1、蒸汽鍋爐堿腐蝕機(jī)理分析 摘 要 蒸汽鍋爐在使用的過程中會(huì)受到各種原因的 磨蝕，而堿腐蝕就是其中的一種，本文通過對(duì)實(shí)際例子的分 析，從堿腐蝕的確認(rèn)、堿腐蝕的機(jī)理闡述以及堿腐蝕的原因 幾個(gè)方面進(jìn)行研究與探索，從中找到未來對(duì)蒸汽鍋爐堿腐蝕 的防范與改進(jìn)措施。 關(guān)鍵詞 蒸汽鍋爐 堿腐蝕 水冷壁管中圖分類號(hào)： F98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1009-914X （2014）22-0303-011、概述 高壓汽包鍋爐水冷壁管在運(yùn)行中所產(chǎn)生的沉積物下常 會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，而酸腐蝕和堿腐蝕是兩種基本腐蝕類型。 酸腐蝕是爐水曾經(jīng)發(fā)生過低 PH 值運(yùn)行的情況，脫碳現(xiàn)象也 會(huì)在腐蝕部位出現(xiàn)。我國(guó)向來高度重視酸腐

2、蝕，因?yàn)樵?jīng)多 次在發(fā)電廠發(fā)生過嚴(yán)重的酸腐蝕，從整治效果來看非常的顯 著，近年來酸腐蝕現(xiàn)象幾乎不曾發(fā)生。與之相反的情況是， 我國(guó)對(duì)于堿腐蝕的危害就認(rèn)識(shí)很不清晰了，因?yàn)橹兰词拱l(fā) 生堿腐蝕，產(chǎn)生金相組織和機(jī)械性能的變化的可能性也是非 常小的，所以就導(dǎo)致了放松防范的現(xiàn)象。而我們很不幸的看 到，2000 年初諫壁發(fā)電廠發(fā)生了堿腐蝕， 主要表現(xiàn)就是高壓鍋爐頻繁發(fā)生水冷壁爆管，而自補(bǔ)給水是游離堿的來源，不 過幸好后來通過改善補(bǔ)給水質(zhì)量的方式使得事故得以控制。 而本文就立足于此鍋爐的典型研究， 從堿腐蝕的特征、 機(jī)理、 原因和對(duì)策等方面出發(fā)，進(jìn)行全方位介紹。2、如何確認(rèn)堿腐蝕3、堿腐蝕機(jī)理闡述足夠的游離堿

3、才能使鍋爐水冷壁管出現(xiàn)堿腐蝕，這是必 要的前提，而基于測(cè)定和計(jì)算爐水中游離 OH 含量的存在不 小的困難，所以它在我國(guó)是不被列為爐水監(jiān)控指標(biāo)的。3.1 苛性槽蝕是由游離堿的局部濃縮造成 要發(fā)生堿腐蝕，爐水中游離堿含量定然是超出了安全的 范圍的，然而這個(gè)條件并不充分。過量游離堿和水冷壁管的局部過熱才是堿腐蝕的必要 和充分條件。水冷壁管內(nèi)表面附著著一層液膜（次層流層） 是運(yùn)行中的汽包鍋爐常見的現(xiàn)象。熱流量和總溫差成正比關(guān) 系而與總熱阻是成反比的關(guān)系，這是我們都了解的經(jīng)典傳熱 學(xué)理論。所以這層熱阻必然會(huì)在爐管內(nèi)壁上有溫度降落現(xiàn) 象。因?yàn)闋t管內(nèi)表面溫度比管內(nèi)壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度要 高，所以液膜內(nèi)爐水的

4、蒸發(fā)濃縮就會(huì)發(fā)生，蒸汽壓下降到爐 水壓力就會(huì)停止。鹽濃度的增加勢(shì)必導(dǎo)致水溶液蒸汽壓降 低，這顯然符合溶液熱力學(xué)理論。所以如果只考慮爐水中的NaOH 的話，只要潔凈的水冷壁管的內(nèi)表面溫度壁爐水飽和溫度高和5T （或者存在2.8 C的溫差）那么與爐管表面接觸 的液膜 NaOH 濃度高出爐水 1000 倍的結(jié)論就很容易可以得 出來了。在某些類似于 4 號(hào)鍋爐水冷壁管爆破口三級(jí)球化的 過熱點(diǎn)上，由于爐管內(nèi)表面溫度壁爐水飽和溫度高出30 C之多，所以會(huì)出現(xiàn)驚人的 NaOH 的濃縮。在 NaOH 充分濃縮的情況下（濃度高于5%）就會(huì)溶解掉鋼表面的一層磁性氧化鐵保護(hù)膜，鋼的活性表現(xiàn)也呈現(xiàn)裸 露的狀態(tài)，這就會(huì)

5、發(fā)生堿腐蝕現(xiàn)象：四氧化三鐵和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的物質(zhì)是鐵酸鈉 和偏鐵酸鈉，而鐵和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果是只產(chǎn)生偏鐵 酸鈉。爐管表面呈現(xiàn)鑿槽型是因?yàn)槭艿搅藟A腐蝕，這就是將爐 管堿腐蝕稱為苛性槽蝕的原因所在，而這個(gè)外面特征也是堿 腐蝕特有的，最易于識(shí)別的特征。雖然此時(shí)管子的延展性并 未失去，但此時(shí)及時(shí)的采取措施非常必要，否則將會(huì)導(dǎo)致鑿 槽的繼續(xù)擴(kuò)大而徹底損壞管子。3.2 堿腐蝕部位的確定水冷壁管的向火側(cè)是容易發(fā)生苛性槽蝕的位置，這個(gè)位置由于一個(gè)或者多個(gè)流動(dòng)干擾的存在，使得爐水雜質(zhì)容易發(fā)生沉積。通常發(fā)生堿腐蝕的部位有以下幾個(gè)：在焊接接口、向火側(cè)等等部位（水垢較多） 、而爐管的 方向也突然變化，管

6、子內(nèi)徑有所改變，使得爐水流動(dòng)受到干 擾的部位；噴燃器附近有著高熱輻射的位置； 水平管以及斜管等等極易出現(xiàn)膜態(tài)沸騰的位置。 而縱觀上文所述，鍋爐水冷壁管的堿腐蝕部位無疑與以 上所述完全符合，都是上面所提及的冷灰斗與垂直爐管的連 接處，因?yàn)檫@里爐管方向驟變，焊接接口也在附近，有的臨 近噴燃器，有的靠近折焰角。4、堿腐蝕根原因探索水中游離 NaOH 的只可能來源于補(bǔ)給水。 因?yàn)樵?4 號(hào)鍋 爐中從未添加過 NaOH ，凝汽器也無泄漏現(xiàn)象，所以根據(jù) NaOH 的一般來源來看，只可能來自于補(bǔ)給水，而研究分析 表明，上述鍋爐中 NaOH 的含量不具有周期性的特點(diǎn)，同樣 爐水的磷酸根含量還有 PH 值也是如

7、此，所以完全可以排除 磷酸鹽隱藏的可能性因素。諫壁發(fā)電廠的“四期除鹽系統(tǒng)” 出水是 4 號(hào)機(jī)組補(bǔ)給水的來源，四期除鹽系統(tǒng)的出水控制指 標(biāo)主要是陰床出水電導(dǎo)率（25C）,它是單元制一級(jí)離子交 換除鹽系統(tǒng)， 5？S/cm；SiO20.1mg/L. 為了防止運(yùn)行中發(fā)生 失效問題，單元一級(jí)離子交換除鹽系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候就有所 考慮，保證 OH 型交換器的運(yùn)行周期長(zhǎng)于 H 型交換器的十分 之一到五分之一左右，強(qiáng)酸性陽樹脂對(duì)常見陽離子的選擇性 是有順序的，其失效時(shí)首先選擇穿透的陽離子是Na.因?yàn)镠行交換器漏Na,而OH型交換器出水含 Na，這就導(dǎo)致了出水中不管是 PH 值、還是導(dǎo)電率或者 Na 的含量都有所

8、上升。諫壁發(fā)電廠老廠的 6 臺(tái)發(fā)電機(jī)組中，發(fā)電容量分別是 1 號(hào)25MW , 2、3號(hào)50MW , 46號(hào)100MW，而在這6組機(jī) 組中，都是屬于母管制系統(tǒng)的，四期除鹽水系統(tǒng)來水是這 6 組機(jī)組鍋爐的主要補(bǔ)給水來源。除鹽水全部被 0 號(hào)除氧器接 受了，而 4 號(hào)機(jī)組的給水泵入口恰恰就在下水管和母管相連 接的地方。所以必然導(dǎo)致 4 號(hào)鍋爐中補(bǔ)入了大量新鮮的除鹽 水。4 號(hào)鍋爐有 10.78MPa 的飽和蒸汽額定壓力， 而這個(gè)壓力 下，爐水中 NaOH 的分配系數(shù)是 10，很明顯的可以看出， NaOH 在飽和蒸汽中的濃度比給水中的濃度小了很多。而 NaOH 在給水中的濃度比爐水中的濃度也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小出很多 的。結(jié)論 爐管堿腐蝕的基本原因大致有兩個(gè)，一是爐水中有游離 NaOH 的存在，其二是水冷壁管的局部過熱現(xiàn)象。爐水中游 離 NaOH 的一個(gè)主要來源就是一級(jí)除鹽系統(tǒng)在運(yùn)行后期尤其 是失效前釋放出大量的 NaOH 。由此可以得出，要想防止堿 腐蝕，控制安全范圍內(nèi)的游離堿是很關(guān)鍵的，而盡可能的提 高補(bǔ)給鍋爐的水品質(zhì)，也甚為必要，這是從游離堿根源解決 問題的思路。參考文獻(xiàn)1 林霖釗，馮江榮，王偉，董興，陳祥 .蒸汽鍋爐腐蝕與結(jié)垢機(jī)理研