【正文】 感謝身 邊所有的朋友與同學(xué)，謝謝你們四年來(lái)的關(guān)照與寬容，與你們一起走過(guò)的繽紛時(shí)代，將會(huì)是我一生最珍貴的回憶。 范 老師這種一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，使我深受感動(dòng)。在此，我真誠(chéng)地向 尊敬的老師們 表達(dá)我深深的謝意！ 這篇論文是在我的 指導(dǎo)老師范曉勇 的多次指導(dǎo)下完成的。 加熱爐腐蝕防垢技術(shù)則主要 通過(guò)對(duì)多種緩蝕阻垢劑的室內(nèi)靜態(tài)掛片 試驗(yàn) ， 得出 緩蝕阻垢劑 WG06 其腐蝕速率最小，效果最好，是理想的緩蝕阻垢劑。 (2)對(duì)加熱爐給水進(jìn)行徹底除氧或使用除氧劑，降除 CO2 (3)控制鍋爐水的 pH 值和堿度，防止腐蝕產(chǎn)物混入 加熱爐 。 榆林學(xué)院畢業(yè)論文 24 7 總結(jié) 加 熱爐水側(cè)不同部位的腐蝕及形態(tài)各不相同，產(chǎn)生這些現(xiàn)象的主要原因與不同部位的熱工狀態(tài)和不同的腐蝕原因等諸多因素有關(guān)。 （ 6）吸附作用和解吸作用 在實(shí)際清洗過(guò)程中，為了能除去油膜和污垢，表面活性劑一定要吸附在被清洗表面上，在最后的沖洗過(guò)程中，表面活性劑還要 從表面上解吸下來(lái)。陽(yáng)離子表面活性劑在工業(yè)清洗中只作為食品工業(yè)的消毒和殺菌劑使用。 （ 3）電解質(zhì)相容性 工業(yè)清洗在很多情況下只依靠表面活性劑的清洗和去污作用是不夠的，還需要添加助洗劑。 工業(yè)清洗劑的要求 良好的金屬清洗劑具有潤(rùn)濕性能和較高的除銹能力，對(duì)銹垢有 分散 、增溶能力，對(duì)金屬無(wú)腐蝕作用，有一定的防銹能力，對(duì)硬水及酸、堿、鹽有良好的穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)這種黏附的污垢，與被黏附的物體之間的作用相對(duì)較弱，污垢的去 除也比較容易。 非離子表面活性劑在一般帶電的固體表面上都能產(chǎn)生吸附，盡管不能明顯改變界面電勢(shì)，但吸附的非離子表面活性 劑往往在表面上形成一定厚度的吸附層，有助于防止污垢再沉積。 洗滌劑 洗滌過(guò)程通?？煞譃閮蓚€(gè)階段：一是在洗滌劑的作用下，銹垢與 載體分離；二是脫離的銹垢被分散，懸浮于介質(zhì)中。 清洗過(guò)程首先要能破壞銹垢在金屬表面的黏附性 ，降低其與金屬表面的結(jié)合力，同時(shí)又能阻止細(xì)小銹垢重新凝結(jié) ［ 10］ 。在洗滌用品工業(yè)中，降低原料成本，采用優(yōu)良特效的表面活性劑單體，加強(qiáng)各種有效成分復(fù)配研究，提高產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率是開(kāi)發(fā)市場(chǎng)和立足市場(chǎng)的積極措施 ， 也是目前國(guó)外工業(yè)清洗劑的發(fā)展趨勢(shì) ［ 8］ 。各種被清洗的表面的性質(zhì)很不相同，但清洗的目的是一致的，都是除去油脂、有機(jī)殘留物和顏料污垢或銹垢。 天然氣加熱爐的腐蝕研究 17 表 61 阻垢緩蝕劑篩選試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)編號(hào) 緩蝕劑用量 mg/L 緩蝕速率 mm/a 緩蝕阻垢劑名稱 平均值 LZ－ 01 空白試驗(yàn) LZ－ 02a 100 WG— 01 LZ－ 02b LZ－ 02c LZ－ 03a 100 WG— 02 LZ－ 03b LZ－ 03c LZ－ 04a 100 WG— 03 LZ－ 04b 榆林學(xué)院畢業(yè)論文 18 LZ－ 04c LZ－ 05a 120 WG— 04 LZ－ 05b LZ－ 05c LZ－ 06a 120 WG— 05 LZ－ 06b LZ－ 06c LZ－ 07a 100 WG— 06 LZ－ 07b 天然氣加熱爐的腐蝕研究 19 LZ－ 07c LZ－ 08a 110 WG— 07 LZ－ 08b LZ－ 08c 120 WG— 08 LZ－ 09a LZ－ 09b LZ－ 09c LZ－ 10a 100 WG— 09 LZ－ 10b LZ－ 10c 榆林學(xué)院畢業(yè)論文 20 LZ－ 11a 100 WG— 10 LZ－ 11b 由表 61 可知， WG— 06 對(duì)加熱爐具效果相對(duì)最佳。再放入超聲中進(jìn)行清洗，取出試片放在濾紙上 ,用冷風(fēng)吹干，然后用濾紙將試片包好，貯于干燥器中，放置 1h 后稱重，精確至 。將放置好掛片的錐形瓶放入多孔電熱恒溫水浴鍋中，在設(shè)定溫度 85℃下恒溫放置一個(gè)試驗(yàn)周期， 考慮到緩蝕劑初步篩選中試驗(yàn)量特別大，對(duì)初期試驗(yàn)周期選定為 腐蝕性測(cè)試方法中所規(guī)定的靠近下限值 4天，當(dāng)確定了理想 的緩蝕劑后，又重點(diǎn)研究了時(shí)間與緩蝕劑之間對(duì)掛片質(zhì)量影響的規(guī)律。 （ 5）掛片緩蝕試驗(yàn) 量取 400 mL 試驗(yàn)用水，精確到 mL 于 500mL 錐形瓶中，將配制好的緩蝕劑溶液按設(shè)計(jì)質(zhì)量濃度值用移液管分別加入試驗(yàn)容器中，再將錐形瓶置于恒溫水浴中。 （ 2） 緩蝕液的配置 按試驗(yàn)要求用容量瓶配制緩蝕劑溶液，該溶液應(yīng)在試驗(yàn)當(dāng)天或前一天配制。 工藝流程 腐蝕試驗(yàn) 工藝參數(shù)選?。?所采用的溫度與加熱爐內(nèi)工作溫度相同，為 85℃。 天然氣加熱爐的腐蝕研究 15 6 加熱爐 腐蝕防垢技術(shù) 緩蝕阻垢劑篩選 試驗(yàn) （ 1） 主要試劑 無(wú)水乙醇，丙酮，鹽酸，氫氧化鈉，六次甲基四胺，高純氮，硫酸，氯化鈉，氯化鈣，石油醚，鹽酸清洗液，氫氧化鈉中和液等 。 ,放干水套里的水并烘干。 榆林學(xué)院畢業(yè)論文 14 (5)安裝引流管排出冷凝水。 (3)更換煙囪的材質(zhì)。 水套加熱爐在點(diǎn)火啟動(dòng)的升溫過(guò)程中 ,盡量縮短由冷水 (0～ 20℃ )加熱到熱水 (50～70℃ )的時(shí)間 ,減少冷凝水的產(chǎn)生量和積存時(shí)間。 (1)提高煙氣的排出溫度。 (5)加熱爐停爐時(shí)，防止空氣進(jìn)人停運(yùn)的鍋爐內(nèi)，保持停運(yùn)加熱爐的金屬表面充分干燥，使用緩蝕劑在金屬表面生成保護(hù)膜，緩解金屬的腐蝕。 天然氣加熱爐的腐蝕研究 13 5 防腐措施 防腐措施 加熱爐的腐蝕一般不會(huì)單獨(dú)以一種形態(tài)、而是以多種形式同時(shí)出現(xiàn)，有的互為因果、有的互相促進(jìn)。 水套加熱爐停止加熱 ,但天然氣生產(chǎn)仍然經(jīng)過(guò)水套加熱爐里的高壓引流管時(shí) ,如不采取有效的保護(hù)措施 ,金屬表面會(huì)發(fā)生停用腐蝕。在煙氣系統(tǒng)中 ,如果火頭處配風(fēng)良好 ,通過(guò)對(duì)流作用自動(dòng)抽入大量空氣 ,甲烷占混合氣體體積的 5%完全燃燒時(shí) ,煙氣中就會(huì)含有大量的剩余氧氣 ,這些氧氣會(huì)充分?jǐn)U散并溶解到煙箱，六 根煙道等煙氣系統(tǒng)的金屬內(nèi)壁上的冷凝水膜中 ,對(duì)鋼材發(fā)生溶解氧的氧去極化腐 蝕。最易發(fā)生 CO2酸性腐蝕的部位通常在火筒、煙道、煙箱封頭以及煙囪等部位 ,腐蝕嚴(yán)重部位是煙道和煙囪。在沒(méi)有液態(tài)水時(shí) ,CO2不會(huì)發(fā)生腐蝕。燃燒過(guò)程中 ,大量水蒸氣凝結(jié)在低于煙氣露點(diǎn)的低溫受熱交換面上 ,以及 溶解 CO2 和 O2 后腐蝕金屬內(nèi)表面 上 。主要由于堿度在熱負(fù)荷較高的部位發(fā)生濃縮使氧化物保護(hù)膜溶解而失去保護(hù)作用，使金屬產(chǎn)生腐蝕 [6]。這種垢較硬，一般很難除去。 氧化鐵垢腐蝕是由下列原因引起的 : (l)氧化鐵作為電化學(xué)腐蝕的陰極，在加熱條件下，垢下面的氧化鐵膜遭到破壞，使裸露的金屬碳鋼變?yōu)殛?yáng)極而在水中產(chǎn)生腐蝕。 鐵垢腐蝕 氧化鐵垢不僅影響傳熱 (其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般垢 )，更為嚴(yán)重的是產(chǎn)生垢下腐蝕天然氣加熱爐的腐蝕研究 11 使金屬材質(zhì)變薄、凹陷甚至穿孔。 CO2的腐蝕過(guò)程如下： 陽(yáng)極： Fe → Fe3++2e 陰極： 2CO2 +2H2O→ 2H2CO3 2H2CO3→ 2H++2HCO3 2H++2e→ H2 2CO2+2H2O+2e→ 2HCO3+H2 總反應(yīng)： Fe+2CO2+2H2O→ Fe(HCO3)2+H2 Fe(HCO3)2→ FeCO3+H20+CO2 CO2在水中的溶解度與系統(tǒng)的壓力、溫度、水的組成有關(guān) ［ 5］ 。 腐蝕性離子的腐蝕 由于爐水中的 Cl及 SO24等能穿透保護(hù)膜對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕，同時(shí)還能妨礙鈍化膜的生成，使?fàn)t水在不流動(dòng)的情況下極易產(chǎn)生點(diǎn)蝕。另一方 0 40 20 60 80 100 120 敞 開(kāi)系統(tǒng)密閉系統(tǒng) 腐蝕速率mm/a榆林學(xué)院畢業(yè)論文 10 面，在整個(gè)爐水的微循環(huán)體系中，上部及煙氣管周圍的水溫要明顯高于其他部位，所以在加熱盤管上部和煙氣管上氧腐蝕最為嚴(yán)重。 加熱爐源水在采取及輸送過(guò)程中，一直暴露于空氣中，使水中溶解氧基本達(dá)到飽和狀態(tài) 。 氧腐蝕與溫度、流速、 pH 值、鹽含量等諸多因素有關(guān) ［ 4］ 。 榆林學(xué)院畢業(yè)論文 8 由以上結(jié)論得出，天然氣加熱爐嚴(yán)重的腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象成為影響加熱爐安全的兩種主要故障，為了保證加熱爐安全生產(chǎn)，建議采取相應(yīng)的措施阻止其腐蝕和結(jié)垢的形 成。 結(jié)垢原因 （ 1）通過(guò)對(duì)水樣的分析，作業(yè)區(qū)（尤其作業(yè)區(qū) 2）水套加熱爐所用原水具有較強(qiáng)的腐蝕傾向。 L1 ? 203 PH 值 電導(dǎo)率 /μ s L1 SO42/ mg 天然氣加熱爐的腐蝕研究 7 表 31 水質(zhì)分析結(jié)果 取樣點(diǎn) 作業(yè)區(qū) 1 作業(yè)區(qū) 2 原水 爐水 原水 爐水 Ca2+/mg 由表 31 中的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以看出：（ 1）原水進(jìn)入加熱爐后，在受熱條件下發(fā)生沉積而結(jié)垢；（ 2）加熱爐中有大量的鈣垢產(chǎn)生；（ 3）兩種水源中，作業(yè)區(qū) 2 原水和爐水是典型的負(fù)硬度水質(zhì)，在溶解氧存在的情況下，具有極強(qiáng)的腐蝕傾向 。 榆林學(xué)院畢業(yè)論文 6 3 加熱爐腐蝕及結(jié)垢原因分析 水質(zhì)分析 新疆某油田采油廠使用的加熱爐均采用當(dāng)?shù)氐叵滤疄樗?，在使用過(guò)程中，未進(jìn)行任何水處理，加熱爐水套內(nèi)存在嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，其中爐內(nèi)盤管腐蝕較嚴(yán)重，據(jù)外觀觀察約有 1～ 2mm 的腐蝕 。(2)加熱盤管內(nèi)部 (天然氣側(cè) )只有輕微的腐蝕，而加熱爐 管外壁則銹蝕嚴(yán)重，管壁上附有一層很厚呈紅褐色和黑色的 堅(jiān) 硬銹層 。 ② 不完全燃燒后 : 煙氣中的含水量 g/nm3,煙氣露點(diǎn) 65℃。 三級(jí)節(jié)流后壓力 ( 輸壓 ) , 氣流溫度 14℃ ( 即計(jì)量溫度、輸溫 , 計(jì)量溫度要求為 12～ 18℃ ) 。燃燒后總體積 : ( 氣態(tài) )( 在煙氣中的含量 g/nm3, 體積含量 %) , ( 體積含量 %) ,剩余 CH4, 空氣剩余量 ( 氧氣已用完 ) 。 以下 煙氣的組分分析燃料是臥 89 井自產(chǎn)的天然氣 ( 氣質(zhì)參數(shù) : 比重 , 體積含量 CH4 占 %, H2S 占 %, CO2 占 %) , 助燃劑 空 氣 是通過(guò)對(duì)流自然抽入 , 燃燒后的煙氣從火筒 ( Φ 273 7 1500) 流 進(jìn) 6 根水平煙道 ( Φ 76 6 2500) , 充分進(jìn)行熱交換后 , 再?gòu)拇怪钡臒焽枰詫?duì)流方式排出去 , 煙氣的壓力是 1atm。然后 , 安裝好煙箱封頭 , 對(duì)水套加熱爐的火頭恢復(fù)點(diǎn)火 , 保溫運(yùn)行正常。 加熱爐腐蝕狀況 水套加熱爐是一種為天然氣加熱的間接加熱器 , 以天然氣作為燃料 ,火頭 ( 燃燒器 ) 噴出火焰 , 隨著對(duì)流作用 , 高溫?zé)煔庀蚝罅鲃?dòng) , 由火筒經(jīng)過(guò)煙道從出口進(jìn)入煙箱 , 然后經(jīng)煙囪排入大氣。 天然氣加熱爐是采用中間載熱介質(zhì)間接加熱的一種特殊的爐型形式 ,工作運(yùn)行可靠 ,但啟動(dòng)慢 ,是天然氣工業(yè)中的重要耗能設(shè)備之一。 天然氣加熱爐工作時(shí) ,用燃料燃燒產(chǎn)生的熱量加熱需要加熱以達(dá)到工藝要求的工業(yè)用天然氣。加熱爐盤管由于長(zhǎng)期在 高溫高壓下與水、汽、氧等相接觸，就 會(huì)導(dǎo)致管外產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕與結(jié)垢，危及爐 子的使用壽命和安全。目前國(guó)際上采用的適用性評(píng)價(jià)技術(shù)對(duì)含有腐蝕缺陷的管道是否能繼續(xù)使用、如何繼續(xù)使用 ,對(duì)含腐蝕缺陷管道的未來(lái)發(fā)展、管道的檢測(cè)周期及維修周期等重要參數(shù)都給出了定量的評(píng)價(jià)方法。因此對(duì)加熱爐腐蝕情況的研究是很有必要的，搞清楚腐蝕的原因并采取措施避免腐蝕可增加集氣站的收益以及預(yù)防事故的發(fā)生 ［ 1］ 。為此 ,分析了天然氣加熱爐傳熱的薄弱環(huán)節(jié)及其強(qiáng)化措施 ,針對(duì)天然氣加熱爐大筒體內(nèi)換熱面的常規(guī)布置形式存在的缺陷 ,提出了 天然氣加熱爐的腐蝕結(jié)垢原因分析、腐蝕機(jī)理及影響因素、防腐措施、 加熱爐清洗與緩蝕阻垢技術(shù) 等內(nèi)容 。 由于該設(shè)備在前期運(yùn)行中沒(méi)有采用防腐措施，致使其在不同程度上受到了一定腐蝕，與熱水長(zhǎng)期接觸的管外壁腐蝕十分嚴(yán)重，整個(gè)腐蝕面積達(dá)到了 70％以上。由腐蝕所造成的停工、停產(chǎn)、滴、漏等事故，既污染了環(huán)境，也危害人民健康，同時(shí)也增加了油氣田的生產(chǎn)成本，影響了油田的正常生產(chǎn)，腐蝕問(wèn)題已經(jīng)影響到石油工業(yè)的生存與發(fā)展。 本文 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及掛片實(shí)驗(yàn)的分析 主要研究 天然氣加熱爐的腐蝕結(jié)垢原因分析、腐蝕機(jī)理及影響因素、防