锅炉结垢和腐蚀对锅炉

水蒸气腐蚀（1）：原理
• 当过热蒸汽温度高达450℃ 时（过热蒸汽管管壁温度约 为500℃ ）就要和碳钢发生反应；在450℃ -570℃ 之间 时，它们的反应生成物为Fe3O4： Fe+4H2O → Fe3O4+4H2 当温度达到570 ℃以上时，反应生成物为氧化铁 Fe+H2O → FeO+H2 2FeO+H2O →Fe2O3+H2 这两种反应都是化学反应，所引起的腐蚀都是化学腐蚀。 当产生这种腐蚀时，管壁均匀的变薄，腐蚀产物常常成 粉末状或鳞片状，多为Fe3O4 。
水渣的特性
• 形成水渣的主要化学物质有：碳酸钙；氢氧化镁；碱 碱式碳酸镁；磷酸酶；碱式磷灰石；蛇纹石；金属腐 蚀产物；水渣还可能含有随给水带入锅炉的某些悬浮 物。 • 水渣按期性质可分为两类： ① 不会粘附在受热面上的水渣。这类水渣较松软，常悬 浮在炉水中，易随锅炉排污排除掉。如碱式磷酸钙、 蛇纹石等，这种水渣对锅炉危害较小。 ② 易粘附在受热面上转化成水垢的水渣。这类水渣易粘 附在受热面管内壁上，特别是在水流缓慢或停滞的地 方，经高温烘焙后，会转化为水垢（称为二次水垢） ，如磷酸镁和氢氧化镁等。这类水渣危害较大，应极 力避免。
2、锅炉在基建和停运期间无防护措施 基建期间的氧腐蚀，腐蚀产物可以在 酸洗过程中清除。 停运期间的氧腐蚀，通常分布在整个 水汽系统，特别是积水放不掉的部分。 这和运行中发生的氧腐蚀有所不同。
沉积物下腐蚀（1）：原理
• 当锅炉内表面附着水垢和水渣时，在下面会发生严重的 沉积物下腐蚀，是目前高压锅炉内常见的一种腐蚀。 • 在正常的运行条件下，炉内金属表面覆盖一层氧化铁薄 膜，这是金属表面在高温炉水中形成的，其反应式如下 ： • 3Fe+4H2O 约>300 Fe3O4+4H2 • 形成的Fe3O4膜是致密的，具有良好的保护性能。如果 Fe3O4遭到了腐蚀，金属表面就会暴露在温度很高的炉 水中，非常容易遭到腐蚀。促使Fe3O4保护膜破坏的一 个最重要因素就是炉水中的pH值不合格。
• 一般运行条件下，炉水pH值常保持在911之间，锅炉金属表面膜是稳定的，不 会发生腐蚀。
沉积物下腐蚀（2）：不良运行条件
• 发生沉积物下腐蚀的必要条件是炉管上有沉积物和炉 水有侵蚀性。 运行中造成这些条件的工况有; ① 结垢物质带入炉内。给水中铁腐蚀产物沉积在炉管管 壁向火侧，是引起炉内沉积物下腐蚀的一重要因素。 ② 凝汽器泄露。因凝汽器泄露随冷却水进入的碳酸氢盐 ，会使炉水中产生游离NaOH,引起沉积物下碱性腐 蚀。冷却水中含有大量的MgCl2、CaCl2时，容易引 起脆性腐蚀。 ③ 补给水水质不良。
沉积物下腐蚀（3）：防止
•
①
② ③ ④ ⑤
要防止沉积物下腐蚀，除防止炉管上形成沉积物外， 还应该消除炉水侵蚀性。措施如下; 新装锅炉投入运行前，应进行化学清洗；锅炉运行后 定期清洗，以除去沉积在金属管壁上的腐蚀产物。 提高给水质量，防止给水系统腐蚀。 防止凝汽器泄露。 调节炉水水质，消除或减少炉水侵蚀性。 做好锅炉停用保护工作，防止停用腐蚀，以免炉管金 属表面上附着产物。
水垢的特性
• 水垢的化学组成一般比较复杂， 它是由多种化合物混合组成的。 便于研究水垢形成的原因、防止 及消除的方法，通常水垢按其主 要化学成分分为：钙镁水垢、硅 酸盐水垢、氧化铁垢和铜垢。
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水垢的危害
水垢的导热性很差，其导热系数要比锅炉钢板的导热系 数小几十倍至数百倍，所以锅炉结垢后就会严重阻碍 传热并引起下列危害： ① 浪费燃料，降低出力 ② 堵塞管道，破坏水循环 ③ 引起垢下腐蚀，缩短锅炉寿命 。 ④ 受热面结生水垢后，金属的热量由于受水垢的阻碍而 难于传热给锅水，致使金属壁温急剧升高，当温度超 过了金属所能承受的允许温度时，金属强度显著降低 ，从而导致金属过热变形，严重时将造成鼓包、裂缝 ，甚至爆管等事故。另外，锅炉结垢后，将增加清洗 和维修的时间、费用及工作量等，影响生产，减小锅 炉的有效利用率，降低经济性。
• 氧腐蚀 • 沉积物下腐蚀 • 水蒸汽腐蚀 • 应力腐蚀
氧腐蚀
正常情况下，不会有大气侵入炉内，即使给水中带有微 量的氧，在省煤器中就消耗完了，所以，炉内不会发 生氧腐蚀。如果发生下列情况，就有可能发生腐蚀。 1、除氧器运行不正常 除氧器运行不当，就有可能使溶氧带入锅炉内。比如 除氧器负荷变动过大，间断性向除氧器中添加大量补 给水等。而且有时还可能发生因溶氧的测定不正确或 者测定是间断的，以致在运行记录中还没有发现除氧 器运行不正常，而腐蚀已经很严重。 给水含氧量不是很大时，腐蚀首先发生在省煤器进口 端，然后可能延伸到中部和尾部，只至锅炉下降管。
① 当pH值在10-12时腐蚀速度最小，pH值过低或过 高都会使腐蚀速度加快。 ② 在低pH值（pH<8）下,腐蚀加快的原因是氢离子 起到了去极化试剂的作用，而且此时反应产物都是 可溶的，不易形成保护膜。 ③ 在高pH值（pH>13）下,腐蚀加快的原因是金属表 面的Fe3O4保护膜溶于溶液而遭到破坏。 Fe3O4 +4NaOH → 2NaFeO2+2NaFeO2+H2O 另一方面，铁和NaOH直接反应： Fe+2NaOH →Na2FeO2+2H2 亚铁酸钠在pH溶液中是可溶的，所以，当在高pH值 pH>13后，随pH值增高，腐蚀速度增大。
受热面结垢和腐蚀及其防护 （停炉保养）
一、水垢和水渣 二、汽水系统的腐蚀及其防止 三、锅炉的高温腐蚀及其防止 四、300MW锅炉停炉保养
一、水垢和水渣
• 如果水质不良，运行一段时间后，在热力 设备中受热面水侧金属表面上生成的固态 附着物叫做水垢。另外，在炉水中，还可 能析出一些固体物质，这些固体物质有的 以悬浮状态存在于水中，也有的以泥渣状 态沉积在热力设备水流流动滞缓的各个部 位。这些呈悬浮状态或沉渣状态的物质叫 水渣。
二、汽水系统的腐蚀及其防止
锅炉运行时，炉内水汽的压力和温度比较高，导 致炉管管壁温度很高，设备各部分应力很大， 同时由于给水中杂质在炉内发生浓缩和析出， 在炉内常积集有沉积物，这些因素都会促进腐 蚀，并使腐蚀复杂化。所以，尽管进入锅炉的 水都是经过除氧的，炉水的PH值也比较高， 但依然会发生腐蚀。 如果炉水汽水系统发生严重的腐蚀，由于炉内高 温高压，就容易导致爆管事故。所以，防止炉 汽水系统的腐蚀是一个很重要的问题。