【正文】 部位，垢下的水急劇濃縮而產(chǎn)生堿等因素的腐蝕。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。加熱爐水中鐵離子及其它腐蝕類(lèi)型的存在，使碳鋼金屬表面產(chǎn)生一層氧化鐵垢。 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)生垢下腐蝕使金屬材質(zhì)變薄、凹陷甚至穿孔。所以，C0 2的腐蝕也受到多種因素的影響，如:溫度、壓力等。CO2 的腐蝕過(guò)程如下：陽(yáng)極： Fe →Fe 3++2e 陰極： 2CO 2 +2H2O→2H 2CO3 2H2CO3→2H ++2HCO3 2H++2e→H 2 2CO2+2H2O+2e→2HCO 3+H2 總反應(yīng)： Fe+2CO2+2H2O→Fe(HCO 3)2+H2 Fe(HCO3)2→FeCO 3+H20+CO2CO2在水中的溶解度與系統(tǒng)的壓力、溫度、水的組成有關(guān) ［5］ 。2 4 酸腐蝕酸腐蝕主要為析氫腐蝕。 腐蝕性離子的腐蝕由于爐水中的 Cl及 SO 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2 4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。隨著爐水溫度升高，水中的離子發(fā)生變化而使 pH 值逐漸升高，使腐蝕產(chǎn)物極易發(fā)生二次沉積，再加上未對(duì)爐水進(jìn)行阻垢處理而結(jié)垢，銹和垢的附著使碳鋼產(chǎn)生氧濃差電池而產(chǎn)生垢下腐蝕。另一方面，在整個(gè)爐水的微循環(huán)體系中，上部及煙氣管周?chē)乃疁匾黠@高于其他部位，所以在加熱盤(pán)管上部和煙氣管上氧腐蝕最為嚴(yán)重。另外爐水處于停滯狀態(tài)，這使水中的溶解氧很難釋放出來(lái)，隨著爐水溫度的升高，氧腐蝕速率呈正比例增加。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)。對(duì)開(kāi)路系統(tǒng)而言，氧腐蝕速率隨溫度升高是先增加后降低。氧腐蝕與溫度、流速、pH 值、鹽含量等諸多因素有關(guān) ［4］ 。第一采氣廠加熱爐用水為靖邊基地的生活用水(地下水)，該水屬低堿、低硬度水質(zhì)，水中存在著腐蝕性離子和溶解的 CO2 及 O2，它們的存在會(huì)在受熱條件下對(duì)金屬產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕 ［3］ 。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。（3）通過(guò)理論分析及實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，造成加熱爐爐套（水側(cè)）腐蝕的主要原因?yàn)椋貉醺g、促進(jìn)腐蝕性離子對(duì)氧腐蝕的促進(jìn)作用、局部腐蝕、鐵垢腐蝕、干濕線(xiàn)腐蝕以及堿腐蝕。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9表 32 垢樣分析結(jié)果 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。產(chǎn)生的碳酸鹽容易與水中的鈣等硬度成分結(jié)晶析出，形成碳酸鹽硬垢。L 1 … 203PH 值 電導(dǎo)率/μsL1 總堿/mmolL1 SO42/ mgL1 總鐵/ mg 表 31 水質(zhì)分析結(jié)果作業(yè)區(qū) 1 作業(yè)區(qū) 2取樣點(diǎn)原水 爐水 原水 爐水Ca2+/mg 垢樣分析 對(duì)加熱爐盤(pán)管煙管等處所取垢樣進(jìn)行了分析，爐水側(cè)存在著嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象。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。為此，我們對(duì)加熱爐腐蝕和結(jié)垢原因做了以下分析。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7第三章 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(pán)管腐蝕較嚴(yán)重，據(jù)外觀觀察約有 1～2mm 的腐蝕。(4)清洗后發(fā)現(xiàn)附著物下金屬表面呈現(xiàn)出程度不同的麻點(diǎn)、凹坑、溝槽及蝕坑等。(2)加熱盤(pán)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。只要煙氣溫度低于其露點(diǎn),煙氣系統(tǒng)就和水套加熱爐的腐蝕分析和防腐措施一致。 ② 不完全燃燒后: g/nm 3,煙氣露點(diǎn)65℃。煙囪、煙箱滴水嚴(yán)重。 三級(jí)節(jié)流( 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℃) 。臥89 井生產(chǎn)參數(shù): 井口, , 井口溫度28℃, 萬(wàn)m 3/d, 使用水套加熱爐保溫, , 進(jìn)水套加熱爐前氣流溫度24℃, 加熱后, 出水套℃。 3: ( 氣態(tài))( g/nm 3, 體積含%) , 3CO( %) , 3 CH4, 空氣剩余量( 氧氣已用完) 。甲烷占5%, 完全燃燒, 燃燒前后氣體總體積不變：CH4 + 2O2 → 2H 2O↑ + CO 2↑+ 熱量Q燃燒前總體積20m 3: 1m3CH4,19m3空氣，燃燒后總體積20m 3: 2m3 H2O( 氣態(tài))( g/nm 3, 體積含量10%) , 1m 3 CO2( 體積含量5%) , 17m 3 空氣剩余量( 3) 。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): , 體積含量CH 4 %, H 2S %, CO 2 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( Φ27371500) 流進(jìn)6 根水平煙道( Φ7662500) , 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。 煙道堵塞導(dǎo)致回火的原因碳鋼的腐蝕產(chǎn)物遍布煙道內(nèi)壁, 破碎后堆積堵塞煙道, 降低煙道的流通能力。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。以前, 在四川天然氣田的生產(chǎn)中設(shè)計(jì)水套加熱爐時(shí), 只考慮硫化氫腐蝕, 忽略煙氣中二氧化碳腐蝕, 在臥龍河氣田的現(xiàn)場(chǎng)使用中頻頻發(fā)生水套加熱爐的火筒、煙道、煙箱腐蝕穿孔導(dǎo)致漏水的實(shí)例。天然氣加熱爐的腐蝕研究4℃℃℃℃圖 21 加熱爐示意 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。 加熱爐使用工況加熱爐以天然氣為燃料、以水為載熱體(水浴)對(duì)待節(jié)流的天然氣進(jìn)行加熱。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。在該過(guò)程中,高溫?zé)煔鈱崃客ㄟ^(guò)火筒壁和煙管束壁傳遞給中間載熱介質(zhì),中間載熱介質(zhì)吸熱升溫。 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。通常,加熱和冷卻受熱面沿大筒體圓截面中心軸呈軸對(duì)稱(chēng)布置,火筒和煙管束位于水平軸的下方,對(duì)稱(chēng)布置于垂直軸的左右側(cè)。加熱爐盤(pán)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。加熱爐煙道金屬內(nèi)壁則最易發(fā)生 CO2酸性腐蝕以及溶解氧引起的氧去極化腐蝕。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。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析腐蝕是油氣生產(chǎn)和輸送管道的潛在危害之一。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］ 。加熱爐的安全使用和熱傳遞效率直接影響天然氣的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。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。作為一種特殊的爐型形式,天然氣加熱爐采用中間載熱介質(zhì)間接加熱的方式,它是天然氣生產(chǎn)、輸送和應(yīng)用中的主要耗能設(shè)備。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。長(zhǎng)慶油田采氣一廠主要管理陜北靖邊氣田、內(nèi)蒙古烏審氣田，是長(zhǎng)慶油田公司在陜西內(nèi)蒙古邊界地區(qū)最早建成并向外供氣的采氣廠，也是“西氣東輸”目前最主要的供氣源，目前年產(chǎn)氣能力為 62 億立方米、天然氣凈化能力 76 億立方米，去年外供天然氣 38 億立方米。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。關(guān)鍵詞：加熱爐，腐蝕，結(jié)垢， 清洗，鈍化。因此對(duì)加熱爐腐蝕性的研究 ,是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外壓力容器和管道缺陷評(píng)定方法研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì) ,近年來(lái)取得了不少的成果和進(jìn)展。加熱爐的安全使用和熱傳遞效率直接影響天然氣的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。加熱爐的腐蝕主要表現(xiàn)為氧腐蝕、腐蝕性離子的腐蝕、酸腐蝕、鐵垢腐蝕、干濕線(xiàn)腐蝕、堿腐蝕，其中氧腐蝕是最主要原因。本人畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰 寫(xiě) 過(guò) 的 研 究 成 果 。學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 天然氣加熱爐的腐蝕研究作 者院 (系) 化學(xué)與化工學(xué)院專(zhuān) 業(yè) 油氣儲(chǔ)運(yùn)工程指導(dǎo)教師答辯日期榆 林 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信責(zé)任書(shū)本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 論 文 作 者 簽 名 : 年 月 日榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I摘 要加熱爐水側(cè)及煙道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)。加熱爐煙道金屬內(nèi)壁則最易發(fā)生 CO2酸性腐蝕以及溶解氧引起的氧去極化腐蝕。但目前許多集氣站加熱爐沒(méi)有采取任何防腐防垢措施 ,致使集氣站加熱爐腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重，熱傳遞效率降低，嚴(yán)重的會(huì)引起事故。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、防腐措施、加熱爐清洗與緩蝕阻垢技術(shù)等內(nèi)容。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IIABSTRACTHeating water side and the flue and the form of corrosion in different parts vary, the main reason for these phenomena and the thermal state of different parts and different reasons, and many other fctors corrosion. Furnace corrosion mainly to oxygen corrosion, corrosive ions corrosion, acid corrosion, corrosion of iron scale, wet and dry line corrosion, alkaline, corrosion is the main reason for the oxygen. Metal furnace flue wall is most vulnerable to acid corrosion of carbon dioxide and oxygen to the polarization caused by oxygen corrosion. The safe use of heating and heat transfer efficiency directly affects the security of stable natural gas prod