2 锅炉给水水化学-氧腐蚀与除氧
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工业锅炉系统中的除氧与防腐金属腐蚀几乎存在于各种机械设备,据有关资料统计,全世界每年因腐蚀消耗的钢铁(无法回收的部分)约占总产量的十分之一左右。
目前钢铁设备的腐蚀正日益引起重视,工业锅炉数量最多,是不容忽视的重要组成部分。
工业锅炉给水系统的腐蚀大多数情况下是由于遇到了水,所以基本上属于电化学腐蚀,而水中溶解的氧气常常是引起金属发生电化学腐蚀的一个主要因素。
在工业锅炉系统运行中,氧腐蚀不但发生在除氧器以前的设备上,当除氧器运行不良时,氧的腐蚀作用也会扩展到给水管道、省煤器和锅炉本体中。
设备停用时,如果保养不善这些部位更容易造成氧的腐蚀。
氧对工业锅炉系统腐蚀速度的影响,一是增强了腐蚀速度,二是氧化生成的保护膜又能够减缓腐蚀的速度。
但是在大多数情况下,氧腐蚀所形成的保护膜并不能保护工业锅炉本体所有的金属表面,氧化膜薄弱的部分仍然会遭受腐蚀。
在锅炉本体内部,特别是自然循环较慢地方,常常会遇到氧的局部腐蚀,有时会达到很深的溃烂程度,甚至穿孔。
因此在锅炉给水中实际存在的溶解氧,含量超过一定值的情况下,这种保护膜对锅炉本体内部的金属表面来说并不可靠,相反其腐蚀速度还会与溶解氧的浓度成正比。
氧是一种化学性质很活泼的气体,它不但能跟除金、银、铂等少数金属以外的绝大多数金属直接化合,而且还能跟很多非金属直接化合,发生氧化反应。
当其与金属或非金属化合后,往往形成稳定的氧化物,或生成很难溶解的沉淀物。
由此可见,氧腐蚀是威胁工业锅炉安全运行的一个重要因素。
根据氧在水中溶解的特性,通常可以采取以下几种方法,对工业锅炉的给水进行除氧处理。
一、热力除氧将水加热至沸点,氧的溶解度会随温度升高而减小,随之被逸出,用水蒸汽将水面上产生的氧气推顶排除,让蒸汽充满空间。
如此使水中氧气不断逸出,降低水中氧气的含量,从而保证了给水含氧量达到gb1576-2008给水质量标准的要求。
热力除氧有以下特点:(1)不仅能除o2,而且也能除去co2、n2和铵一钠离子交换时产生的nh3;(2)较其它除氧方法效果稳定可靠;(3)除氧水中不增加含盐量,也不增加其它气体的溶解量;(4)容易进行操作控制;(5)蒸汽消耗量大;(6)提高给水进入省煤器的温度,影响烟气废热的利用;(7)负荷变动时不易调整。
锅炉水质处理一、锅炉水质对锅炉的影响:锅炉水质的好坏,对锅炉的平安经济运行关系十分密切。
锅炉水质不好,会使受热面上结生水垢,影响传热效果,浪费燃料。
严重的还会造成锅筒鼓包,管子堵塞而引起事故。
炉水中含有的各种杂质,(包括气体等),还会引起金属的腐蚀,缩短了锅炉的使用寿命;过多的杂质,还将影响蒸汽的质量,使蒸汽带水而发生汽水共腾。
水质过硬不良,如果不经任何处理,就作为锅炉用水,一旦进入锅炉将会给锅炉运行带来危害。
危害一:结垢水在锅炉内受热蒸发,不但为水中的杂质提供了化学反响条件,还会使锅水不断浓缩。
当这些杂质在锅水中到达饱与时,便有固体物质析出。
所析出的固体物质,如果悬浮在锅水中,就称为水渣;如果沉积在受热面上,那么称为水垢。
水垢的导热系数比钢铁的导热系数小数十倍到数百倍。
因此锅炉结有水垢时,使受热面的传热性能变差,燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中,大量的热量被烟气带走,造成排烟温度升高,排烟热损失增加,锅炉的热效率降低。
浪费燃料,损坏受热面,降低锅炉出力,结垢会降低锅炉使用寿命。
危害二:腐蚀锅炉的水冷壁、对流管束及锅筒等构件都会因水质不良而引起腐蚀。
结果,使这些金属构件变薄与凹陷,甚至穿孔。
更为严重的腐蚀会使金属内部构造遭到破坏。
被腐蚀的金属,强度显著降低。
因此,严重影响锅炉平安运行,缩短锅炉使用年限,造成经济上的损失。
金属腐蚀产物被锅水携带到锅炉受热面上后,容易及其他杂质结成水垢。
含有高价铁的水垢,容易引起及水垢接触的金属铁腐蚀。
而铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢。
这是一种恶性循环,它会迅速导致锅炉构件的损坏。
危害三:汽水共腾当锅水中含有较多的氯化钠、磷酸钠、油脂与硅化物时,或者锅水中的有机物及碱作用发生皂化时,在锅水沸腾蒸发过程中,液面就会产生泡沫。
泡沫薄膜破裂后别离出很多的水滴,这些含盐量很高的水滴不断被蒸汽带走,而发生汽水共腾现象。
锅炉产生汽水共腾会造成:蒸汽受到严重污染;过热器管与蒸汽流通管道产生积盐严重时能将管道堵塞;使过热蒸汽温度下降;液面计内充有汽泡,造成液面分辨不清;产生水锤作用,容易造成蒸汽系统连接处损坏;容易引起蒸汽阀门,回水弯头部位与过热器内的腐蚀。
给水系统金属的腐蚀及其防止锅炉给水系统是指给水和给水的主要组成部分,如汽轮机凝结水、加热器疏水的输送管道和加热设备,其中包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、省煤器和疏水箱等。
在给水系统中流动的水,一般是比较纯洁的,在这里通常不会因盐类从水中析出而在管壁上形成沉淀物,可能发生的故障时金属的腐蚀。
给水系统中各种设备和管道大都是由碳钢制成的,只有加热器中用来传热的管件通常是由黄铜制成。
给水系统的腐蚀,会影响锅炉及热力系统的安全和经济运行。
第一节金属的电化学腐蚀金属表面和其周围介质发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象称为腐蚀。
金属腐蚀,按其本质的不同可分为电化学腐蚀和化学腐蚀两类。
在电化学腐蚀过程中有电流产生,金属处于潮湿的地方或遇到水时,特别容易发生这一类腐蚀;在化学腐蚀过程中没有电流产生。
在给水系统中发生的腐蚀都属于电化学腐蚀。
一、电化学腐蚀概论1、电极电位金属具有独特的结构型式,它的晶格可以看成是由许多整齐地排列着的金属正离子和在各正离子之间游动着的电子组成。
假如把一种金属进入水溶液中,则在水分子的作用下它的正离子会和水分子形成水化离子,从而转入溶液中,并且有等量的电子留在金属表面。
这样,在金属表面和此表面相接的溶液之间形成了双电层,所以有电位差,这种电位差称为该金属在此溶液中的电极电位。
2、原电池和腐蚀电池如前所述,当金属在溶液中形成双电层后,就会阻止金属的接续溶解,当如将金属上的电子引出,则金属的溶解过程又将继续进行。
这是一种化学能转变为电能的过程,这样的装置称为原电池。
金属发生电化学腐蚀的过程正和原电池中发生的反应一样。
当某种金属和水溶液相接触时,由于金属的组织以及和金属表面相接触的介质不可能是完全均匀的,因此在金属的某两个部分会形成不同的电极电位,所以也会组成原电池。
这种原电池是使金属发生电化学腐蚀的根源,称为腐蚀电池。
3、阳极和阴极从上面所讲述腐蚀电池的原理可知,在其两个电极中只有一个电极上的金属遭到腐蚀,这个电极称为此电极的阳极。
十五种锅炉给水除氧技术的比较和说明在现代工业生产中,锅炉是一种常见的设备。
它们广泛应用于发电厂、化工厂、钢铁厂等各种工业领域。
然而,在锅炉运行中,给水中的氧气含量是一个非常重要的指标。
高氧气含量会导致锅炉腐蚀、水垢积聚和热效率降低等问题。
给水除氧技术成为了锅炉使用过程中必不可少的一环。
目前,市场上有许多种不同的锅炉给水除氧技术,每种技术都有其独特的特点和适用范围。
在本文中,我将向您介绍十五种常见的锅炉给水除氧技术,并对它们进行比较和说明。
1. 真空除氧技术:这是一种采用真空泵将给水中的氧气抽出的技术。
它具有除氧效果好、操作简单等优点,适用于高氧气含量的给水。
2. 金属膜除氧技术:这种技术通过在给水中添加特殊的金属膜,可以吸附和去除氧气。
它具有效果稳定、寿命长等特点,适用于连续运行的锅炉。
3. 化学除氧技术:这是一种通过化学反应去除氧气的技术。
常见的化学剂有亚硫酸钠等。
它适用于低氧气含量的给水。
4. 电解除氧技术:这种技术是通过电解的方式去除氧气。
它具有高效、无污染等特点,适用于对水质要求高的场合。
5. 气相除氧技术:这是一种利用气体的溶解度来去除氧气的技术。
常见的气体有二氧化碳、氮气等。
它可以灵活控制除氧效果,适用于不同氧气含量的给水。
6. 高温除氧技术:这种技术是通过加热给水来去除氧气。
它适用于氧气含量较高的给水,并能提高给水的温度。
7. 膜分离除氧技术:这是一种利用特殊膜的渗透性来分离氧气的技术。
它适用于较高氧气含量的给水。
8. 高频声波除氧技术:这种技术是通过高频声波的作用来去除氧气。
它具有速度快、效果好等特点,适用于快速去除氧气的需求。
9. 离子交换除氧技术:这是一种利用离子交换树脂去除氧气的技术。
它能够有效地去除各种离子,适用于对水质要求高的场合。
10. 过滤除氧技术:这种技术是通过过滤的方式去除氧气。
常见的过滤材料有活性炭、陶瓷等。
它适用于低氧气含量的给水。
11. 水化学除氧技术:这是一种利用水化学方法去除氧气的技术。
设备管理—228—工业锅炉的氧腐蚀及防护吴 健(江苏省特种设备安全监督检验研究无院锡分院,江苏 无锡 214074)锅炉受压元件的腐蚀,是锅炉最常见的一种损坏,对锅炉的安全运行危害极大。
工业锅炉受压元件的水侧,由于水垢、高盐度的炉水以及氧、二氧化碳气体的作用,使金属被腐蚀。
TSG G7002-2015《锅炉定期检验规则》中影响工业锅炉安全的缺陷类型主要有裂纹、起槽、过热、变形、泄漏、腐蚀、磨损、水垢、结碳。
除水垢外,最常见的就是氧腐蚀。
工业锅炉运行过程中易产生氧腐蚀的部位主要在受热面上,其中烟管、回燃室及钢管省煤器易产生氧腐蚀。
案例1:某公司一台WNS4-1.6-Y,Q 锅炉2013年12月投入运行,2015年12月烟管泄漏,烟管的腐蚀状况见图1。
该锅炉为卧式内燃锅炉,主要由锅炉本体和铸铁省煤器组成。
锅炉主要受热面有锅壳、管板、炉胆、回燃室、烟管及省煤器。
腐蚀主要发生在烟管,为强化传热效果,该锅炉所采用的烟管为螺纹烟管,规格为φ57×3.5。
图1案例2:某公司一台SZS15-1.6/230-Y,Q 锅炉2016年7月投入运行,2019年8月钢管省煤器泄漏。
管子内壁腐蚀状况见图2。
该锅炉为一台双锅筒偏置炉膛锅炉,由锅炉本体、过热器、省煤器、冷凝器及除氧器等组成。
图2省煤器管子内壁的腐蚀状况 1 氧腐蚀的机理 氧腐蚀主要是电化学腐蚀,氧是一种去极化剂。
当水中有溶解氧时,铁离子溶于水中生成氢氧化亚铁。
而氧在阳极附近能将低铁离子氧化为高铁离子的化合物。
当高铁离子在碱性溶液中析出时,降低了铁离子的浓度,从而使铁溶解的更快。
在阴极附近,氢能吸附在钢材表面,发生极化作用,只要氢不除去,铁就不易溶解,因为电化学过程受阻,而氢会与氧结合,把氢的极化作用消去,铁又开始溶解。
氢氧化亚铁是不稳定的,与溶解氧反应生产氢氧化铁,氢氧化亚铁与氢氧化铁反应生成四氧化三铁。
2 氧腐蚀的防护锅炉给水中溶解的氧气对锅炉本体和省煤器能起腐蚀作用。
第 32 卷 第 6 期2019 年 6 月江西电力职业技术学院学报Journal of Jiangxi Vocational and Technical College of ElectricityVol.32 No.6Jun.2019火电厂锅炉给水除氧与给水加氧廖庆庆1,姜红波2,黄建荣1(1.江西电力职业技术学院,江西 南昌 330032;2.江西省电力设计院,江西 南昌 330006)摘要:锅炉给水中溶解的氧气会对机组设备造成金属腐蚀,因此给水要进行除氧操作,然而除氧的处理方式存在流动腐蚀、给水中铁含量增加等问题,给水加氧却能有效地解决这些问题。
在实际应用的过程中,应根据具体的情况选择合适的给水处理方式。
关键词:给水除氧;A VT(R);A VT(O);给水加氧OT中图分类号:TK227.8 文献标识码:B 文章编号:1673-0097(2019)06-0003-03Deoxygenation and Feed Water Oxygenation of Boiler Feedwater in Thermal Power PlantLIAO Qing-qing 1, JIANG Hong-bo 2, HUANG Jian-rong 1(1.Jiangxi Electric Power V ocational and Technical College, Nanchang 330032, China; 2. Jiangxi Electric Power Design Institute,Nanchang 330006, China)Absrtact:The dissolved oxygen in the boiler feed water caused metal corrosion to the equipment of the unit, so the feed water deoxidized. However, the treatment of deoxidization had the problems of flow corrosion and the increase of iron content in the feed water. Oxygenation of the feed water effectively solved these problems. In the process of practical application, appropriated water treatment methods selected according to specific conditions.Keywords:Feed Water Deoxidation; A VT (R); A VT (O); Feed Water Oxygenation0 引言在锅炉运行过程中,给水系统存在着由补充水带入或真空状态下的热力设备及管道附件不严密漏进空气的情况[1]。
锅炉氧腐蚀的原因及其防止措施摘要:在我国北方地区,对锅炉的应用范围比较广,不过,不少锅炉存在不同程度的腐蚀问题。
不管是停炉腐蚀,还是运行腐蚀,均会影响锅炉的安全性。
为了保证锅炉的正常使用,需要全面识别氧腐蚀问题的发生因素,根据具体原因采取针对性的解决措施,以此来延长锅炉的使用寿命。
作为锅炉管理人员,需要全面了解锅炉的运行情况,从多方面来预防氧腐蚀问题。
关键词:锅炉氧腐蚀;原因;防止措施1锅炉发生氧腐蚀的主要原因1.1溶解氧锅炉在运行前需要先注入水,在整个过程中要进行除氧操作,将水中的氧气尽量去除,避免锅炉发生电化学反应而出现氧腐蚀。
如果水中含有大量的溶解氧,在锅炉正常运行中,则会出现氧腐蚀问题。
同时,在正常操作中,需要不断持续地注入水,如果注入的水含氧量没有达到相关标准,也会在锅炉后期运行中发生氧腐蚀。
通过相关实验分析证明,如果水中含氧量在0.1mg/L以上,会加速氧腐蚀发生进程,而缩短设备使用年限,如果水中含氧量在8mg/L以上,腐蚀程度会在短时间内明显,甚至发生金属冲击腐蚀问题,为设备安全运行埋下巨大隐患。
1.2pH值水具有一定的pH数值,尤其在锅炉运行中,pH数值是影响氧腐蚀的重要原因,通过实验证明,pH数值在某一范围内越低,越容易发生氧腐蚀问题,当数值下降到一定程度后,氧腐蚀现象会不断减少。
在现代工业生产中,水的pH数值如果控制在3.5以下,则容易发生氧腐蚀情况,如果数值控制在4~8,则容易发生轻微腐蚀情况,如果数值控制在8~10,并且水含氧量较低,则基本不会出现氧腐蚀,但是,数值控制在10以上,锅炉容易发生局部腐蚀。
1.3水温在现代科学技术的支撑下,工业生产基本实现了自动化和信息化,信息技术在工业领域获得深入应用,取得了显著的应用效果,在锅炉运行中,基本都引入了自动加热和控温系统,进而确保回水温度控制在既定的数值区间,确保工作效率和安全生产。
水温作为影响氧腐蚀的重要因素,无论水温较低或者较高,都可能诱发氧腐蚀问题。
锅炉补给水除氧方法1.机械除氧法:机械除氧法是通过物理的方式将补给水中的氧气除去。
常见的机械除氧方法有真空除氧器和气体分离器。
真空除氧器是将补给水暴露在降低压力的环境中,利用氧气在低压下的易溶解性来去除氧气。
通过将补给水送入真空室中,并引入抽气系统,使真空室中的压力降低到较低的水平,水中的氧气就会溶解在水中并被抽走,从而实现除氧的目的。
气体分离器是利用空气中的氧气在液体中的微溶解性将氧气分离出来。
在气体分离器中,补给水通过一个长而弯曲的管道,并在弯曲处形成气泡,然后气泡中的氧气通过压力差随着气泡一起升至液面,然后通过排气阀排出。
2.热力除氧法:热力除氧法是通过利用热力将补给水中的氧气除去。
常见的热力除氧方法有热力除氧器和补给水的预热。
热力除氧器是在锅炉中设置的一个装置,通过将补给水在热力除氧器中加热至一定温度,使水中的氧气发生变化,从而去除氧气。
补给水的预热是将补给水在进入锅炉之前进行预热,使水中的气体被释放出来。
在预热装置中,补给水通过热交换器,与锅炉排放的废气进行热交换,将补给水的温度提高至一定温度,以去除氧气。
3.化学除氧法:化学除氧法是通过添加一定的化学剂到补给水中,将氧气转化为不易对金属材料产生腐蚀的物质。
常见的化学除氧剂有亚硫酸氢钠、亚硫酸铵等。
亚硫酸氢钠是一种常用的化学除氧剂,可将补给水中的氧气与亚硫酸氢钠发生化学反应,生成二氧化硫和水。
二氧化硫是一种不容易对金属材料产生腐蚀的物质,因此可以有效地去除补给水中的氧气。
总结:锅炉补给水除氧是确保锅炉正常运行的关键环节之一、机械除氧法、热力除氧法和化学除氧法是常见的除氧方法。
在实际应用中,应根据具体情况选择合适的除氧方法,并结合其他水处理工艺,确保锅炉水的质量达到标准要求,提高锅炉的效率和使用寿命。