【正文】 金屬的腐蝕。當(dāng)將這些腐蝕產(chǎn)物清除后，便會(huì)出現(xiàn)腐蝕造成的陷坑。其主要部位，首先是給水系統(tǒng)和省煤器，而且其腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入受熱面中和循環(huán)水系統(tǒng)中，也會(huì)引起其他一些破壞。鐵受到溶解氧腐蝕后產(chǎn)生 Fe2+，它在水中進(jìn)行下列反應(yīng)： Fe2++2 OH－ → Fe (OH )2 Fe (OH ) 2+2H2O+O2 → 4Fe (OH )3 Fe (OH ) 2+2Fe (OH)3 → Fe3O4+4H2O 在上述反應(yīng)中， Fe (OH ) 2 是不穩(wěn)定的，使反應(yīng)繼續(xù)往下進(jìn)行，最終產(chǎn)物主要是 Fe (OH ) 3 和 Fe3O4腐蝕的部件 ：氧腐蝕是鍋爐采暖系統(tǒng)常見(jiàn)的一種腐蝕。氧腐蝕的特征：氧腐蝕的形態(tài)一般表現(xiàn)為：潰瘍和小孔型的局部腐蝕，其腐蝕的產(chǎn)物表現(xiàn)為黃褐、黑色、磚紅色不等?！　?、鍋爐的腐蝕原理與特征　鐵受水中溶解氧的腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，鐵和氧形成腐蝕電池。 　　(4)爐管暢通 清洗后鍋內(nèi)所有的水冷壁管和對(duì)流管等爐管都應(yīng)暢流無(wú)阻。 　　(3)腐蝕速度 用腐蝕指示片測(cè)量的金屬腐蝕速度的平均值應(yīng)小于6g／(m2由于經(jīng)酸洗后殘留的硬垢往往已有所松動(dòng)，當(dāng)鍋爐投入運(yùn)行后會(huì)逐漸地脫落，若不作再次清理極易發(fā)生事故，所以當(dāng)殘留垢較多時(shí)必須加以處理。 　　清洗硅酸鹽或硫酸鹽水垢，除垢面積應(yīng)達(dá)到原水垢覆蓋面積的 60％以上。清洗結(jié)束后，用爐單位、清洗單位和鍋爐安全監(jiān)察部門(mén)應(yīng)對(duì)清洗質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。無(wú)相應(yīng)資格的任何單位和個(gè)人(包括用爐單位)，都不得擅自酸洗鍋爐。 　　3）酸洗除垢 　　目前在各種除垢方法中，以酸洗除垢效果較好，但酸洗工藝若不合適或控制不當(dāng)也會(huì)影響除垢效果或腐蝕金屬，有時(shí)甚至?xí)?yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。這些堿洗藥劑應(yīng)先在溶液箱中配制成一定濃度，然后再用泵送人鍋內(nèi)，并循環(huán)至均勻。 　　堿洗藥劑用量應(yīng)根據(jù)鍋爐結(jié)垢及臟污的程度來(lái)確定。堿煮除垢對(duì)于以硫酸鹽、硅酸鹽為主的水垢有一定的效果，但對(duì)于碳酸鹽水垢，則遠(yuǎn)不如酸洗除垢效果好。 　　3 / 372）堿洗(煮)除垢 　　鍋爐堿煮的作用主要是使水垢轉(zhuǎn)型，同時(shí)促使其松動(dòng)脫落。近年來(lái)，由于清洗專用的高壓水槍的應(yīng)用，使水力沖洗的機(jī)械除垢發(fā)展較快，這種高壓水力除垢的效果較使用原始的機(jī)械工具有很大的提高，且較為安全、方便?，F(xiàn)將鍋爐除垢的方法和要求簡(jiǎn)要介紹如下： 　　1）機(jī)械除垢主要采用電動(dòng)洗管器、扁鏟、鋼絲刷及手錘等工具進(jìn)行機(jī)械除垢。但當(dāng)鍋爐結(jié)垢或腐蝕沉積物達(dá)到一定程度時(shí)，也應(yīng)及時(shí)清洗除去，以免對(duì)鍋爐安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。 　　另外，鍋爐結(jié)垢后，將增加清洗和維修的時(shí)間、費(fèi)用及工作量等，影響生產(chǎn)，減小鍋爐的有效利用率，降低經(jīng)濟(jì)性。有些結(jié)構(gòu)緊湊或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鍋爐，一旦受熱面結(jié)垢，就極難清除，嚴(yán)重時(shí)只好采用挖補(bǔ)、割換管子等修理措施，不但費(fèi)用大，而且還會(huì)使受熱面受到嚴(yán)重?fù)p傷。 　　3）堵塞管道，破壞水循環(huán) 　　如果水管內(nèi)結(jié)垢，就會(huì)減小流通截面積，增大水的流動(dòng)阻力，破壞正常的水循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)完全堵塞管道，或造成爆管事故。根據(jù)測(cè)定，水垢厚度與浪費(fèi)燃料的關(guān)系見(jiàn)下表 1。 　　上述這些析出的沉淀物質(zhì)黏結(jié)在鍋爐受熱面上就形成了水垢，溫度越高的部位，越易形成堅(jiān)硬的水垢。而水渣中有些是具有黏性的，當(dāng)未被及時(shí)排污除去時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)化成水垢。 　　4）相互反應(yīng)及轉(zhuǎn)化 給水中原來(lái)溶解度較大的鹽類，在運(yùn)行中與其他鹽類相互反應(yīng)，生成了難溶的沉淀物質(zhì)。 　　2）溶解度降低 在高溫高壓下，有些鹽類(如硫酸鈣、硅酸鹽等)物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而大大降低，達(dá)到一定程度后，便會(huì)析出沉淀。 　 　鍋爐結(jié)垢的原因，首先是給水中含有鈣鎂硬度或鐵離子，硅含量過(guò)高；同時(shí)又由于鍋爐的高溫高壓特殊條件。在一定條件下，固體沉淀物也會(huì)在鍋水中析出，呈松散的懸浮狀，稱為水渣。鍋 爐 水 處 理 技 術(shù) 培 訓(xùn) 資 料（2022 年度）北京化新通達(dá)清洗技術(shù)有限責(zé)任公司二零一二年四月1 / 37目 錄第一章 結(jié)垢及腐蝕的形成與危害 1第二章 鍋爐水處理概述 6第三章 供暖工藝及類型 10第四章 BF30Ａ 熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù) 16第五章 零排污蒸汽發(fā)生技術(shù) 21第六章 經(jīng)濟(jì)分析及相關(guān)成本計(jì)算 26第七章 附錄 301 / 37第一章 結(jié)垢及腐蝕的形成與危害、鍋爐結(jié)垢的原因 　　含有硬度的水若不經(jīng)過(guò)處理就進(jìn)入鍋爐，運(yùn)行一段時(shí)間后，鍋爐水側(cè)受熱面上就會(huì)牢固地附著一些固體沉積物，這種現(xiàn)象稱為結(jié)垢。受熱面上黏附著的固體沉積物就稱為水垢。水渣可隨排污除去，但如果排污不及時(shí)，部分水渣也會(huì)在受熱面上或水流流動(dòng)滯緩的部位沉積下來(lái)而轉(zhuǎn)化成水垢(通常稱之為“二次水垢”)。水垢形成的主要過(guò)程為： 　　1）受熱分解在高溫高壓下，原來(lái)溶于水的某些鈣、鎂鹽類(如碳酸氫鹽)受熱分解，變成難溶物質(zhì)而析出沉淀。 　　3）鍋水蒸發(fā)、濃縮 在高溫高壓下，鍋水中鹽類物質(zhì)的濃度將隨蒸發(fā)濃縮而不斷增大，當(dāng)達(dá)到過(guò)飽和時(shí)，就會(huì)在受熱面上析出沉淀。如果反應(yīng)在受熱面上發(fā)生，就直接形成了水垢；如果反應(yīng)在鍋水中發(fā)生，則形成水渣。另外，有些腐蝕產(chǎn)物附著在受熱面上，也往往易轉(zhuǎn)化成金屬氧化物水垢。 　　 水垢的危害 　　水垢的導(dǎo)熱性很差，其導(dǎo)熱系數(shù)要比鍋爐鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)小幾十倍至數(shù)百倍，2 / 37所以鍋爐結(jié)垢后就會(huì)嚴(yán)重阻礙傳熱并引起下列危害： 　　1）浪費(fèi)燃料，降低出力 　　鍋爐結(jié)垢后將嚴(yán)重影響受熱面?zhèn)鳠?，降低熱效率，降低蒸汽出力，增加燃料消耗。水垢厚?mm) 1 3 5 8浪費(fèi)燃料(％) 2 3～5 6～10 15 35表 1　　水垢厚度與浪費(fèi)燃料的關(guān)系不同水垢的導(dǎo)熱效率見(jiàn)表 2介質(zhì)類別 導(dǎo)熱系數(shù) W/(mK)軟鋼 碳酸鹽水垢 硫酸鹽水垢 硅酸鹽水垢 氧化鐵垢 含油水垢 水 表 2 不同水垢的導(dǎo)熱效率2）易引起事故，影響安全運(yùn)行 　　受熱面結(jié)生水垢后，金屬的熱量由于受水垢的阻礙而難于傳熱給鍋水，致使金屬壁溫急劇升高，當(dāng)溫度超過(guò)了金屬所能承受的允許溫度時(shí)，金屬?gòu)?qiáng)度顯著降低，從而導(dǎo)致金屬過(guò)熱變形，嚴(yán)重時(shí)將造成鼓包、裂縫，甚至爆管等事故。 　　4）引起垢下腐蝕，縮短鍋爐壽命 　　鍋爐結(jié)垢后還會(huì)引起垢下腐蝕等危害。所有上述這些危害都將大大縮短鍋爐的使用壽命。 　　 水垢的清除 　　鍋爐應(yīng)以積極的防垢、防腐為本。 　　清洗除垢的方法主要分為機(jī)械除垢和化學(xué)清洗兩大類，其中化學(xué)清洗又可分為堿煮除垢和酸洗除垢。此法比較簡(jiǎn)單，成本低，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，除垢效果差，易損壞金屬表面，只適用于結(jié)垢面積小，且構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于機(jī)械工具接觸到水垢的小型鍋爐。但 目前高壓水力除垢仍僅限于結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的工業(yè)鍋爐。單純的堿煮除垢效果較差，常常需與機(jī)械除垢配合進(jìn)行。堿洗煮爐也常用于新安裝鍋爐的除銹和除油污，有時(shí)也用于酸洗前的除油清洗或垢型轉(zhuǎn)化。一般用于除垢時(shí)的用量(每噸水的用量)為：工業(yè)磷酸三鈉 5～10kg，碳酸鈉 3～6kg，或氫氧化鈉2～4kg。 　　堿煮除垢的方法與新鍋爐煮爐基本相同，只是煮爐結(jié)束后，應(yīng)打開(kāi)鍋爐的各檢查孔，及時(shí)加以機(jī)械(或高壓水力)輔助清垢，以免松軟的水垢重新變硬。為了確保鍋爐酸洗的安全和質(zhì)量，國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局專門(mén)制定頒發(fā)了《鍋爐化學(xué)清洗規(guī)則》 ，并規(guī)定：從事鍋爐化學(xué)清洗的單位必須取得省級(jí)及省級(jí)以上鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)的資格認(rèn)可，才能承擔(dān)相應(yīng)級(jí)別的鍋爐化學(xué)清洗。 　　鍋爐在酸洗前應(yīng)預(yù)先取有代表性的垢樣進(jìn)行化驗(yàn)，制定清洗方案；進(jìn)酸開(kāi)始時(shí)須在鍋爐內(nèi)和酸箱內(nèi)掛入腐蝕指標(biāo)片(直到退酸時(shí)取出)；酸洗工藝流程及酸洗液的溫度、濃度、流速、酸洗時(shí)間等應(yīng)按清洗方案實(shí)施和控制；清洗過(guò)程中應(yīng)不斷取樣化驗(yàn)并如實(shí)作好記錄。工業(yè)鍋爐的酸洗質(zhì)量要求如下： 　　(1)除垢率 　　清洗以碳酸鹽垢為主的水垢，除垢面積應(yīng)達(dá)到原水垢覆蓋面積的 80％以上。 　　如除垢率低于上述規(guī)定，或雖達(dá)到規(guī)定要求但鍋爐主要受熱面上仍覆蓋有難以清理的水垢時(shí)，應(yīng)在維持鍋水堿度達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)上限值的條件下，將鍋爐運(yùn)行一個(gè)月左右再停爐，用人工或高壓水槍清理脫落的垢渣和殘垢。 　　(2)鈍化膜 鍋爐清洗表面應(yīng)形成良好的鈍化保護(hù)膜，金屬表面不出現(xiàn)二次浮銹，無(wú)點(diǎn)蝕。h)，且腐蝕總量不大于 72g／m2。如清洗前已堵塞的管子，清洗后仍無(wú)法疏通暢流的，應(yīng)由有修理資格的單位修理更換。鐵的電極電位總是比氧的電極電位低，所以在鐵氧腐蝕電池中，鐵是陽(yáng)極，遭到腐蝕，反應(yīng)式如下:Fe→ Fe2++2e,氧為陰極，進(jìn)行還原，反應(yīng)式如下：O2+2H2O+4e →4 / 374OH－在這里溶解氧起陰極去極化作用，是引起鐵腐蝕的因素，這種腐蝕稱為氧腐蝕。對(duì)金屬的強(qiáng)度破壞非常嚴(yán)重。在運(yùn)行和停運(yùn)期間均可發(fā)生。在系統(tǒng)停運(yùn)期間由于防護(hù)不當(dāng)，更是如此，不斷造成設(shè)備及系統(tǒng)的破壞，其破壞程度越來(lái)越大，在金屬表面形成許多小鼓包，鼓包表面的顏色（由黃褐色到硅紅色不等，次層是黑色） 。給水中的溶解氧通常是造成熱力設(shè)備腐蝕的主要原因，其來(lái)源主要由鍋爐給給水或熱力管網(wǎng)返回的的熱水、凝結(jié)水在循環(huán)運(yùn)行中漏入空氣、汽輪機(jī)或凝汽器或凝結(jié)水泵的密封不嚴(yán)密等，它可以導(dǎo)致在運(yùn)行期間和停用期間的氧腐蝕，為防止和減輕鍋爐運(yùn)行期間的氧腐蝕，必須對(duì)鍋爐給水進(jìn)行除氧。鍋爐發(fā)生腐蝕后，不僅使金屬的有效厚度減薄，而且會(huì)使金屬內(nèi)部的金相組織遭到破壞，機(jī)械性能變差，造成鍋爐的承壓能力降低，使用壽命縮短，以至提前報(bào)廢。目前，我們普遍采用軟化法進(jìn)行給水處理，以防止結(jié)垢，殊不知經(jīng)過(guò)軟化的給水腐蝕性還要強(qiáng)于自來(lái)水（軟化水腐蝕性：，自來(lái)水腐蝕性： g/） 。 　　工業(yè)鍋爐常見(jiàn)的腐蝕主要有氧腐蝕和垢下腐蝕，其防止的措施主要有： 　　5 / 371） ．搞好給水處理給水中的溶解氧、鐵離子和過(guò)低的 pH 值都會(huì)促進(jìn)鍋爐金屬發(fā)生腐蝕。 　　2） ．保持鍋水水質(zhì)達(dá)到合格一般來(lái)說(shuō)，鍋水中含鹽量和氯根含量過(guò)高，pH 值和堿度過(guò)低或過(guò)高都會(huì)增加腐蝕。 　　3） ．防止垢下腐蝕鍋爐受熱面結(jié)垢后，滲入垢下的鍋水會(huì)在高溫下極度濃縮，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生各種垢下腐蝕，但由于水垢的覆蓋往往難以察覺(jué)。 　　4） ．使金屬表面形成保護(hù)膜對(duì)于新安裝的鍋爐，良好的煮爐效果應(yīng)能使金屬表面形成完整的鈍化保護(hù)膜。但是如果鍋爐水質(zhì)控制不好，尤其是 pH 值過(guò)低或過(guò)高，常會(huì)破壞保護(hù)膜。因此，停爐時(shí)必須按規(guī)定要求做好保養(yǎng)工作。由于鍋爐是一種熱交換設(shè)備，水垢的生成會(huì)極大地影響鍋爐的導(dǎo)熱能力（水垢的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼鐵的導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)十分之一到數(shù)百分之一） ，因此，鍋爐結(jié)垢將導(dǎo)致?tīng)t管過(guò)熱損壞、燃料浪費(fèi)、出力降低、消耗化學(xué)除垢藥劑、縮短鍋爐使用壽命等。不良的水質(zhì)對(duì)鍋爐的危害如此大，因此，對(duì)鍋爐給水的處理十分重要。對(duì)低壓鍋爐，普遍采取軟化水－阻垢劑以防止結(jié)垢，采用機(jī)械除氧器－化學(xué)除氧劑（亞硫酸鈉）除氧以防止腐蝕，采用防腐阻垢法和排污以保持水質(zhì)工況。對(duì)更高壓力特別是亞臨界壓力鍋爐，普遍采用全揮發(fā)處理技術(shù)。這些技術(shù)使鍋爐的經(jīng)濟(jì)安全性大大提高。目前，中國(guó)是世界上擁有鍋爐臺(tái)數(shù)最多的國(guó)家之一。其中，蒸汽鍋爐 萬(wàn)臺(tái)，占％；熱水鍋爐 萬(wàn)臺(tái)，占 ％。因此，中國(guó)鍋爐水處理的任務(wù)十分艱巨。早在一百多年前，沸石類無(wú)機(jī)離子交換劑就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并得到應(yīng)用。1935 年合成的有機(jī)離子交換樹(shù)脂問(wèn)世，1945 年，苯乙烯系列離子交換樹(shù)脂研究成功。離子交換樹(shù)脂在水處理上的應(yīng)用約占其產(chǎn)量的 90％。工業(yè)鍋爐最長(zhǎng)用的是鈉型離子交換系統(tǒng)，通過(guò)鈉離子交換樹(shù)脂床的原水，其中的鈣、鎂離子即被除去，其殘余硬度可降至，甚至可以使硬度完全消除。為了獲得去離子水或者脫鹽水，可采用陽(yáng)－陰、陽(yáng)－陰混離子交換系統(tǒng)。在離子交換樹(shù)脂7 / 37的質(zhì)量合離子交換系統(tǒng)的功能方面，我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平尚存在一定差距。一種習(xí)慣性的認(rèn)識(shí)是，原水經(jīng)過(guò)軟化之后，水的 PH 值提高了，因而水的腐蝕性也降低了。而且軟化水比原水的腐蝕性更大。由于陰極過(guò)程被抑制，鋼的腐蝕速度減小。同時(shí)，腐蝕產(chǎn)物覆蓋于金屬表面而成垢的情況變得嚴(yán)重了。離子交換法的主要缺點(diǎn)是必須排放再生廢液。 膜分離法阻垢技術(shù)膜分離是借助一個(gè)膜相對(duì)被分離物系中各組分的選擇透過(guò)能力不同而實(shí)現(xiàn)對(duì)物系中各組分分離的過(guò)程。膜技術(shù)的大致應(yīng)用范圍是，微濾用于過(guò)濾細(xì)菌，超濾用于截留蛋白質(zhì)，反滲透用于除去水溶液中的離子及相對(duì)分子質(zhì)量為幾百的小分子溶質(zhì)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，鍋爐用水的預(yù)處理采用電滲析法已很常見(jiàn)。膜法預(yù)處理的優(yōu)點(diǎn)是，由于除去了大量離子，因而可使離子交換符合減少，延長(zhǎng)再生周期；由于除去了污染物，因而可減輕樹(shù)脂污染，延長(zhǎng)離子交換樹(shù)脂的使用壽命。 除氧器－除氧劑法防腐技術(shù)為了防止鍋爐系統(tǒng)的氧腐蝕，國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是從給水中除去腐蝕劑溶解氧。熱力除氧和真空除氧的除氧效果好，使用性能穩(wěn)定，一直是蒸汽鍋爐普遍采用的防腐方法。此外，也可以向軟化水中直接加入除氧劑，使其和水中的溶解氧反應(yīng)，除去腐蝕劑溶解氧。不過(guò)，一般認(rèn)為單獨(dú)加入除氧劑不如除氧器－除氧劑法經(jīng)濟(jì)。除了有可能使其分解的超高壓鍋爐外，對(duì)普通高壓鍋爐、中壓鍋爐和大容量低壓鍋爐，最好的防腐方法使：首先用機(jī)械除氧器除去大部分溶解氧，然后加入亞硫酸鈉，使系統(tǒng)中亞硫酸根含量保持在2～7mg/L。一旦機(jī)械除氧器失靈或操作失誤，亞硫酸鈉還可作為防止氧腐蝕的第二道屏障。長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)噲D找到比亞硫酸鹽各國(guó)更好的還原劑以克服亞硫酸鹽再8 / 37貯存時(shí)容易氧化失效等缺點(diǎn)，但至今尚未發(fā)現(xiàn)像亞硫酸鹽這樣效果好而又廉價(jià)無(wú)毒的物質(zhì)。北京化工大學(xué)通過(guò)試驗(yàn)研究，查明了亞硫酸鹽的氧化機(jī)理，研制了穩(wěn)定亞硫酸鈉，從而為亞硫酸鹽貯存失效問(wèn)題提供了解決辦法。由于聯(lián)氨價(jià)格昂貴，又有較強(qiáng)毒性，因而中、低壓鍋爐很少采用。實(shí)際上