锅炉系统的氧腐蚀和除氧方法

电力18讯：    锅炉系统的氧腐蚀和除氧方法
(感谢xwlchem朋友提供)
1、 锅炉系统的腐蚀
    锅炉一种产生蒸汽的换热设备。蒸汽锅炉用每小时所产生的额定蒸汽量来表征锅炉容量的大小，单位是t/h；采暖用热水锅炉则用额定产热量来表征容量大小，单位是MW。按锅炉产生的蒸汽压力分为低压锅炉（P≤2.5Mpa，T≤400℃）、中压锅炉（2.5Mpa＜P≤6Mpa，400℃＜T≤450℃、高压锅炉（6Mpa＜P≤14Mpa，460℃＜T≤540℃、超高压锅炉（14Mpa＜P≤17Mpa，540℃＜T≤570℃、亚临界压力锅炉（P17～18Mpa，540℃＜T≤570℃、超临界压力锅炉。
    工业锅炉、电厂锅炉和废热锅炉等热力设备的工质是水和汽，锅炉给水系统的腐蚀是锅炉发生事故、造成经济损失的主要原因，腐蚀所引起的设备或部件损坏、检修时间和劳动力、装置停产，甚至发生严重的安全事故所带来的损失是巨大的。给水中的溶解氧通常是造成热力设备腐蚀的主要原因，其来源主要由锅炉给给水或热力管网返回的的热水、凝结水在循环运行中漏入空气、汽轮机或凝汽器或凝结水泵的密封不严密等，它可以导致在运行期间和停用期间的氧腐蚀，为防止和减轻锅炉运行期间的氧腐蚀，必须对锅炉给水进行除氧。
    锅炉给水中溶解氧分别以化学腐蚀、电化学腐蚀、氧差腐蚀等形式对锅炉本体、给水管网及其部位造成不同的腐蚀，特别是在疏松的污垢下、水渣沉积处、缝隙处及应力不平稳处容易发生腐蚀，造成溃疡穿孔等，对金属强度损坏十分严重，是影响锅炉安全及寿命的重要因素。另外，近年来电厂的运行变化及调峰状态情况增加，导致机组不可避免的处于短期、中期或长期停备用状态，在停用过程中，如果不采取任何措施，锅炉等热力设备水汽侧的金属表面由于暴露在含氧量达21%的空气中将发生严重腐蚀，这比采取了严格除氧措施的运行阶段的腐蚀严重的多。因此，锅炉水中的溶解氧必须达到国家规定的锅炉水质标准要求，尽可能地降低给水中溶解氧的含量，锅炉压力越高，所允许的规定值越低，热力除氧、解吸除氧的深度是有限的，锅炉给水的深度除氧均采用化学除氧或热力除氧基础上辅以化学除氧。
    化学除氧是在锅炉给水中加入能与氧反应而减少水中溶解氧的化学除氧剂，使水中溶解氧含量降低的一种处理方法。理想的除氧剂应具备的条件是：首先是与溶解氧的反应速度快；其次是除氧剂本身及反应产物在水汽循环过程中是无害的；三是具有使金属表面钝化的作用；四是对生产人员的健康影响最小；使用时便于操作控制。
2、 锅炉水质要求和给水除氧现状
    国标GB1576-2001《工业锅炉水质》要求：蒸汽锅炉的给水应采用炉外化学处理，额定蒸发量≤2t/h，且额定蒸汽压力≤1.0Mpa的蒸汽锅炉也可采用炉内加药处理，但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督，认真做好加药、排污和清洗工作，当锅炉额定蒸发量≥6t/h时应除氧，额定蒸发量＜6t/h的锅炉如发现局部腐蚀时，应采取除氧措施，对于汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应≤0.05mg/l。对于额定功率≤2.8MW的热水锅炉可采用炉内加药处理，但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督，认真做好加药工作，锅炉额定功率≥4.2MW时，热水锅炉应除氧，额定功率＜4.2MW的热水锅炉给水应尽量除氧。
    目前我国的工业锅炉（含热水锅炉）中只有50～60%有除氧措施，除氧方式主要为热力除氧，其次为化学除氧，还有少部分采用真空除氧、解吸除氧及树脂除氧；因此很大一部分锅炉，特别是中小型低压锅炉没有除氧设备，能正常运行的除氧设备更是少数，这是因为炉外除氧设备不仅购置费用高、能耗高，而且不好操作，特别是对于用汽不均衡的单位，这些装置很难使用，从而造成除氧效果不佳，有的成了摆设，长期闲置，使锅炉设备和热力系统的氧腐蚀严重，影响了锅炉的使用寿命和安全运行。因此，锅炉水的除氧势在必行，应引起高度的重视。
3、 锅炉腐蚀机理及除氧反应速度
    钢铁的腐蚀是一种发生在铁和氢或氧之间的自发的电化学过程．其反应式有：
阳极：Fe → Fe2+ 十 2e－    0.409 E°（V）
阴极：2H+ 十 e－ → H2      0.000 E°（V）
1/2O2十2H+ + 2e－ → H2O  1.23 E°（V）
1/2O2十H2O十2e－ → 2OH－  0.401 E°（V）
E°：半电池反应的标准电位，它和自由能的关系为：
ΔGO = －nF E°
    上式中n是反应的电子数，F为法拉第常数。
    标准电位可以商量一种物质参与电子得失反应的难易程度。E。越大，反应越容易进行。从反应方程式可看出，氧比氢易还原。当无氧时，铁和氢离子反应生成氢气；当有氧时，它与铁作用很快被还原，其总反应式为：
Fe十1/2O2→ Fe（OH）2
    保持pH值为碱