燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用時(shí)的腐蝕狀況及防護(hù)措施

王飛 苗澍 連淑敏

摘 要：燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用期間，如果不采取合理的防護(hù)措施，其腐蝕速度明顯超過運(yùn)行期。這不僅會(huì)縮短鍋爐使用壽命，還易導(dǎo)致安全事故。因此，本文分析燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用期間腐蝕的原因，闡述其危害，概述燃?xì)夤I(yè)鍋爐常用的防護(hù)措施及選擇原則，以期為今后開展相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤I(yè)鍋爐;停用腐蝕;防腐措施

中圖分類號(hào)：TK228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）14-0031-03

Abstract： If reasonable protective measures are not taken during the shutdown period of gas-fired industrial boilers， the corrosion rate and degree obviously exceed the corrosion during operation， which will not only shorten the service life of boilers， but also easily lead to safety accidents. In this paper， the causes of corrosion of gas-fired industrial boilers are analyzed， the hazards of corrosion of gas-fired industrial boilers are expounded， and the common protective measures and selection principles of gas-fired industrial boilers are summarized， in order to provide valuable experience for related work in the future.

Keywords： gas industrial boiler;stop corrosion;anticorrosive measures

鍋爐作為常用的供熱設(shè)備，在生產(chǎn)生活領(lǐng)域占有重要地位。近年來，我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的力度不斷加大，大量小型燃煤工業(yè)鍋爐被燃?xì)夤I(yè)鍋爐代替。燃煤鍋爐與燃?xì)忮仩t在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和燃燒方式方面完全不同，給燃?xì)夤I(yè)鍋爐使用單位在鍋爐運(yùn)行以及停用保養(yǎng)上造成了困惑，導(dǎo)致鍋爐經(jīng)常因各種原因造成腐蝕。這不僅影響鍋爐的使用性能和壽命，還會(huì)造成運(yùn)行管理成本的增加，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。因此，做好燃?xì)忮仩t腐蝕情況調(diào)查與防治，對(duì)確保燃?xì)夤I(yè)鍋爐更好地發(fā)揮作用具有積極意義。

一般情況下，鍋爐使用單位比較重視燃?xì)夤I(yè)鍋爐運(yùn)行期間的安全管理與維護(hù)，如進(jìn)行嚴(yán)格的脫氧、調(diào)節(jié)水質(zhì)以及調(diào)節(jié)pH值等。因此，鍋爐汽水系統(tǒng)一般不易發(fā)生腐蝕，而燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用后的汽水系統(tǒng)各項(xiàng)維護(hù)與保養(yǎng)工作相對(duì)放松。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用期間不進(jìn)行任何保養(yǎng)的占比達(dá)到80%，其中約65%的燃?xì)夤I(yè)鍋爐會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕，而腐蝕較為嚴(yán)重的情況約占16%[1]。一旦在停用期間發(fā)生腐蝕，腐蝕速度相當(dāng)快，且腐蝕程度明顯超過運(yùn)行期。因此，做好燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用期間的養(yǎng)護(hù)工作顯得尤為重要。

本文通過分析燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用腐蝕的原因，總結(jié)停用鍋爐常用的防護(hù)措施和選擇原則，以期為今后開展相關(guān)工作提供參考。

1 燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用腐蝕發(fā)生的原因

如果在燃?xì)夤I(yè)鍋爐停運(yùn)期間不對(duì)其采取有效的防護(hù)措施，大量空氣就會(huì)進(jìn)入鍋爐內(nèi)部。由于燃?xì)夤I(yè)鍋爐保溫材料蓄熱性能差，即使鍋爐放完水，鍋爐金屬（鋼）內(nèi)壁也會(huì)因受潮而附著一層薄薄的水膜，使得進(jìn)入的空氣中的氧溶解在水膜中，極易引起金屬（鋼）表面發(fā)生腐蝕。若停用后未將鍋爐內(nèi)的水排放或部分部位的水無法放盡，使一些金屬（鋼）表面浸泡在水中，則同樣會(huì)因空氣中大量氧溶解在水里而使金屬（鋼）遭到腐蝕。這種腐蝕稱為停用腐蝕，本質(zhì)上是氧腐蝕。

燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用后是否發(fā)生腐蝕，通常與濕度、金屬（鋼）表面清潔程度和金屬（鋼）表面液膜的成分3方面因素有關(guān)[2]。研究表明：一般臨界相對(duì)濕度超過70%，會(huì)有金屬（鋼）快速腐蝕的發(fā)生;低于60%時(shí)，如果金屬（鋼）表面無強(qiáng)烈吸濕劑玷污，基本不會(huì)發(fā)生腐蝕;低于30%時(shí)，金屬（鋼）會(huì)完全停止腐蝕[3]。另外，當(dāng)金屬（鋼）表面有水垢或沉積物時(shí)，金屬（鋼）容易結(jié)露保持潮濕，妨礙氧擴(kuò)散，導(dǎo)致下面金屬（鋼）的電位成為陽(yáng)極，而氧容易擴(kuò)散到它們周圍的金屬（鋼）成為陰極。由于這種差異的原電池存在，會(huì)使腐蝕速度加快。金屬（鋼）液膜中含有氯化物、硫酸鹽等鹽分，即存在使電化學(xué)腐蝕過程電阻變小的物質(zhì)，也會(huì)加劇腐蝕。

2 燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用腐蝕的危害

燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用腐蝕的危害主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。一方面，短期內(nèi)燃?xì)夤I(yè)鍋爐遭到大面積氧化腐蝕，金屬（鋼）壁減薄，強(qiáng)度降低，甚至腐蝕穿孔。例如，一家企業(yè)從外地（南方）移裝一臺(tái)一年多未使用的WNS2-1.25-Q型臥式內(nèi)燃蒸汽鍋爐，在安裝前檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鍋爐內(nèi)部存在大量黃褐色氧化物，煙管上聚集了許多小水泡，水泡清除后呈現(xiàn)不規(guī)則的深坑。經(jīng)超聲測(cè)厚，鍋殼底部最薄處為5.0 mm（鍋殼設(shè)計(jì)壁厚為12 mm），已經(jīng)無法滿足強(qiáng)度要求。在鍋爐水壓試驗(yàn)時(shí)，部分煙管漏水，已經(jīng)腐蝕穿孔。該鍋爐被判定為不符合要求，禁止安裝使用，給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，停用腐蝕會(huì)加劇燃?xì)夤I(yè)鍋爐運(yùn)行時(shí)的腐蝕。停用腐蝕產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物在鍋爐啟動(dòng)時(shí)使鍋爐鍋水濃縮，腐蝕加速，且脫落的腐蝕產(chǎn)物會(huì)堵塞水管，嚴(yán)重影響鍋爐水循環(huán)，甚至發(fā)生爆管事故。例如，一臺(tái)SZS15-1.6-Y、Q型雙鍋筒縱置式水管蒸汽鍋爐停爐半年后啟用，運(yùn)行2 d后水管爆裂，企業(yè)停產(chǎn)。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上鍋筒筒壁比較清潔，下鍋筒內(nèi)存在大量黑色鐵銹渣，水管處無水垢，水管爆口邊緣鋒利，爆口呈桃核狀，屬于短期過熱爆管。分析原因可知，上鍋筒脫落的腐蝕產(chǎn)物在水管彎管處形成堵塞，造成水循環(huán)不暢，從而導(dǎo)致短時(shí)間缺水爆管，給企業(yè)造成了上百萬元的損失。

3 燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用腐蝕的防護(hù)方法

燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用腐蝕防護(hù)方法主要有干法保護(hù)、濕法保護(hù)和濕法緩蝕劑法3種。干法保護(hù)有利于阻止空氣進(jìn)入燃?xì)夤I(yè)鍋爐的汽水系統(tǒng)，降低鍋爐內(nèi)部水汽系統(tǒng)的濕度;濕法保護(hù)是指燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用后及時(shí)充滿除氧合格的水，保持水壓，防止空氣漏入;濕法緩蝕劑法是一種打破了傳統(tǒng)鍋爐運(yùn)行與停用保護(hù)需分開模式的新型鍋爐保護(hù)技術(shù)。

3.1 干法保護(hù)

干法保護(hù)也稱為氣相保護(hù)，一般被用于鍋爐長(zhǎng)期或短期停用前。它通常要求鍋爐停用后進(jìn)行全面徹底的清理和干燥，確保系統(tǒng)具有良好的密閉性，以防外部空氣進(jìn)入。目前，應(yīng)用最廣泛的干法防腐方法有干燥法、充惰性氣體法和氣相緩釋劑法。

3.1.1 干燥法。該方法是在燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用后趁熱放干爐水，利用余熱、冷風(fēng)、負(fù)壓以及鄰爐熱氣等方法烘干設(shè)備內(nèi)部，再把水垢、水渣處理后加入生石灰、氯化鈣或者硅膠等干燥劑，防止鍋爐內(nèi)部返潮。該方法適用于內(nèi)部空間較大的臥式內(nèi)燃型燃?xì)忮仩t。

3.1.2 充惰性氣體法。它是將設(shè)備充分干燥除垢除渣后充入氮?dú)?、氬氣等惰性氣體，排除爐內(nèi)氣體，并保持一定的壓力。該方法適用于停用時(shí)間大于3個(gè)月的貫流式小型鍋爐，期間需要密切觀察爐內(nèi)氣體壓力，及時(shí)補(bǔ)充惰性氣體。

3.1.3 氣相緩釋劑法。該方法通常是將鍋爐充分干燥后加入具有強(qiáng)揮發(fā)性的藥品，如碳酸環(huán)己胺、碳酸銨、TH-901以及HL-911等停用鍋爐保護(hù)劑[4-5]。它們揮發(fā)后具有較強(qiáng)的蒸氣壓，有較強(qiáng)的防腐能力。與傳統(tǒng)干法防護(hù)方法相比，該方法通常更高效、方便和廉價(jià)，適用于中長(zhǎng)期停用的燃?xì)夤I(yè)鍋爐。

3.2 濕法保護(hù)

濕法保護(hù)又稱液相保護(hù)，是將含有保護(hù)性液體的水溶液充入停備用的燃?xì)夤I(yè)鍋爐中，隔絕腐蝕因子氧氣與金屬（鋼）的接觸，從而減緩或避免停用鍋爐的腐蝕。目前，應(yīng)用最廣泛的濕法防腐方法有氨水法和給水壓力法。

3.2.1 氨水法。燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用后不放水，向鍋爐內(nèi)加入氨水，并使?fàn)t水循環(huán)均勻，使?fàn)t水的pH值大于10.5即可起到防護(hù)作用。氨水易揮發(fā)，使氨氣充滿整個(gè)爐體，有利于排出空氣，防止氣體進(jìn)入。另外，氨水呈堿性，有利于在鋼鐵表面形成保護(hù)膜，防止腐蝕情況的發(fā)生。該方法比較適用于長(zhǎng)期停用、冷備鍋爐或封存鍋爐。但是，再次啟動(dòng)鍋爐時(shí)必須將蒸汽中氨的含量降低到2 mg/kg[6]。

3.2.2 給水壓力法。該方法是在鍋爐停用后充滿除氧合格的水并保持水壓，防止空氣漏入。該方法適用于停用時(shí)間小于一周的小型燃?xì)夤I(yè)鍋爐防護(hù)，有利于停用鍋爐的隨時(shí)啟用。

3.3 濕法緩蝕劑法

濕法緩蝕劑法是在鍋爐設(shè)備停運(yùn)后，將含有一定濃度緩蝕劑的保護(hù)液充滿整個(gè)鍋爐設(shè)備，從而使保護(hù)液所接觸的金屬表面形成鈍化膜，防止腐蝕。目前，我國(guó)常用的緩蝕劑有YL-1型停爐保護(hù)劑、BF-30a型停爐保護(hù)劑等。其中，二甲基酮肟（DMKO）停爐保護(hù)劑[7-9]對(duì)氧氣具有強(qiáng)還原性，可與水中溶解的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)（見圖1），進(jìn)而降低水中的含氧量。這種新型停爐保護(hù)劑打破了傳統(tǒng)的鍋爐運(yùn)行與停用保護(hù)需要分開的模式，是一種操作安全、便捷省時(shí)的鍋爐保護(hù)技術(shù)。

4 燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用腐蝕防護(hù)方法的合理選擇

燃?xì)夤I(yè)鍋爐使用單位應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，在鍋爐停用后采取合適的防護(hù)方法，以確保鍋爐再次啟用后正常發(fā)揮作用。一般來說，選用鍋爐停用腐蝕防護(hù)方法時(shí)應(yīng)考慮鍋爐的運(yùn)行參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及鍋爐停用時(shí)間的長(zhǎng)短等因素。

對(duì)于大型高參數(shù)燃?xì)夤I(yè)鍋爐，由于對(duì)水質(zhì)要求較高、鍋爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、水冷壁和對(duì)流管束較多，很難將系統(tǒng)內(nèi)部的水排凈，因此停用時(shí)不宜采用傳統(tǒng)的干燥法。一般宜采用聯(lián)胺-氨法或操作較方便的氣相緩蝕劑法。

對(duì)于小型低參數(shù)燃?xì)夤I(yè)鍋爐，由于對(duì)水質(zhì)要求較低，汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以采用堿液法或干燥法。但是，對(duì)于小型貫流式鍋爐，因鍋爐內(nèi)部空間較小，鍋殼底部積水不易排出，不宜采用干燥法。

對(duì)于短期（1個(gè)月內(nèi)）停用的燃?xì)夤I(yè)鍋爐，采用的保護(hù)方法應(yīng)能滿足在短時(shí)間啟動(dòng)的要求。例如，對(duì)于熱備用鍋爐，必須考慮能隨時(shí)投入運(yùn)行，這就要求所用的方法不能排掉爐水，也不宜改變爐水的成分，以免延誤投入時(shí)間。一般采用保持蒸汽壓力法或給水壓力法。

對(duì)于長(zhǎng)期（3個(gè)月以上）停運(yùn)的燃?xì)夤I(yè)鍋爐，所采用方法的防腐效果要持久。一般可采用干燥法、充氮法、氨水法或緩蝕劑法。

5 結(jié)語(yǔ)

燃?xì)夤I(yè)鍋爐在工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活中具有重要作用，而選用適當(dāng)?shù)腻仩t停用腐蝕防護(hù)措施不僅可以延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命，降低其停運(yùn)造成的經(jīng)濟(jì)損失，而且能最大程度上避免安全事故的發(fā)生。燃?xì)夤I(yè)鍋爐停用期間的防護(hù)方法各有特點(diǎn)和適用范圍，只有根據(jù)實(shí)際情況選擇正確的防護(hù)措施并嚴(yán)格規(guī)范操作，才能有效防止停用期間鍋爐腐蝕。

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