停炉保护技术综述

停炉保护技术综述

陈晓兰1 杨甘霖2

中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，湖北 武汉430200 武汉市经济和信息化局，湖北 武汉430023

摘要：本文从实际出发阐述了停炉保护的重要性，并在理论上分析了停炉期间锅炉发生腐蚀的原因和机理，最后结合实践有针对性的总结了现有的各类停炉保护方法。

关键词：停炉保护；腐蚀机理；保护方法

1停炉保护的重要性

工业锅炉的腐蚀有运行腐蚀和停炉腐蚀两种。运行腐蚀是指锅炉运行阶段，锅炉给水中的杂质和水分子在高温高压下浓缩、分解、氧化、还原，对金属材料造成伤害；停炉腐蚀是锅炉停备用期间，空气中的氧、水蒸气侵入锅炉内部引起氧腐蚀和电化学腐蚀。

停炉腐蚀比运行腐蚀更严重。停用锅炉内部腐蚀的危害不仅会短时间内使锅炉金属发生大面积严重损伤，在锅炉投入运行后还会继续产生危害。首先，停用锅炉由于内部腐蚀，破坏金属表面保护膜，锅炉投入运行后其腐蚀介质极易侵入而加剧腐蚀。其次，锅炉停用时温度低，生成较疏松腐蚀产物高价氧化铁，极易被水流转到炉水中，增大炉水含铁量，加剧炉管中沉积物的形成。另外，高价氧化铁的阴极去极化作用所生成的腐蚀产物亚铁化合物，在锅炉下次停用时又会被氧化成高铁化合物，致使腐蚀过程反复进行。

据不完全统计，我国每年因锅炉腐蚀而报废的锅炉达千台之多，造成严重的经济损失。因此对停用锅炉的保护应给予足够重视。加强锅炉管理，进行正确维护十分重要[1]。

2 停炉腐蚀原因及机理

2.1停炉腐蚀的原因

近些年来，工业锅炉及其应用发生了许多根本性的变化，与此同时，停炉腐蚀现象也有加剧的趋势，对锅炉设备造成的损害十分严重。通过查证资料可将锅炉停炉腐蚀加剧的因素大致归纳分析如下：

（1）停炉期间缺乏有效保护措施的影响。锅炉在在停用期间如果没有采取有效保护措施，造成水和空气中的大量氧气与金属材料直接接触，并与铁发生氧化还原反应，就会使停炉期间的腐蚀连续不断发生、发展。

（2）锅炉汽水系统变更的影响

锅炉汽水系统中的冷凝水回收有利于热能回收利用、节约水资源、改善锅炉给水工况、降低排污率，是资源合理回收利用的一项重要措施。工业锅炉内处理多用碱处理方式，使得冷凝水pH值常在5.5~6.5的酸性范围。冷凝水回收后，降低了锅炉运行中过锅水碱度，把冷凝水管道的腐蚀产物带入锅内，加速锅炉运行腐蚀，同时在锅炉停炉(备用)期间对停炉腐蚀也有很大的影响[2]。

2.2腐蚀机理

锅炉的停炉腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。停炉腐蚀发生的主要因素是空气中的氧、二氧化碳、水蒸气（即湿度）、氯化物及其他侵蚀性气体（如H2S、SO2、Cl2等）和腐蚀性物质。氧气和水或水蒸气存在下引起的钢铁腐蚀属电化学腐蚀，且为点状腐蚀；侵蚀性气体和酸引起的腐蚀，为均匀腐蚀，属化学腐蚀。金属的电化学腐蚀是在电解质溶液中进行的腐蚀，其腐蚀过程是一个氧化还原过程。金属发生电化学腐蚀的倾向，是由其电极电位决定的。任何一对电极反应中，电极电位较负的电极将起阳极反应，被氧化腐蚀；电极电位较正的电极成为阴极，起还原反应。在氧、水或水蒸气存在下，锅炉产生的电化学腐蚀中，其阴、阳极反应如下：

阳极：Fe－2e→Fe2+（氧化反应）

阴极：O2+2H2O+4e→4OH-（还原反应）

Fe/Fe2+的E/V=-0.441，O2+2H2O/4OH－E/V=-0.401

这两个电极间存在明显的电位差。当溶液中存在氧、水及盐类物质（电解质）时，即构成腐蚀电池，腐蚀不断进行，阳极（钢铁）不断被腐蚀，产生的Fe2+、阴极扩散，阴极反应产物OH-向阳极扩散。进一步氧化生成铁锈Fe（OH）3，沉淀于金属表面。只要有氧、水分和盐类电解质存在，此反应一直会进行下去，呈点状腐蚀，直至穿孔。

锅炉环境中若有较高浓度的侵蚀性阴离子（SO42-、Cl-等），直接与锅炉金属发生化学腐蚀，生成相应的铁盐，SO42-、Cl-对锅炉点腐蚀有明显的加速作用。

另外，停用锅炉，如果已有锈垢和水垢，在停用期间，会继续发生“垢下腐蚀”。通常存在一个认识“误区”，认为锅炉结锈垢或水垢，能起保护作用。实际情况是锅炉受热面上结垢，在垢下会形成新的腐蚀源，即氧浓差腐蚀，导致孔蚀的发生。所以结垢不但不能保护，还会加剧腐蚀。有的锅炉，把铁锈或水垢清除掉，就泄漏了，其实质就是垢下电化学点状腐蚀造成的，早已穿孔的部位被铁锈或水垢所掩盖。垢清除后，这些漏点就暴露出来，自然发生泄漏。锅炉壁管和省煤器管子是较多发生此类腐蚀的部位[2~4]。

3停炉保护方法及适用条件

锅炉在停炉期间如果不保护或保护不当，将发生氧化腐蚀，缩短锅炉使用寿命，也危及锅炉安全运行。为了防止停炉期间锅炉的氧化腐蚀，就要杜绝氧与金属表面的接触，一是减少锅水中的溶解氧，二是将受热面与空气隔绝。常用的停炉保护方法有：湿法保护、干法保护和气相缓蚀剂保护[5~6]。

3.1停炉保护方法

（1）湿法保护  这是一种比较简便的停用锅炉保护方法。停炉时不要将锅水放掉，而是将锅炉充满水。

既可以防止空气进入锅内，又能在锅水中加入缓蚀剂，从而达到防止腐蚀的目的。常用的施法保护防腐有保持给水压力法、保持蒸汽压力法、碱液法、联氨法、充氮法、有机药剂法。

（2）干法保护  这种保护方法是在锅炉停用后，将炉水放尽，并保持金属表面干燥，或者充填某种气体，以防止空气的侵入，从而达到停炉保护的目的。常用的干法保护有热炉放水法、充氨气法、干燥剂法、涂料法。

（3）气相缓蚀剂法 气相缓蚀剂是近年来应用于锅炉防腐的新型药剂。在一定温度下，气相缓蚀剂（VPI）在密闭系统中有一定的蒸汽压。VPI分子吸附在金属表面，形成厚度约1～2个分子厚的膜，从而抑制金属表面的腐蚀。目前使用的VPI主要类型有无机的铵盐类和有机的胺类，如碳酸铵、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、尿素、乌洛托品和碳酸环己胺等。

3.2停炉保护方法的适用条件

停炉保护的技术方法多种多样，在实际应用中，具体选用哪种，应该根据锅炉的结构、停用时间、各种方法的效果和应用条件来选择适当的保护方法。选用方法的原则是简便易行、经济可靠。对于工业锅炉，通常是根据停炉时间的长短来选择保护方法。

（1）停炉时间一周以内的锅炉，如果不检修，宜用保持蒸汽压力法，此时要保证锅内蒸汽压力高于大气压力，如有降低，应点火升压；如果检修，则可采用热炉放水法，检修后如不能及时投运，应采取相应的防腐蚀措施

（2）停炉时间1周～1个月的锅炉，宜用保持给水压力法、充氮气法。停炉时间1～3个月的锅炉，宜用碱液法、保持给水压力投加亚硫酸钠法。这两种情况下的锅内温度最好保持在10℃以上，不能低于零度，以免冻坏设备

（3）停炉时间3个月以上的锅炉，宜用干燥剂法、充氮气法、气相缓蚀剂法、涂料法、有机药剂法。除涂料法以外，其他方法应设专人负责监督

4小结

（1）锅炉运行、启动和停炉三个环节都应严格按要求操作，才能保证锅炉设备的完好，锅炉停炉时应按停炉的状态调整水质，三个环节应配合，缺一不可。短期停炉(24小时内)不注意保持锅炉的压力，长时间停炉更不重视停炉保养，都将对锅炉设备构成潜在的损伤，应引起高度重视。

（2）锅炉停用期间的腐蚀，不仅直接引起金属的损坏，而且会成为锅炉运行腐蚀的隐患。合理选择锅炉停用保护方法，重视和实施停用时延长锅炉使用寿命的良好路径。

参考文献

[1]朱巍，陈雪华.停用锅炉防腐处理的研究[J].水处理技术，2008（3）；

[2]王凤杰.工业锅炉停炉保护[J].科技信息，2007（16）；

[3]杨兴富，杨晓秋，罗卫良.停用锅炉腐蚀及腐蚀控制方法选择[J].工业锅炉，2007（2）；

[4]李国平，胡鸣.浅议工业锅炉停炉保护措施[J].中国科技信息，2007（8）；

[5]王乃超，宋福元，陈跃进.热水锅炉停炉腐蚀与保护[J].应用技术，2004，31（5）；

[6]成志平，吴敏.用真空干燥法进行锅炉停用保护中国电力，2005，38（11）；