热力设备停用保护技术的研究和开发

电力18讯：    件是水、氧气与金属表面的接触，要抑制腐蚀的发生，就必须隔离水、氧或
其中之一与金属表面接触。目前，停用保护有湿法和干法2 种。湿法是在水汽系
统内充满缓蚀溶液。干法则包括热炉放水、余热烘干或负压抽干法；热风干燥法
；充氮法；成膜胺法；气相缓蚀剂法等。本文主要对目前使用和研究较多、
效果较好的几种方法进行综述，并提出改进意见。1 湿法保护常用
的湿法保护缓蚀剂有：氨―联氨、二甲基酮肟、乙醛肟、异抗坏血酸钠等，它们
的共同特点是具有强还原性，可除去水中的溶解氧，从而抑制腐蚀。此类缓蚀剂
还可将生成的高价金属氧化物还原为低价金属氧化物，从而在金属表面生成致密
的保护膜，使金属表面钝化，起到保护作用。如异抗坏血酸钠，它既是除氧剂又
是金属钝化剂，其反应式如下：Ｃ6 Ｈ7 ＮａＯ6+1/2 Ｏ2 →Ｃ6 Ｈ6 Ｏ6+
ＮａＯＨ（1 ）

    Ｃ6 Ｈ7 ＮａＯ6+3 Ｆｅ2 Ｏ3 →Ｃ6 Ｈ6 Ｏ6+2 Ｆｅ3 Ｏ4+ＮａＯＨ
（2 ）反应（1 ）去除氧，反应（2 ）在金属表面形成薄的致密的保护性氧
化膜，从而抑制金属的腐蚀。湿法保护的实施比较简便，药剂的溶解设备和
加药设备可利用现成的疏水系统，加药量根据锅炉体积按一定浓度计算即可，其
药液浓度主要根据防护期而定，保护时间越长，所采用的药液浓度越高。使用时，
将配制好的缓蚀剂溶液充满待保护的设备。湿法保护主要用于机组的长期封存及
冷备用，但不能用于检修设备的保护。此类方法耗资较高，监督工作量大，所排
出的废液对环境有较大影响，而且在机组重新启动时冲洗工作量也大。此外，为
了调节保护液的ｐＨ值，保护液中一般都含有较高浓度的ＮＨ3 ，这对铜部件有
一定的腐蚀作用，所以需对铜部件进行隔离。湿法保护另一个受关注的问题是缓
蚀剂的毒性。由于对环境保护要求的提高，必须用低毒或无毒的缓蚀剂，一些常
用缓蚀剂的毒性（以小鼠口服半数致死量ＬＤ50表示）见表1.影响湿法保护
效果的主要因素有：①缓蚀液的ｐＨ值。在碱性较强的条件下，缓蚀剂的还原性
增强，除氧及钝化能力增强。所以，当湿法保护缓蚀剂的ｐＨ值达到10以上时，
才具有较好的缓蚀效果。②缓蚀液的浓度。总体上说，缓蚀剂的浓度越高，保护
效果越好，但当浓度高过一定值时，保护效果变化幅度不大，其总体效果并不好。
2 成膜胺法2.1 　成膜机理成膜胺是一类由非极性基团和以电
负性较大的氮原子为中心的极性基团组成的化合物，其缓蚀机理是极性基团吸附
在金属表面，而非极性基团远离金属表面，形成一层疏水薄膜，防止水、氧及其
他侵蚀性气体与金属表面接触，从而抑制金属的腐蚀。极性基团在金属表面上的
吸附有两种解释。（1 ）物理吸附含有极性基团的胺类化合物在水中水
解，生成一种带正电的阳离子（Ｒ- ＮＨ2+Ｈ+ →Ｒ- ＮＨ3+）。极性基团
与金属表面接触时，被金属表面带负电荷的部位所吸附，从而形成单分子保护膜，
控制了阴极过程的进行，金属腐蚀速度降低。（2 ）化学吸附有机胺分
子极性基团（- ＮＨ2 ）的中心Ｎ原子的2 ｐ轨道上含有未共享电子对，它可以
与Ｆｅ的ｄ电子空轨道进行配位结合，发生化学吸附，在金属表面形成一层致密
的膜。汤海珠等对成膜前后的试片进行ＸＰＳ表面结合能分析，认为Ｎ原子的孤
对电子与Ｆｅ原子的空轨道进行化学配位，从而在金属表面形成一层保护膜。
成膜胺法的实施是在机组滑参数停用过程中，当汽包压力降至10ＭＰａ时，将含
有成膜胺的药液注入锅炉，让药液在水汽系统内循环形成保护膜。为了保证药液
充分均匀地循环，机组滑停至炉水温度为240 ～304 ℃范围内时，再稳定1 ～2
ｈ。当锅炉压力降至0.5 ＭＰａ时，停止炉水泵运行，并严格按照热炉放水、余
热烘干的步骤进行操作。目前，成膜胺的实施方法仍无统一的工艺规范，用户可
以根据不同要求和具体情况进行操作。与其他方法相比，成膜胺法保护效果
好、时间长、范围广，对锅炉、过热器、汽轮机及整个热力系统都具有很好的保
护效果，并且特别适合于检修机组的停用保护，但不适用于非正常停机状况下的
保护。此外，它还可以缩短锅炉启动时间，提高机组效率，延长酸洗周期。但该
法是在机组滑参数停炉过程中进行的，需要消耗燃料维持锅炉燃烧，费用较高。
2.2 　影响成膜效果的因素2.2.1 水汽温度（压力）成膜胺的成膜
效果随温度的升高而提高，但当温度升高在一定值后，成膜效果反而下降。这可
能是由于温度升高使得成膜胺的溶解性、亲水性以及水汽与管壁间的剪切力增强，
不利于成膜。此外，吸附反应是放热过程，温度升高不利于吸附的进行。2.2.2
　缓蚀剂浓度一般来说，缓蚀剂浓度越高，成膜效果越好，但当浓度高过一
定值时，成膜效果提高不大或反而下降。这可能是因为当缓蚀剂浓度继续增大时，<