动力锅炉系统防泄漏管控措施分析及预防

动力锅炉系统防泄漏管控措施分析及预防

朱光希

中国石油大庆炼化分公司 黑龙江大庆 163411

摘要：近年来，化工企业锅炉系统泄漏引发的安全事故时有发生，若不能及时对泄漏问题进行管控，可能造成重大的安全隐患，给企业带来严重损失。本文以锅炉系统的腐蚀机理和防泄漏管控措施进行总结，以保障装置“安、稳、长、满、优”运行。

关键词：锅炉   泄漏   腐蚀机理  管控措施 

引言

目前，国内的产业发展很快，大量的动力锅炉被投入生产，然而，在实际操作中容易发生腐蚀泄露。若有关单位不能正确地解决腐蚀问题，不仅会大大降低企业的生产效率，还容易引起重大的安全事故，给企业带来巨大的经济、生命和财产方面的损失。要从根本上解决动力锅炉的腐蚀和泄露问题，首先要综合分析产生腐蚀的因素，再采取相应的处理措施。另外还要加强动力锅炉的日常检查和维护保养以确保装置长周期运行。

1腐蚀机理与腐蚀部位

1.1蠕变/应力开裂腐蚀

应力腐蚀开裂的定义是在特定介质条件下，在一定应力作用下发生腐蚀开裂的现象。必须是在特定介质下和应力作用共同的条件下。如果应力作用不足以使得裂纹扩展，那么即使在特定的介质中也不会发生腐蚀开裂，这种腐蚀行为只是简单的电化学腐蚀，不是应力腐蚀开裂。必须在一定介质中才能发生SCC低碳钢对氯离子十分敏感，所以在应力作用下在氯离子条件下的腐蚀应力行为应该归属于SCC。

1.2冲蚀

是指在金属材质的表层和腐蚀性液体的共同冲击下，造成材质的局部侵蚀。在此过程中，由于高速侵蚀液体的作用，金属离子或其生成的物质会被快速地冲走，导致新的金属与被侵蚀的液体直接接触，加快了锈蚀进程。当固态粒子在液体中悬浮时，会加快物质的破坏速度。

1.3低温浸蚀

燃油中的硫被氧化为SO2 (S+O2=SO2)，其与烟气中的水蒸气反应产生的SO2 (SO3+H2O=H2SO4）。由于硫酸蒸气的出现，使得烟气露点明显增加。因预热器内空气的低温特性，使得预燃段的烟气温度不高，且管壁经常处于烟丝露点以下，从而导致了硫酸腐蚀。然而，在燃煤含硫量高、过剩空气系数大、SO3含量高、酸性露点高、供水量偏低的情况下，还容易出现低温腐蚀。

1.4垢下腐蚀

由于在锅炉加热表面存在大量的结垢和沉淀物，这种由结垢或水泥浆组成的侵蚀被称作垢下腐蚀。膜下的腐蚀既可以是碱的，也可以是酸的。这与锅内的成分和锅水的 pH值有很大关系。碱性侵蚀是指当受热面被积灰覆盖时，因积灰的换热能力远不如受热面，导致积灰下方的管壁温度上升，导致积灰与积灰间的釜水高度集中，难以与积灰以外的釜水充分搅拌。在锅内存在自由氢氧化钠（NaOH）和锅内 pH超过13的情况下， NaOH会破坏金属壁面上的氧化膜，从而导致电化学侵蚀的发生。碱性侵蚀的物质是一种由氢氧化钠和大气中的CO2反应生成的白色碳酸钠。酸侵蚀是当锅水中存在氯化镁（MgCl2）和氯化钙（CaCl2）时，在沉淀状态下的氯化镁、氯化钙与锅水生成氢氧化镁、氢氧化钙、盐酸（HCl)，从而降低 pH，并对钢筋产生酸性侵蚀。若钢铁表面有一层硬垢，导致氢气无法进入蒸汽-蒸汽混合介质，就会渗透进入钢中，与碳钢中的碳化铁（渗碳体）进行化学反应，导致钢铁材料的脱碳，并引起微观结构的改变，产生细小的晶间裂缝。

1.5管线保温材料的腐蚀

（1) 锈蚀机制：绝缘涂层下的侵蚀是指涂敷有绝缘层的管线或装备外表面的一种侵蚀。外绝缘材料的一个主要特征是外部绝缘材料将形成一个封闭的、高湿度的空间，这将进一步加重混凝土的侵蚀。由于一般都会在隔热层外面包上一层镀锌钢板或者铝，所以在初期的锈蚀过程中，不易被察觉，等到发现时，往往是锈蚀非常严重，有的甚至已经出现了安全事故。保温层主要采用的是含氯、氟和硫化物等多种无机盐的无机物质；另外，隔热材料一般是疏松、多孔的，吸水性很大，当隔热层的外部防护被破坏后，隔热层将快速吸取外界水分，形成高湿侵蚀环境，加快其侵蚀。

（2) 易腐蚀设备及管道:动力锅炉装置室外管线

2氧腐蚀的原因及预防措施

2.1锅炉内部产生氧化腐蚀现象的成因

2.1.1 锅炉中的水温度

将锅炉内壁的腐蚀分成了两类：一类是化学侵蚀，一类是电化学腐蚀。其中，电解腐蚀主要是在靠近火源的那一面，而电解腐蚀则是在靠近水源的那一面。由于动力锅炉中的汽液供热系统是开放性的，所以要确保其运行的效果，首先要确保给水和回水的温度都达到规定的要求。

2.1.2锅炉用水实测酸碱度

锅炉内壁的酸性，将极大地影响到锅炉内部的金属，在运行时，有没有遭受到氧化的腐蚀。当这个数值足够大的时候，就会减弱。通常，当水蒸气 pH低于4时，则会受到较大程度的酸性湿气侵蚀，反之，当湿度 PH为4-7时，则会轻度侵蚀。另外，如果添加了 pH大于10的水分，并且没有完成氧气处理，则由于水蒸气的碱性太大，导致锅炉内的钢铁部分发生了腐蚀。

2.1.3 水体中的氧组分

在对锅炉进行注水时，首先要进行脱氧，其目的是为了防止在启动后，发生电化学反应，导致腐蚀。在常规操作下，锅炉要添加很多的水，如果没有经过任何处理，就会与水中的氧气进行电化学反应，从而对锅炉进行侵蚀。如果不能将氧气含量提高到0.1毫克/升以上，那么，它的使用寿命就会缩短，大约30年；当烟气中氧气含量超过8毫克/升时，会发生快速的腐蚀现象。

2.2防止锅炉氧化侵蚀的具体措施

2.2.1对湿度进行严格的控制

在实际控温时，应尽量减少出水温度，或尽量提高出口水温，以减少凝结水量。在使用过程中，可以在靠近锅炉的地方增加一根管道，通过机械能来缓解温度的问题。

2.2.2对水体酸碱度进行调控

从动力锅炉中喷出的水， pH应该在10-12范围内，而且在注水过程中要注意脱氧，这样才能减少由于氧气腐蚀所造成的一系列不良后果。在使用一些动力锅炉时，没有对相关的脱氧装置进行适当的设置，就算有了脱氧装置，它的使用结果也很难满足规定的需求，所以脱氧工作比较困难，而且在使用 pH时会遇到障碍。

2.2.3水中溶出的氧气方法

(1)化学脱氧法：在动力锅炉内加入化学脱氧剂，利用化学剂和水进行化学反应，减少水中的氧气含量。目前国内很多企业都采用了这种方式，但实际的运用却受到了一定的限制。

(2)分析式脱氧法：这种工艺具有经济性好、工艺简便等优点，可作为水中含氧组分的一种重要工艺。在实际的使用中，需要将无氧气体、固体物质与需要注射到动力锅炉的水充分地混合在一起，通过这种方式的介入，可以将水中的溶解氧成分，大部分地传递到无氧气体和固体的内部，从而大幅度地减少水中的溶解氧。

(3)热脱氧法：本发明的原理是对蒸气炉内的水蒸气进行加热，使水蒸气煮沸之后，使水里的氧气分子自然地挥发出来。然而，这种方式的弊端在于，如果没有足够的热能，有关企业将会增加投资，而没有足够的热能，其脱氧效果将会很差。

(4)减压脱氧：将水蒸气放入到动力锅炉中，在真空状态下，通过煮沸的方式，将水蒸气中的氧气除去。这种工艺在工业上使用，虽然取得了很好的去除效率，但由于工艺比较繁琐，一直没有得到广泛的使用。。

3 结束语

本文以锅炉系统的腐蚀机理和防泄漏管控措施进行总结，以保障装置“安、稳、长、满、优”运行，但由于引起锅炉系统泄漏的因素众多，本文只是进行了简单的探讨，要构建科学性、系统性、合理性的锅炉设备防泄漏管理体系，还需要进一步的研究，以提出更合理、科学、操作性强的改良措施。

参考文献：

[1] 夏长友. 工业锅炉停运期间的腐蚀问题.腐蚀与防护,1999.

[2] DL／T438-2016 《火力发电厂金属技术监督规程》.

[3]陈永明.锅炉氧腐蚀的原因及预防措施核心要点构架探析[J]. 中国设备工程,2023 (07):179-181.

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