2.2 水的pH 的影响
当锅水的pH≤7时,主要发生酸腐蚀,在有溶解氧时,氧腐蚀和酸腐蚀互相促进,加重了金属的腐蚀:当pH在7~10时,氢离子对金属保护膜的破坏导致溶解氧向金属表面扩散,发生吸氧反应,加速了氧腐蚀;当pH在10~12时,OH-离子在金属表面形成稳定的保护膜,起到缓蚀作用,从而减缓氧的腐蚀。
2.3 水中溶解盐的影响
锅炉水中的溶解盐对氧腐蚀有显著影响,其中氯离子(cl-)和硫酸根离子(SO42-)的影响最大,它会破坏金属表面的保护膜,从而使氧腐蚀加快。因此,当氯离子和硫酸根离子等浓度高时.必须严格进行脱氧处理。
3 氧腐蚀的危害
在低压锅炉中,由于没有除氧设备或除氧设备运行不良,给水中的含氧量往往很高.有时甚至达到饱和状态。尤其是热水锅炉,由于给水循环量较大,其氧腐蚀要比蒸汽锅炉更为严重。正常情况下锅炉使用寿命>30 a,而给水的溶解氧一旦进入锅炉,氧几乎全部消耗在金属腐蚀上。例如一台6.5 t/h锅炉,不考虑外壁的腐蚀与磨损,单是内壁的氧腐蚀.只需6~7 a即可将炉管腐蚀光。而且氧腐蚀是局部腐蚀,如果腐蚀只集中于20%的受热面上,则只需一
一年多可将炉管腐蚀穿透。
4 新型锅炉除氧剂的原理与应用
国家标准GB 1576—2001中规定:采用锅外化学水处理的蒸汽锅炉,当额定蒸发量≥6 t/h时给水应除氧;采用锅外化学水处理的热水锅炉,当额定功率≥4.2 MW 时给水应除氧,并通过补加药剂使锅水的pH控制在10~12。
工业锅炉采用的除氧方法有化学除氧、解吸除氧、真空除氧和热力除氧等,但真正适用于低压锅炉的除氧方法是应用除氧剂的化学除氧。锅炉除氧剂是还原水中溶解氧、抑制氧腐蚀的药剂,它具备下列条件:(1)对氧还原性强的物质;(2)除氧剂和氧反应的生成物,或除氧剂本身热分解的生成物,不会对整个系统产生不良影响:(3)除氧剂应无毒或低毒。
国外公司自20世纪70年代以来就进行新型除氧剂的研究开发工作。近年来,国内在新型除氧剂的开发应用上也取得较大进展,相继开发了肟类和异抗坏血酸等除氧剂。
4.1 RT-901锅炉除氧剂的除氧机理
RT-901除氧剂是由有机磷酸阻垢剂、吸附分散剂、有机淤渣调节剂和有机除氧剂等复配而成,其除氧和缓蚀主要通过有机除氧剂RR实现的。RR具有低用量、低毒性、排放无污染以及对锅炉水汽系统无不良影响等优点。RR具有较强还原性,与水中溶解氧反应速度快,除氧较完全,可大大降低给水中溶解氧的含量;它能够在钢表面形成良好的氧化物保护膜,
钝化金属表面,有效地延缓锅炉的腐蚀;它能够降低给水的含铁量.防止锅炉因氧化铁沉积而引起金属管过热和腐蚀损坏。
低压蒸汽锅炉现场试验表明:使用RT-901除氧剂后测定炉水中的溶解氧质量分数<5×10-9 ,远远低于国标GB 1576-1996规定≤5.0×10-8的要求.
4.2 RT-901锅炉除氧剂的应用
4.2.1 RT-901用于低压蒸汽锅炉除氧
RT-901除氧剂在天津染化五厂、天津染化八厂等单位锅炉中应用,加药质量分数为1.0×10-4 ,给水为软化水。具体腐蚀挂片数据见表1。
表1数据表明:蒸汽锅炉使用RT-901除氧剂.腐蚀率低于国家规定标准0.125 mm/a。这就表明它能够有效去除水中溶解氧,钝化金属表面,防止锅炉的腐蚀。三家单位在使用过程中腐蚀速率的差异可能是由于管理水平和加药控制水平的差别造成的。通过实际应用检查看,使用除氧剂前锅炉氧腐蚀相当严重,使用后均取得良好的效果。
4.2.2 RT-901除氧剂用于热水锅炉除氧
RT-901除氧剂兼有阻垢和除氧的双重作用,应用在热水锅炉中效果也很好。热水锅炉除氧,通常采用亚硫酸盐.使用过程中由于不易连续操作和加药的不均匀性,严重影响使用效果。RT-901除氧剂是一种溶于水、无毒、不会增加溶固量的有机除氧剂,它加药均匀,使用方便。
在模拟热水锅炉实验装置上进行了RT-901的应用试验。试验条件:天津自来水,试验温度100℃,试验时间96 h,水容量7.2 L。试验结果见表2。
表2数据表明.热水锅炉使用RT-901除氧剂腐蚀率低于规定标准0.125 mm/a。RT-901除氧剂的效果在实际应用中也得到验证。其在天津市红桥区某公司两台DZL一4型热水锅炉中使用,一个采暖期过后进行停炉检查。炉内各处完好如初,没有发现任何氧腐蚀现象。
5 锅炉除氧对锅炉安全经济运行的意义
实践证明,低压锅炉给水系统的氧腐蚀是锅炉发生事故,造成经济损失的主要原因。如果不采取除氧措施,将会造成炉体的严重腐蚀,腐蚀产物会引起热力设备结垢或积盐,导致热效率下降.不仅使锅炉提早报废,而且严重时会发生事故。据不完全统计,我国有约40%的炉存在不同程度的氧腐蚀,每年因氧腐蚀造成报废的中小型低压锅炉近千台。众所周知,锅炉的价值很高,锅炉安装以及腐蚀引起的更换部件的费用也十分惊人,而由于停炉和锅炉事故所造成的损失更是不可估量。因此,实施锅炉给水除氧处理,保护锅炉免遭损坏对保证锅炉安全经济运行,提高企业经济效益是至关重要的。
6 结论
低压锅炉运行中的腐蚀主要是氧腐蚀,它直接威胁锅炉的安全运行。因此正确认识锅炉氧腐蚀的特征、机理和影响因素,采取有效的除氧措施,有着重要的社会效益和经济效益。新型锅炉除氧剂RT-901除氧效果明显,能够有效地控制锅炉的氧腐蚀,延长锅炉使用寿命,减少设备投资,保证锅炉安全经济运行。

 

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