蒸汽冷凝水系统腐蚀问题之分析
锅炉蒸汽凝结水硬度超标问题分析及解决方案
蒸汽凝结水硬度超标问题分析及解决方案前一段时间,有人在社交软件上问我:单位外线检测蒸汽凝结水硬度0.04mol/ml,进入换热站后检测蒸汽凝结水硬度为0.17mol/ml,这是什么原因?我回复,蒸汽凝结水接近蒸馏水,应该是比较纯净的,没有硬度,蒸汽凝结水出现硬度,只能是2种情况;一种是,换热系统有漏夹带进来的硬度;一种是蒸汽及凝结水系统有氧气或弱酸腐蚀导致铁离子超标,硬度检测方法容易把铁离子螯合进去,形成铁离子干扰出现的假性硬度。
上周四,快递收到2瓶凝水水样,经检测,钙镁离子含量很低硬度几乎为零,两瓶蒸汽凝结水样品铁离子均超标。
分析:为什么会出现外两瓶蒸汽凝结水样品铁离子均超标这个情况。
经沟通了解,在这里他所指的外线检测蒸汽凝结水水样采取位置是指在蒸汽从阀门进入热交换器前的井内,进入换热站后检测蒸汽凝结水采取位置是蒸汽凝结水回收中端。
蒸汽凝结水铁离子超标说明用气系统和凝结水回收系统及管线腐蚀严重,外线检测蒸汽凝结水铁离子含量为0.04mol/ml,到蒸汽凝结水回收中端凝结水铁离子含量为0.17mol/ml这个情况是因为,随着蒸汽或凝结水在用气系统和凝结水回收系统与腐蚀的设备与管线内壁接触越长,溶在蒸汽凝结水中的铁离子就越多,凝结水中的铁离子浓度就越来越高。
那么问题来了,用气系统和凝结水回收系统及管线腐蚀又是怎么来的呢?用气系统和凝结水回收系统及管线腐蚀来自氧腐蚀和弱碳酸腐蚀。
原来,除了有的蒸汽锅炉给水不达标,含有易分解的碳酸盐或除氧不合格以外;当用气系统和凝结水回收系统间断运行时,系统设备及管路内压力有时会下降,这时空气中的氧和二氧化碳会倒流进入系统,空气中含有约21%的氧气和约4%的二氧化碳,在高温潮湿环境下,金属氧腐蚀快速产生,冷凝水缓冲性差,而二氧化碳的存在使冷凝水的PH降低,二氧化碳溶于水成为弱碳酸加速了氧化腐蚀。
之所以在开式蒸汽冷凝水系统,碳钢管道的使用寿命只有4-5年,即每隔4-5年就需要更换冷凝水管线,就是这个原因。
凝汽器冷却管在蒸汽侧的腐蚀和防止措施
凝汽器蒸汽侧冷却管的腐蚀及预防措施正面言凝汽器冷却管水侧的腐蚀一直为设计、制造和运行人员所迫切关注和高度防范的焦点问题,然而冷却管汽侧的腐蚀问题由于种种原因而往往为人们所忽视或遗落,如果对这个问题给予充分的掌握和解决,在汽轮机组正常运行期间,可以尽量减少或避免蒸汽侧冷凝器冷却管的腐蚀。
1 凝汽器冷却管蒸汽侧腐蚀冷却管蒸汽侧的腐蚀有别于水侧的腐蚀,一般来说,只要注意凝汽器的结构设计,就能取得较好的应用效果。
常见的汽侧腐蚀如下所述。
1.1 应力腐蚀裂纹发生在凝汽器水侧的应力腐蚀裂纹也可以发生在汽侧,它是敏感合金在特殊腐蚀介质中因拉伸应力增加而缓慢形成的一种裂纹形式。
冷凝器中仅发现铜合金应力腐蚀开裂造成的损坏。
通常在凝汽器的常规运行条件下,不锈钢管和钛管则不受应力腐蚀裂纹的影响。
一般绝大多数的应力腐蚀裂纹损坏是从冷却管的汽侧开始的。
在每种情况下,应力腐蚀裂纹损坏都仅仅发生在拉伸应力(残余的或施加的应力)高得足以引起应力腐蚀裂纹的部位。
假定在铜合金管上的某些部位已有足够高的应力,然后,产生应力腐蚀裂纹的第二个先决条件是可能导致裂纹的介质,如铜基合金在含氨的介质中就容易产生。
导致铜合金管道蒸汽侧应力腐蚀开裂的介质条件非常清楚,在这里绝大多数的应力腐蚀裂纹(虽然不是全部)都是由含有溶解氧的氨溶液引起的。
尤其是空气冷却区内氨的浓度特别高,因此,这里经常产生应力腐蚀裂纹。
在冷却管常用的铜合金中,黄铜管在含氨的介质里最容易产生应力腐蚀裂纹,海军黄铜(经过或未经过缓蚀处理)较多发生应力腐蚀裂纹。
另外,如果在处理过程中避免铁在铜镍合金中沉淀,铜镍合金不受氨引起的应力腐蚀开裂的影响。
如在空气冷却区中经常使用的BFe30-1-1。
无论在冷却管的哪一侧开始产生裂纹,都有一些防止冷却管产生应力腐蚀裂纹的有效方法。
因此,在安装冷却管期间,应注意避免管膨胀超过管板厚度;应规定全部消除应力的冷却管在最终消除应力后要避免弯曲、碰撞和机械冲击造成的凹痕;使用可耐受应力腐蚀裂纹的合金,是防止汽侧应力腐蚀裂纹的另一种方法,如采用铜镍合金管、不锈钢管以及钛管。
工业蒸汽锅炉冷凝水回收利用效能分析及应注意的问题
工业蒸汽锅炉冷凝水回收利用效能分析及应注意的问题作者:张战平来源:《科学与财富》2011年第10期由于工业锅炉产生的蒸汽用途的多样性,蒸汽品质易受污染,或使用蒸汽设备及地点不集中,蒸汽管线较长等原因,使得蒸汽凝结水(也称冷凝水)的回收利用有一定的难度。
因此,有很多工业锅炉在系统和用汽装置设计、安装时就没有考虑凝结水的回收,而用户为了节省投资费用,减少管理麻烦,往往宁愿将品质良好的蒸汽凝结水排至地沟而白白浪费,也不进行改造利用。
另一方面,有的用户虽然将凝结水回收作锅炉给水,但大多不注意系统的防腐处理,以致凝结水中铁离子含量较高,不但易造成锅炉结生铁垢,而且会增加锅炉的腐蚀,影响锅炉的安全运行。
实际上蒸汽凝结水回收利用和处理很有必要,具有经济价值。
一、蒸汽锅炉冷凝水回收在陕西陕焦化工有限公司(以下简称陕焦)的应用1、陕焦锅炉冷凝水系统改造前的状态及存在的问题:陕焦70万吨焦化生产系统拥有蒸汽锅炉WNS15-1.25两台,蒸汽冷凝水80℃-100℃,除化产回收制冷机回水采用其它化学方式处理和蒸氨系统蒸汽冷凝水无法回收外,其它系统冷凝回水平均在200吨以上,但因为工艺设计和设备本身缺陷,蒸汽冷凝水水质多不合格,造成冷凝水不能回收利用,基本外排。
2、对陕焦蒸汽锅炉供汽工艺技术及冷凝水水质的分析:⑴蒸汽锅炉供汽系统循环中,铁含量高造成冷凝水色度呈土黄色,而系统水中的铁来源主要是:系统温度增加时,水中的HCO3-1分解成CO2气体,水蒸气在冷凝回水管中凝结,致使回水的PH值下降,凝结水变为酸性,腐蚀金属导致铁含量增高,从而对回水管道造成腐蚀。
⑵冷凝回水温度较高在80℃-100℃左右,水质含有有机物料,硬度、灰分等杂质造成冷凝水质不合格。
⑶蒸汽冷凝回水系统中缺少除铁过滤器、高温硬度软水器等过滤和水处理设备。
3、陕焦公司对蒸汽锅炉冷凝水回收利用所做的技术改造:蒸汽凝结水回收利用工艺安装示意图二、凝结水回收作锅炉给水的优点和经济性1、减少了锅炉补给水量,节约用水经济效益分析:工业蒸汽锅炉的补给水一般采用钠离子交换软化处理,对于碱度较高的原水还需软化降碱处理;原水硬度越高,水处理的费用越大。
工业蒸汽凝结水的腐蚀与防治
工业蒸汽凝结水的腐蚀与防治李春林杨宏伟一、概述从理论上说,蒸汽凝结水是纯净的、高品质的水,不会对其载体产生腐蚀,但在实际应用中,蒸汽中或多或少都含有杂质,特别是工业用蒸汽中含有不少气体杂质,在蒸汽凝结过程中溶入凝结水中,同时在凝结水的输送过程中也会溶入一定的气体,对凝结水的载体----换热设备及输送管道产生腐蚀,腐蚀严重的会造成大量的凝结水无法回收,使大量的水资源和热量白白浪费。
如果能弄清楚产生腐蚀的原因,然后在对症下药,防与治相结合,可有效防止凝结水的腐蚀,从而避免水资源和热量的浪费。
二、凝结水腐蚀原因分析1、凝结水的氧腐蚀1.1凝结水中氧气的来源产生氧腐蚀的前提条件是凝结水中必须有O2,凝结水中O2的来源有二个,一是蒸汽中含有一定量的O2,在凝结过程中溶入凝结水中。
工业锅炉的给水往往由于除氧设备运行效果不理想,或运行管理不善会含有一定的O2,含有O2的给水进入锅炉后,O2会随着水的蒸发进入水蒸汽中。
凝结水中O2的另一个来源是在其输送过程中溶入空气中的氧气,确切地说,目前我们采用的凝结水回收系统大部分均为开式系统,即换热设备的蒸汽凝结水集中排放到凝结水箱内,当凝结水箱的液位达到一定高度时,用凝结水泵送回热源厂利用。
凝结水箱有一呼吸孔直通大气,当水箱液位上升时,水箱内的气体排入大气,当水箱液位下降时,水箱外的的气体进入水箱内,由于水箱内的气体中O2的浓度与水箱外空气中O2的浓度存在较大的浓度差,随着凝结水箱的呼吸,大气中氧气不断进入凝结水箱,根据亨利定律,水中O2的浓度与气态中O2的分压成正比,所以水箱内气态中的O2不断溶入凝结水中,直到凝结水中O2的浓度与气态O2的浓度达到平衡为止。
若锅炉的给水设除氧设备且运行良好,那么从凝结水箱进入凝结水的O2就是凝结水中O2的主要来源。
1.2氧腐蚀的机理凝结水中氧腐蚀的形式是氧去极化腐蚀,其腐蚀产物随着载体材质的不同而不同。
凝结水的输送管道一般是钢制管材,其腐蚀产物是铁的氧化物,其反应方程式如下:阳极反应:Fe → Fe2+ + 2e (2-1)阴极反应:O2 + 2H2O + 4e → 4OH-(2-2)以上反应的产物Fe2+在水中会与相关物质进一步进行反应,其过程:Fe2+ + 2OH-→ Fe(OH)2(2-3)4Fe(OH)2 + 2H2O + O2→ 4Fe(OH)3(2-4)Fe(OH)2 + 2Fe(OH)3→ Fe3O4+ 4H2O (2-5)以上腐蚀产物中,Fe(OH)2在有氧的条件下是不稳定的,可以转变为α-FeOOH、γ-FeOOH或Fe3O4,α-FeOOH的颜色是黄色的,γ-FeOOH的颜色是橙色的,Fe3O4的颜色是黑色的;Fe(OH)3是表示三价铁的氢氧化物,化学组成实际上并不像其化学式那么简单,常常是各种含水氧化铁的混合物,可以写成Fe2O3·nH2O或Fe2O3,Fe2O3又有α- Fe2O3和γ- Fe2O3之分,α-Fe2O3的颜色是砖红至黑色,γ- Fe2O3的颜色是褐色,受污染的凝结水的颜色是红褐色,且腐蚀越严重,颜色越深,就是因为凝结水中含有以上腐蚀产物。
蒸发汽堤塔塔顶真空系统的腐蚀原因分析及对策
蒸发汽堤塔塔顶真空系统的腐蚀原因分析及对策木合塔尔·买买提;阿毕提江·阿布力克木;阿不都热合曼·吐尔逊;于宏伟【摘要】调查白土精制装置蒸发塔真空系统的运行状况,发现真空系统塔顶馏出油线、塔顶冷却器、馏油罐出现严重的腐蚀.冷却器不锈钢管束前后出现腐蚀穿孔3次,堵管12根,冷却器壳体上部有均匀褐色垢,垢厚约1 mm.通过分析,查明了白土装置蒸发汽提塔真空系统腐蚀的原因和腐蚀介质的来源.从腐蚀调查看来,白土本身成酸性,且含有硫酸根、氯离子等杂质,这些物质在白土精制过程中,会由加工处理的油品带出,并溶于水中,形成低浓度的硫酸、盐酸的混合水溶液是导致蒸发塔顶真空系统严重腐蚀的根源.为了降低腐蚀对设备的危害,从设备和工艺方面进行了防护:增加涂料防护、材质升级;变更工艺流程和注入缓释剂等.工业应用效果说明,这些措施很好地解决了影响装置安全生产的设备腐蚀问题.【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》【年(卷),期】2014(031)003【总页数】4页(P31-34)【关键词】塔顶真空系统;酸性凝液腐蚀;氯离子腐蚀;防腐措施【作者】木合塔尔·买买提;阿毕提江·阿布力克木;阿不都热合曼·吐尔逊;于宏伟【作者单位】中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司,新疆克拉玛依834000;中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司,新疆克拉玛依834000;中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司,新疆克拉玛依834000;中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司,新疆克拉玛依834000【正文语种】中文润滑油白土精制是润滑油基础油生产的最后一道工序。
润滑油料在经过了糠醛精制后,已在黏温性、安定性、低温性等方面有了很大的提高,但油料中仍含有少许的胶质、沥青质、环烷酸、磺酸、残余无机盐、溶剂、水分和机杂等物质,这些物质大部分为极性物质,对油品的色度、抗氧性、安定性和抗乳化性等影响较大。
蒸汽凝结水系统常见问题与分析
蒸汽凝结水系统常见问题与分析提要本文通过蒸汽凝结水系统容易出现的问题进行了总结与分析。
只有正确的疏水,才能保证蒸汽系统、换热设备的良好运行。
本文对疏水阀的选型、疏水管道的布置、失流现象进行分析与探讨。
关键词疏水阀选型疏水管布置失流蒸汽系统投入运行后,经常发现的问题是,设备不能正常疏水,造成设备换热效率下降,或根本达不到换热效果。
1.疏水不畅的原因为:1.1疏水阀选型不合适;1.2凝结水管尺寸选择过小,造成凝结水满溢或是节流,以及闪蒸蒸汽的作用,造成凝结水无法进入或无法在凝结水管道内自由流动。
情况严重会造成凝结水管水锤现象。
尤其值得注意的是疏水阀后的管道必须比疏水阀前大1~2号。
1.3在有温度控制的应用中,由于换热器内部的压力是变化的,甚至是负压的情况均有可能出现,凝结水会被回收至有压力的的系统中,比如换热器内部。
当蒸汽再开启时,容易出现水锤现象。
1.4凝结水管布置问题。
包括坡度,管道提升等问题,造成疏水不畅。
1.5多个设备疏水共用凝结水管,造成凝水串通到其它设备内。
1.6凝结水管错误的接入排水等无压力重力流管道。
造成蒸汽凝结水无法排出,反串到排水管的上游。
2.应对措施2.1正确的疏水阀选型疏水阀的作用是,在阻止蒸汽外泄的情况下,顺利排除系统中的凝结水、空气和其它不凝性气体。
选择疏水阀首先要满足压力、凝结水负荷和排除空气的基本需要。
运行、维护、环境的需要也是必须考虑的因素。
疏水阀类型、工作原理、优缺点介绍:A.疏水阀的分类a)热静力式(通过感应流体的温度变化工作)--饱和蒸汽的温度由其压力决定,在蒸汽空间内蒸汽释放潜热,在饱和温度下形成冷凝水。
如果进一步释放热量,冷凝水的温度将下降。
下降到一定温度,热静力疏水阀就开始排放冷凝水,当蒸汽进入疏水阀时,温度上升疏水阀关闭。
b)机械式(通过感应流体密度变化工作) - 这种疏水阀靠感应蒸汽和冷凝水的密度不同工作,包括浮球式和倒吊桶式疏水阀。
对于浮球式疏水阀,有冷凝水时浮球上升,阀门打开,排出冷凝水。
蒸汽凝结水硬度超标与铁离子冷凝水超标腐蚀的三个原因及治理方法
蒸汽冷凝水硬度超标与铁离子冷凝水超标腐蚀的三个原因及治理方法锅炉给水及蒸汽冷凝水中的硬度其成分是钙离子、镁离子,这两种物质可形成水垢。
工作中,有时候经常被问到,我们的蒸汽冷凝水检测中出现硬度超标是什么原因造成的?我回复:蒸汽冷凝水接近蒸馏水,应该是比较纯净的,没有硬度。
造成蒸汽冷凝水硬度高是什么原因?造成检测中出蒸汽冷凝水硬度高有三个原因。
造成检测中出蒸汽冷凝水硬度高第一个原因。
蒸汽换热系统或凝结水回收系统或管网有漏夹带进来的硬度。
因为蒸汽品质不好,PH值低,腐蚀蒸汽换热系统或凝结水回收系统,导致穿孔泄漏加带硬度进入蒸汽冷凝水中。
解决之道:堵漏或补漏或更换有漏的换热器。
造成检测中出蒸汽冷凝水硬度高第二个原因。
锅炉炉水水质差、锅水中含有较浓的盐份,水位过高可能出现夹带;或者锅炉锅筒内汽水分离装置存在缺陷,造成蒸汽大量带水进入换热器蒸汽换热系统。
解决之道:改善锅炉炉水水质,降低水位,修理汽水分离装置。
造成检测中出蒸汽冷凝水硬度高第三个原因。
蒸汽及凝结水系统有氧气或弱酸腐蚀导致铁离子超标,硬度检测方法容易把铁离子螯合进去,形成铁离子干扰出现的假性硬度。
解决之道:改善蒸汽品质,防止换热系统或凝结水回收系统设备和管网腐蚀;除去蒸汽冷凝水铁离子。
典型案例:某单位自测外线检测蒸汽冷凝水硬度0.07mol/ml,进入换热站后自己检测蒸汽冷凝水硬度为0.19mol/ml。
后来我收到2瓶该单位凝水水样,经我方检测,结果为:钙镁离子含量很低硬度几乎为零,两瓶蒸汽冷凝水样品铁离子均超标。
分析:为什么会出现外两瓶蒸汽冷凝水样品铁离子均超标这个情况。
经沟通了解,在这里他所指的外线检测蒸汽冷凝水水样采取位置是指在蒸汽从阀门进入热交换器前的井内,进入换热站后检测蒸汽冷凝水采取位置是蒸汽冷凝水回收中端。
蒸汽冷凝水铁离子超标说明用气系统和凝结水回收系统及管线腐蚀严重,外线检测蒸汽冷凝水铁离子含量为0.07mol/ml,到蒸汽冷凝水回收中端凝结水铁离子含量为0.19mol/ml这个情况是因为,随着蒸汽或凝结水在用气系统和凝结水回收系统与腐蚀的设备与管线内壁接触越长,溶在蒸汽冷凝水中的铁离子就越多,凝结水中的铁离子浓度就越来越高。
冷凝水解决方案
冷凝水解决方案一、背景介绍冷凝水是指在冷却过程中产生的水蒸气凝结而成的液体。
在许多工业和商业应用中,冷凝水的处理和管理是至关重要的。
良好的冷凝水解决方案可以有效地提高能源利用率、降低运营成本,并减少对环境的负面影响。
二、问题分析1. 冷凝水的产生:冷凝水通常是由于空调、冷冻设备、冷却塔、蒸汽系统等产生的。
2. 问题:冷凝水的产生可能导致水资源的浪费、设备的腐蚀、管道的堵塞以及细菌和微生物的滋生等问题。
三、解决方案1. 冷凝水回收系统:安装冷凝水回收系统可以将冷凝水重新利用,降低水资源的浪费。
回收的冷凝水可以用于冷却塔的补充水源、灌溉、冲洗厕所等用途。
2. 冷凝水处理设备:使用适当的冷凝水处理设备可以去除冷凝水中的杂质、细菌和微生物等有害物质,保证水质的安全和清洁。
3. 冷凝水排放控制:对于无法回收或处理的冷凝水,需要采取措施控制其排放。
可以通过合理的管道设计、排放标准的制定以及监测和管理措施来实现冷凝水的安全排放。
四、具体措施和技术1. 冷凝水回收系统:a. 安装冷凝水收集装置:在冷凝水产生的设备或管道上安装收集装置,将冷凝水导入回收系统。
b. 回收系统设计:根据冷凝水的产生量和用途需求,设计合理的回收系统,包括收集、储存、过滤和供水等环节。
c. 回收水质监测:定期对回收的冷凝水进行水质监测,确保其符合相关标准和要求。
2. 冷凝水处理设备:a. 过滤器:安装过滤器可以去除冷凝水中的悬浮物和颗粒物,防止管道堵塞和设备腐蚀。
b. 杀菌消毒设备:使用紫外线灯、臭氧发生器等设备可以杀灭冷凝水中的细菌和微生物,确保水质的安全。
c. 水质监测系统:安装水质监测系统可以实时监测冷凝水的水质指标,及时发现异常情况并采取相应措施。
3. 冷凝水排放控制:a. 排放管道设计:合理设计冷凝水的排放管道,包括管道材质、直径和坡度等参数,确保冷凝水能够顺利排放。
b. 排放标准制定:根据相关法规和标准,制定冷凝水排放的限制要求,包括水质指标、排放浓度和排放量等。
蒸汽冷凝水管道腐蚀机理及防腐蚀措施
蒸汽冷凝水管道腐蚀机理及防腐蚀措施靳杰文;宋振龙;袁海东【摘要】介绍了蒸汽冷凝水管道在工业过程中的工作环境,针对某石化公司生产过程中蒸汽冷凝水管道腐蚀问题,从化学与力学的角度进行了详细分析,结果表明:氧腐蚀不是蒸汽冷凝水管道腐蚀的主要原因,主要原因一方面是蒸汽冷凝水pH值过低引起的酸腐蚀,另一方面是管道结构设计原因引起的冲蚀.针对腐蚀原因,提出了防止蒸汽冷凝水管道腐蚀的若干建议.【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】5页(P30-34)【关键词】蒸汽冷凝水;腐蚀机理;防腐蚀【作者】靳杰文;宋振龙;袁海东【作者单位】中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司,辽宁大连116031;中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司,辽宁大连116031;中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司,辽宁大连116031【正文语种】中文蒸汽冷凝水具有水质好、潜热高的特点,在工业装置中会对其再利用以提升整个设备的经济效益与环境效益[1]。
工业用蒸汽中含有较多的气体杂质,在输送过程中也会溶入一定量的杂质气体,导致管道腐蚀[2]。
管道腐蚀一般是造成经济损失最常见的原因。
2017年某石化公司工艺设备管道腐蚀泄漏总次数为1 118次,其中蒸汽冷凝水管道腐蚀泄漏次数为120次,约占总数的10.7%。
该文分析了蒸汽冷凝水管道产生腐蚀的原因,采取适宜的防腐蚀措施,便可确保蒸汽冷凝水管道安全可靠运行。
1 现场情况分析以某催化裂化装置的冷凝水管线的故障为例,分析蒸汽冷凝水管道的腐蚀形式。
冷凝水管线主管泄漏情况如图1所示。
图1(a)为管道泄漏时图片,图1(b)为修补后图片。
主管线是DN250,旁边支线是DN25,支线是伴热回收线回主管(温度150 ℃,压力1.0 MPa),支线与主线正对处有腐蚀小孔。
图1 冷凝水管线主管泄漏在日常维护中发现,管道设备发生故障部位主要在弯头和焊缝附近。
由于不能进行工艺切出检修,部分管线一旦穿孔,则会对装置正常运行带来一定影响。
蒸汽凝结水系统常见问题与分析
蒸汽凝结水系统常见问题与分析提要本文通过蒸汽凝结水系统容易出现的问题进行了总结与分析。
只有正确的疏水,才能保证蒸汽系统、换热设备的良好运行。
本文对疏水阀的选型、疏水管道的布置、失流现象进行分析与探讨。
关键词疏水阀选型疏水管布置失流蒸汽系统投入运行后,经常发现的问题是,设备不能正常疏水,造成设备换热效率下降,或根本达不到换热效果。
1.疏水不畅的原因为:1.1疏水阀选型不合适;1.2凝结水管尺寸选择过小,造成凝结水满溢或是节流,以及闪蒸蒸汽的作用,造成凝结水无法进入或无法在凝结水管道内自由流动。
情况严重会造成凝结水管水锤现象。
尤其值得注意的是疏水阀后的管道必须比疏水阀前大1~2号。
1.3在有温度控制的应用中,由于换热器内部的压力是变化的,甚至是负压的情况均有可能出现,凝结水会被回收至有压力的的系统中,比如换热器内部。
当蒸汽再开启时,容易出现水锤现象。
1.4凝结水管布置问题。
包括坡度,管道提升等问题,造成疏水不畅。
1.5多个设备疏水共用凝结水管,造成凝水串通到其它设备内。
1.6凝结水管错误的接入排水等无压力重力流管道。
造成蒸汽凝结水无法排出,反串到排水管的上游。
2.应对措施2.1正确的疏水阀选型疏水阀的作用是,在阻止蒸汽外泄的情况下,顺利排除系统中的凝结水、空气和其它不凝性气体。
选择疏水阀首先要满足压力、凝结水负荷和排除空气的基本需要。
运行、维护、环境的需要也是必须考虑的因素。
疏水阀类型、工作原理、优缺点介绍:A.疏水阀的分类a)热静力式(通过感应流体的温度变化工作)--饱和蒸汽的温度由其压力决定,在蒸汽空间内蒸汽释放潜热,在饱和温度下形成冷凝水。
如果进一步释放热量,冷凝水的温度将下降。
下降到一定温度,热静力疏水阀就开始排放冷凝水,当蒸汽进入疏水阀时,温度上升疏水阀关闭。
b)机械式(通过感应流体密度变化工作) - 这种疏水阀靠感应蒸汽和冷凝水的密度不同工作,包括浮球式和倒吊桶式疏水阀。
对于浮球式疏水阀,有冷凝水时浮球上升,阀门打开,排出冷凝水。
锅炉水汽中有机物高温分解和腐蚀特性的分析
锅炉水汽中有机物高温分解和腐蚀特性的分析摘要:锅炉是电厂生产的重要工具。
本文简单的介绍腐蚀的原理、特点及类型和锅炉防腐的几种常用措施方法,以供参考。
关键词:锅炉水汽;腐蚀原理;特点;防控措施1.前言锅炉水汽腐蚀严重影响到锅炉的使用安全,四管泄漏是机组非停的重要原因。
而水汽中有机物的存在是造成热力系统腐蚀的重要原因,严重影响机组的安全经济运行,研究锅炉水汽中有机物的高温分解特性以及对系统的腐蚀特性十分必要。
随着锅炉水质的要求不断提高,锅炉水系统的金属腐蚀问题受到了我们的重视。
如何做好水质控制我们将进行探讨,通过控制水质来保证机组的安全稳定运行。
2.金属腐蚀的基本原理从广义上讲,腐蚀是指由于材料与周围环境的反应而导致的材料破坏或变质,对于金属材料,是指在化学或电化学作用下金属的腐蚀一种现象,指的是在周围介质中发生的损坏。
金属腐蚀过程是由金属和介质表面之间的多相反应触发的,腐蚀总是从金属表面到金属内部加深。
金属腐蚀也是外部形态的变化,通常表现为小孔,溃疡,表面腐蚀产物或金属变薄。
内部变化是指金属的结构和机械性能发生变化,即使金属不被腐蚀也是如此。
即使严重恶化也可能导致事故并损坏专用设备。
了解金属腐蚀的基本原理和过程为确定整个腐蚀过程的腐蚀速率提供了关键因素,而腐蚀速率决定了腐蚀介质的浓度、速度、温度和时间。
它们之间的关联使用有效的腐蚀防护。
3.锅炉水汽系统的腐蚀特点及类型3.1氧腐蚀锅炉蒸汽系统的氧气腐蚀主要是由于溶解的氧气含量超出正常水平,或者是因为给水没有被脱氧,或者是因为脱氧器有故障。
锅炉运行和关闭期间可能会发生氧气腐蚀。
锅炉运行过程中的氧气腐蚀主要是由于蒸汽的高温引起的,但在这种情况下,水中的溶解氧量通常较低,温度较高,并且锅炉中的水处于流动状态,水的pH值很高,锅炉关闭期间的氧气腐蚀主要发生在低温环境中。
此时,锅炉中水的氧气含量较高,基本上在室温下,pH值接近中性。
当锅炉蒸汽系统中的金属被氧气腐蚀时,它们通常会在金属表面产生许多小的凸起。
麦芽企业蒸汽冷凝水回用及防腐蚀处理与经济效益分析
1 . 哈尔滨地区市政工业用水 费用 36元 /水 。 .1 2 . t
冷 凝 水 回用 后 节 水 :. /X 0 t2 6 36元 t 6 0= 10元 , d
1. .2蒸汽冷凝水有较高的回水 温度(0 0 ℃)可以提高锅 2 8 一l0 , 炉补水 温度 , 降低煤 耗 , 回收 I 蒸汽冷凝 水可节 约燃 煤用 每 t 量计算:
表 1
要来源于能源消耗 , 其中蒸汽作为温度控制 的主要手段 , 消耗 较大 , 合理使用和降低蒸 汽费用 , 及时 回收蒸汽余 热就成为麦
芽 企 业 控 制 成 本 的 重要 手段 。
哈尔滨龙 垦麦芽有限公 司生产用汽过程 主要 为烘干 、 排
潮、 发芽 、 、 浸麦 、 锥 平 水加温等 , 每个环节耗 汽均通过加热器
置换热量 , 放热后蒸汽冷凝 , 以饱和水 的形式集 中到冷凝水 回
收装置 中,通过泵送 回锅炉。整个生产过程用汽压 力一般为
06 a . MP , 属低压蒸 汽品质 , 汽冷凝后 p 蒸 H一 般在 4—6之 间 , 偏酸性 , 对设备及系统有明显的腐蚀 , 尤其是铜质或铁质换热 设备的腐蚀更为明显 , 常常表现为 回收的冷凝水硬度较高 , 有
E投入费用. 0 X1 元 /冷凝水 = 6 l ' t . 6 0 6 t 9 0元 , d
11 .. 备 及 改 造投 入 3设
计量泵 、 混合 器 、 反应釜及 系统改造 费用约 5万元 , 平 年
均 3 0天计算, 0 平均 E设备投入费用: 7元 ,。 l 1 6 d
12 产 出 .
K NG L U R MA I I O Q
J1 2 o u. o 6
文 章 编 号 :0 2 8  ̄(o 6o — 0 7 0 10 — 1o2o )4 0 5 - 4
冷凝水回收过程中产生的酸性腐蚀问题
能 够 造 成 热 力 设 备 腐 蚀 的 原 因 有 很 多 , 比如 氧 腐 蚀 软 化 水 中存 在
一
碳 酸 性 腐 蚀 等 。 对 于 连 续 运 行 的 蒸 汽 间接 加 热 设 备 , 回收 系统 管
网设 计 正 常 时 , 漏 入 空 气 的 可 能 性 就 很 小 ,冷 凝 水 中含 氧 量 会 很 低 , 冷 凝 水 系 统 中产 生 的 腐 蚀 主
技 术 , 常会 遇 到 一个 共 同 问题 : 经 冷 凝 水 系 统 中热 力设 备 的酸 性 腐 蚀。 即冷 凝 水 系统 在 运 行 时 , 色 颜 发 红 ,铁 含 量 高 ,造 成 水 质 不 合
格, 冷凝 水 不 能被 利 用 。 这 样 , 冷 凝 水 回 收 技 术 达 不 到 预 期 的节 能 效 果 , 也 影 响 了热 力 设 备 的 使 用
冷 凝 水 水 质 较 纯 ,即 使 溶 解 少 量
的二 氧 化碳 也 会 是冷 凝 水 的 D H
因此 工 业锅 炉 生 产 的 蒸 汽 中
值 显 著 降低 。 整 个 汽 水 系统 中 , 在
发 生 二氧 化碳 腐 蚀 最 严 重 的部 位
就是冷凝水 系统 。 如 , 例 当冷 凝 水
定 量 的碳 酸 氢 盐 和 碳 酸 盐 。 在
分 解 出来 的 有 机 酸 主 要 有 乙 酸 .
也 有 甲酸 和 丙 酸 等 。这 些 物 质在
低 压 除 氧 器 中 ,一 部 分 碳 酸 氢 盐 分 解 ,分 解 产 生 的 二 氧 化 碳 大部 分 被 除 去 。 而 给水 中仍 然 有很 多 碳 酸 氢 盐 和 碳 酸 盐 ,这 些 盐 类 进
会 含 有 二 氧 化碳 ,蒸 汽 在 用 汽 设
六个蒸汽冷凝水硬度超标的处理措施
六个蒸汽冷凝水硬度超标的处理措施合格的蒸汽冷凝水PH值为中性接近7,硬度和蒸馏水差不多接近0。
高温纯净的蒸汽冷凝水回用到锅炉,能极大改善锅炉运行工况,减少燃料消耗,节省大量的能源,延长炉水浓缩时间,降低排污量,节省大量水资源,节省软化或反渗透操作生产锅炉补水消耗的水、电、盐等运行成本。
但是,锅炉用户经检测蒸汽冷凝水经常出现的三种情况是:蒸汽冷凝水PH值偏低呈酸性;蒸汽冷凝水铁离子超标;蒸汽冷凝水硬度超标。
PH值偏低呈酸性蒸汽冷凝水未经处理直接回用到锅炉,会造成炉水PH值降低,锅炉腐蚀,炉水发红;长时间使用未经处理PH值偏低呈酸性蒸汽冷凝水,会造成炉管均匀变薄,引发锅炉爆管安全事故。
铁离子超标的蒸汽冷凝水未经处理直接回用到锅炉,会造成炉水颜色发红,锅炉出现红色铁锈、铁垢和点蚀;长时间使用未经处理铁离子超标蒸汽冷凝水,会造成垢下腐蚀,引发穿孔泄漏安全事故。
硬度超标的蒸汽冷凝水未经处理直接回用到锅炉,会造成炉水硬度超标,锅炉结垢,锅炉出力不好效率降低,排污量增大,燃料消耗变大增加运行成本;长时间使用未经处理硬度超标蒸汽冷凝水,会造成严重结垢炉管传热速率下降,结垢严重的局部炉管受热蠕涨变形,引发锅炉爆管安全事故。
蒸汽冷凝水PH值偏低呈酸性、蒸汽冷凝水铁离子超标的解决办法先放一放,下次再说。
今天就分享交流如何解决蒸汽冷凝水硬度超标问题。
蒸汽凝结水接近蒸馏水,应该是比较纯净的,没有硬度,造成检测中出现蒸汽冷凝水硬度超标有如下6个原因。
造成检测中出蒸汽冷凝水硬度超标第1个原因——系统有漏。
蒸汽换热系统或凝结水回收系统或管网有漏夹带进来的硬度。
因为蒸汽品质不好,PH值低,腐蚀蒸汽换热系统或凝结水回收系统,导致穿孔泄漏加带硬度进入蒸汽冷凝水中。
解决之道:堵漏或补漏或更换有漏的换热器。
造成检测中出蒸汽冷凝水硬度超标第2个原因——生产工艺。
笔者就遇到一个用户企业,蒸汽加热物料和冷却物料共用一个换热器,只是加热物料时打开蒸汽阀门加热,需要冷却物料时关闭蒸汽阀门打开自来水阀门,用自来水来换热冷却物料,加热和冷却物料切换时,残留换热器的自来水混入蒸汽冷凝水中使硬度超标。
蒸汽锅炉氧腐蚀的原因及预防措施
蚀大都发生在火侧和烟气侧位置,电化学腐蚀大都发生在水侧位置,蒸汽锅炉由于受到外力影响才会发生氧腐蚀,在发生氧腐蚀过程中,主要由于蒸汽锅炉水大都为带极性的电解质,受外力影响,其化学反应发生概率较高,水中的积极分子会对其产生影响,蒸汽锅炉钢材表面含有铁原子,铁原子会缓慢的转化为带正电荷的铁离子,锅炉钢材中会保留带负电荷的电子。
若是蒸汽锅炉表面的铁离子持续融入至蒸汽锅炉水中,将会导致钢板表面铁离子大量缺失,进而产生凹陷现象,形成氧腐蚀,分析氧腐蚀的发生情况。
2.1 锅炉水温蒸汽锅炉大都应用汽水加热系统开展干预,具有开式特征,只有维持供回水温度在规定数值内才可保障蒸汽锅炉的工作效率,无论水温处于较高水平还是较低水平,均会对锅炉的冷凝水产生腐蚀作用。
若是炉内水温升高,钢材表面的温度也会随之增加,会由于电解质水溶液电阻值的降低而导致氧腐蚀速度的加快。
当温度处于65~70℃之间或者处于90~100℃之间,局部氧腐蚀情况会比较严重,若是蒸汽锅炉水温水平过低,则极易生成二氧化硫,产生腐蚀作用。
2.2 蒸汽锅炉水pH值炉水pH 值经常会对内侧金属产生氧腐蚀情况,随着pH 数据的降低,腐蚀作用也会不断增加,待pH 数值达到一定程度以后,腐蚀作用会削弱。
常规情况下,蒸汽锅炉水pH 值在4以下的情况下,蒸汽锅炉会受到严重腐蚀,若是在4~7之间,则会受到轻微腐蚀,若是其在7~10之间,处于无氧状态情况下,氧腐蚀作用不会发生,若是其在10以上,钢材会出现局部腐蚀现象。
2.3 水中溶解氧蒸汽锅炉注水过程中开展除氧操作,其进行的主要目的为对蒸汽锅炉电化学反应进行规避,若是中溶解氧存在,锅炉则会产生电化学反应,导致氧腐蚀情况的发生[1]。
由于蒸汽锅炉在正常作业的情况下,必须持续注入大量的水,无论直接注入,还是未达到注入标准,均会导致溶解氧对锅炉内壁产生腐蚀,经实践研究结果表明,若是蒸汽锅炉含氧浓度在0.1mg/L 以下的情况下,锅炉的使用寿命将会被缩减至30年,若是含氧浓度在8mg/L 情况下,腐蚀速度较快。
引起蒸汽冷凝水硬度超标的三个原因及解决办法
引起蒸汽冷凝水硬度超标的三个原因及解决办法工作中,有时候经常被问到,我们的蒸汽冷凝水检测中出现硬度超标是什么原因造成的?蒸汽凝结水接近蒸馏水,应该是比较纯净的,没有硬度,造成蒸汽冷凝水硬度高是什么原因?造成检测中出蒸汽冷凝水硬度高有三个原因。
造成检测中出蒸汽冷凝水硬度高第一个原因。
蒸汽换热系统或凝结水回收系统或管网有漏夹带进来的硬度。
因为蒸汽品质不好,PH 值低,腐蚀蒸汽换热系统或凝结水回收系统,导致穿孔泄漏加带硬度进入蒸汽冷凝水中。
解决之道:堵漏或补漏或更换换热器。
造成检测中出蒸汽冷凝水硬度高第二个原因。
锅炉炉水水质差、锅水中含有较浓的盐份,水位过高可能出现夹带;或者锅炉锅筒内汽水分离装置存在缺陷,造成蒸汽大量带水进入换热器蒸汽换热系统。
解决之道:改善锅炉炉水水质,降低水位,修理汽水分离装置。
造成检测中出蒸汽冷凝水硬度高第三个原因。
蒸汽及凝结水系统有氧气或弱酸腐蚀导致铁离子超标,硬度检测方法容易把铁离子螯合进去,形成铁离子干扰出现的假性硬度。
解决之道:改善蒸汽品质,防止换热系统或凝结水回收系统设备和管网腐蚀;除去蒸汽凝结水铁离子。
典型案例:某单位自测外线检测蒸汽凝结水硬度0.07mol/ml,进入换热站后检测蒸汽凝结水硬度为0.19mol/ml。
收到2瓶凝水水样,经我方检测,钙镁离子含量很低硬度几乎为零,两瓶蒸汽凝结水样品铁离子均超标。
分析:为什么会出现外两瓶蒸汽凝结水样品铁离子均超标这个情况。
经沟通了解,在这里他所指的外线检测蒸汽凝结水水样采取位置是指在蒸汽从阀门进入热交换器前的井内,进入换热站后检测蒸汽凝结水采取位置是蒸汽凝结水回收中端。
蒸汽凝结水铁离子超标说明用气系统和凝结水回收系统及管线腐蚀严重,外线检测蒸汽凝结水铁离子含量为0.07mol/ml,到蒸汽凝结水回收中端凝结水铁离子含量为0.19mol/ml这个情况是因为,随着蒸汽或凝结水在用气系统和凝结水回收系统与腐蚀的设备与管线内壁接触越长,溶在蒸汽凝结水中的铁离子就越多,凝结水中的铁离子浓度就越来越高。
凝汽式机组设备的腐蚀问题
引 言 Βιβλιοθήκη 随着社会 的不断发展 ,为 了提 高企业 的竞 争力 ,许多企业都有 自己的 自备电站。企业 自备 电站在 考虑热 电负荷分配 及季节需求 变 化 等需 求时 ,常采用背压 和抽气机组 的组合 运行 。在 凝汽机组 中必 然涉及 到凝结水的 回收利用 问题 ,同时也 经常遇到冷 凝水 中铁 元素 含量增加 ,冷凝水质下 降 ,甚至不 合格 ,因而造成 了能源浪 费的情 况。在设 备检查时 ,也可发 现热力设 备 的腐 蚀情况 ,使设备 的安 全 性 和经 济性都大为降低 ,缩 短了设备 的使用周 期 。结 合设 备 的运 行 情 况及介 质因素 ,可总结 出 ,在许 多可能 的原因 中,主要腐蚀缘 于 酸性腐 蚀 ,再者就是 由于除氧效果 的原 因,造 成含氧 量增加而形 成
的有 氧 腐 蚀 。
l企业 自备电站水质 由于投资及 运行成本等 原因 ,企业 自备 电站多采用 软化水 ,而 不是无盐 水,这种水质经过 处理后硬度 下 降,但其 中仍存在一定量 的碳酸盐 。软化水经除氧器 通过脱氧 ,也不 能将碳酸盐 除去 ,作 为 补给水到锅炉中 , 在锅炉高温高压状态下 ,发生化学反应
HCO厂— _ c0 0H
这样经过 锅炉产生 的蒸 汽 中就 含有一定 的二氧化 碳 ,新蒸 汽中 在 气轮机做功后 ,进入到凝 汽器 ,通 过热交换 形成冷凝 水 ,因含有 二氧化碳 ,冷凝水含有一定 的酸性 ,因而对设 备形成腐 蚀。这种腐 蚀的原 因是二氧化碳存在软化水 中。 些工业 锅炉的补给水 ,来源 于地表 的江河 ,经 处理的城市 自 来水或地下水 。地表水 中除含有钙镁 等离子外 ,也含 有一定 的有 机 物 ,这些有机物除给水进入锅炉 ,在高温 高压下 ,也能分解有机酸 , 在热力循环中 ,造成对设备的腐蚀。 锅炉 的给水是生水经过 化学处理后 的软化 水 ,多 数工业锅炉采 用阴离子树脂 ,阳离子树脂 的交换处 理 ,在交 换 中一些 细碎 的树脂 颗粒 ,就随同软化水一起进 入给水 系统 。通 过高压加 热器及锅炉 的 高温加 压,树脂也 能生分 解生成 乙酸 ,甲酸等 ,使水 中酸性 增强 , 进而使 蒸汽中含有一定 的酸 性物质 ,造 成热力 设备尤其是 冷凝水 系 统 的腐蚀 。 软化水在进入锅炉前 ,要进行除氧处理 , 含氧量降低 ,同时一部 使 分产生 的二氧化碳也 随之 排人大气 中。但在实 际运行 中 ,由 于设 备 原因及软 化水温度 ,水量 的不断变 化 ,所 需混合 加热 的蒸汽 压力 , 温度 的波 动 ,使 得除氧器温 度 ,压力 总是难 以保持稳定 ,氧气 的析 出也就受 到影 响 ,含氧 的给 水经锅炉形 成新蒸 汽对热力设 备造成 呀 氧腐蚀 。 2热力系统 的腐蚀 在热力 系统 中最严重 的腐蚀多发 生于凝 汽机组 的冷凝 部分 ,由 于整汽在设备 中通过热交换后 形成凝 结水 ,使 得酸性 浓度增 大 ,以 C O 为例 ,当凝结水 中 C O 溶解度超过 0 M / 时 ,P 。1 G 1 H在 6 附近 , 随着浓度的增加 P H植就有迅速下降的趋 势。 冷凝水是经过处理 的水 ,纯度相对来说很高 ,C 0 溶解产生碳 酸 , 对水的 P H值影响也就较大 ,伴随温度 的升高 P H值呈继续下 降,所 以说冷凝水设备就会腐蚀 。4 ℃以上时 ,腐蚀将更加 严重 , O 其腐蚀 过 程 化 学 反 应 如下 :
冷凝水回收过程中产生的酸性腐蚀问题
CONSTRUCTION混凝土工程一、前言现在的社会是讲究环保节能的时代,为了减少水资源的浪费,冷凝水的回收成为了企业节约水资源的技术。
冷凝水回收中的一些问题同样需要重点关注。
二、冷凝水回收系统的分类冷凝水回收系统大致可分为开式回收系统和闭式回收系统两种。
1、开式冷凝水回收系统开式冷凝水回收系统是把冷凝水回收到锅炉的给水罐中,在冷凝水的回收和利用过程中,回收管路的一端敞开向大气,即冷凝水的集水箱敞开于大气。
当冷凝水的压力较低,靠自压不能达到再利用场所时,利用高温水泵对冷凝水进行加压输送。
这种系统的优点是设备简单,操作方便,初始投资小;但是系统占地面积大,所得的经济效益差,对环境污染较大,且由于冷凝水直接与大气接触,冷凝水中的溶氧浓度提高,易产生设备腐蚀。
这种系统适用于冷凝水量较小,二次蒸汽量较少的系统。
使用该系统时,应尽量减少二次蒸汽的排放量。
2、闭式冷凝水回收系统闭式冷凝水回收系统是冷凝水集水箱以及所有管路都处于恒定的正压下,系统是封闭的。
系统中冷凝水所具有的能量大部分通过一定的回收设备直接回收到锅炉里,冷凝水的回收温度仅丧失在管网降温部分,由于封闭,水质有保证,减少了回收进锅炉的水处理费用。
其优点是冷凝水回收的经济效益好,设备的工作寿命长,但是系统的初始投资相对大,操作不方便。
在开式和闭式回收系统中,人们越来越认为闭式回收系统是一种较为理想的回收方式,其投资在日后使用中能得到有效回收,所以,被广大厂家和研究单位采用和研究。
3、冷凝水回收的用途(一)企业用于取暖热源利用冷凝水的余热,根据供热负荷确定是否需要补充部分软水(或生水)作采暖循环用水,根据余热量确定供暖面积,可节省集中供热费用。
(二)用于直接热水用户对于印染、纺织、橡胶、轮胎等企业,需要大量自用高温软化热水,可利用冷凝水作为高温热水用。
(三)间接换热热源当冷凝水受到污染无法直接利用时,可考虑间接换热方式。
如加热工艺用水,采暖循环水等非饮用水场合。
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冷凝水系统腐蚀原因分析
生产实践中,最常见的用蒸汽设备及其冷凝水回收系统工艺流程如图(一):
图(一)传统蒸汽用汽及冷凝水回收系统图
一般来说,开式蒸汽冷凝水系统碳钢管道的使用寿命只有4-5年,即使是比较耐腐蚀的铜质设备,实际使用寿命也难以达到设计要求。
蒸汽冷凝水化验结果表明,水中铁离子含量为0.5~1.5mg/L,铜离子含量为0.05~0.5mg/L,冷凝水的pH值一般为4~6左右。
上述现象及水质参数说明蒸汽冷凝水系统中腐蚀问题较为严重,造成系统腐蚀的原因如下:
1、氧腐蚀:凝水排放口和大气直接相通,故冷凝水可以吸收大气中的氧气。
冷凝水中氧腐蚀的形式是氧去极化腐蚀,其腐蚀产物随着载体材质的不同而不同。
冷凝水的输送管道一般是钢制管材,其腐蚀产物是铁的氧化物,其反应方程式如下:阳极反应:Fe → Fe2+ + 2e (1-1)
阴极反应:O2 + 2H2O + 4e → 4OH-(1-2)
以上反应的产物Fe2+在水中会和相关物质进一步进行反应,其过程:
Fe2+ + 2OH-→ Fe(OH)2(1-3)
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2→ 4Fe(OH)3(1-4)
Fe(OH)2 + 2Fe(OH)3→ Fe3O4 + 4H2O (1-5)
以上腐蚀产物中,Fe(OH)2在有氧的条件下是不稳定的,可以转变为α-FeOOH、γ-FeOOH 或Fe3O4,α-FeOOH的颜色是黄色的,γ-FeOOH的颜色是橙色的,Fe3O4的颜色是黑色的;F e(OH)3是表示三价铁的氢氧化物,化学组成实际上并不像其化学式那么简单,常常是各种含水氧化铁的混合物,可以写成Fe2O3·nH2O或Fe2O3,Fe2O3又有α- Fe2O3和γ- Fe2O3之分,α- Fe2O3的颜色是砖红至黑色,γ- Fe2O3的颜色是褐色,受污染的冷凝水的颜色是红褐色,且腐蚀越严重,颜色越深,就是因为冷凝水中含有以上腐蚀产物。
冷凝水系统中铜质材料,在有溶解氧的存在下,产生以下氧化反应过程:
2Cu + O2= 2CuO (1-6)
一般情况下,铜氧化产生的氧化铜(CuO)为致密氧化膜,可以阻止氧化反应的进一步进行,但在酸性环境中,氧化膜溶解脱落:
CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O (1-7)
铜的氧化反应和酸性溶解作用同时存在,最终造成铜质材料被腐蚀。
所以,同时存在碳钢和铜的蒸汽系统中,碳钢表面出现的溃疡腐蚀(点蚀),铜表面为均匀腐蚀。
2、冷凝水的酸腐蚀
冷凝水中的酸性物质主要是溶入冷凝水中的CO2形成弱电解质----H2CO3,H2CO3分解为H+和HCO3-。
CO2 + H2O = H2CO3 (2-1)
H2CO3 = H+ + HCO3-(2-2)
2.1 CO2的来源
低压锅炉一般使用经钠型阳离子树脂交换处理产出的软化水作为给水,软化水中的碱度(碳酸根离子,碳酸氢根离子)依然存在,碳酸根离子和碳酸氢根离子在蒸汽锅炉内发生变化:
2NaHCO3→ Na2CO3 + CO2 + H2O (2-3)
2.2酸腐蚀的机理
CO2进入蒸汽系统,当蒸汽被冷凝液化后,CO2溶入水后形成碳酸(H2CO3)。
H2CO3是一种弱酸,在水中电离的H+不多,但冷凝水是比较纯净的水,含盐量小,缓冲性差,即使像H2CO3这样的弱酸也会使PH值有较大的下降(见表一)。
同时随着H+在腐蚀中不断消耗式2-2的电离平衡被打破,反应向右进行,不断电离出H+供腐蚀反应使用,直至H2CO3消耗完毕。
表一:蒸汽冷凝水中CO2含量对pH值的影响
CO2含量(ppm或mg/L)冷凝水的pH值
0 7.00
1 5.49
2 5.34
5 5.14
10 4.99
20 4.84
2
阳极反应:Fe → Fe2+ + 2e (2-4)
阴极反应:2H+ + 2e → H2(2-5)
CO2腐蚀的腐蚀产物是易溶的,不会沉积在金属表面,所以CO2腐蚀是均匀腐蚀,不会形成保护膜。
CO2不仅对铁产生腐蚀,同时对金属铜也会产生腐蚀,当只有CO2时,会对铜管产生脱锌腐蚀;当CO2和O2同时存在时,对铜管中的金属铜也会产生腐蚀(腐蚀机理参见式1-6和1-7),其腐蚀产物是易溶的Cu2+。
CO2对铜管的腐蚀主要发生在蒸汽冷凝水(疏水)液面上方的铜管表面,换热过程中,铜管内冷凝水液面上方管壁会形成一层过冷的水膜,这层水膜的水温比冷凝水的温度要低,大量的CO2溶入这层水膜中。
实验表明:当热交换器中进汽中的CO2浓度为8mg/L时,疏水上方的铜管水膜中CO2的含量为500~600mg/L。
再加上溶入的O2,对铜管产生严重腐蚀。
解决方案:
根据以上分析,对蒸汽冷凝水的回收过程需兼顾隔绝氧腐蚀和抑制酸腐蚀,详细技术方案请参考产品样本。