锅炉结垢与腐蚀的成因及防范措施
锅炉结垢与腐蚀的成因及防措施
【摘要】在锅炉运行中，锅炉的结垢和腐蚀会给锅炉安全运行带来很大影响，所以了解锅炉结垢和腐蚀的成因，尽量去规避这些问题带来的危害是十分必要的。本文通过分析结垢和腐蚀的危害及产生原因，寻找相应的防措施，为促进锅炉的安全运行提供了很好的参考。
【关键词】锅炉；结垢；腐蚀；危害；成因；防措施
1.前言
锅炉的结垢和腐蚀是锅炉维护和检修中应重点关注的问题，因为结垢和腐蚀会给锅炉带来的各种问题，不仅威胁到锅炉的安全运行，而且大大增加锅炉的维护和检修成本，缩短锅炉的使用寿命。对于锅炉的结垢和腐蚀问题，我们应深入分析其产生的原因，及时采取有效防措施，为锅炉的安全、节能、经济运行提供有力保障。
2.锅炉结垢
2.1结垢的危害
（1）影响传热效果由于水垢的导热系数只有钢材的几十分之一，锅炉受热面结水垢必然造成传热效率降低。据估算锅炉受热面水垢厚度每增加1mm，传热效率即降低 5%以上。
（2）影响安全运行锅炉的受热面温度一般要比炉水的温度高六到十度左右,但是水垢的存在，会使受热面的温度升高，金属过热产生蠕变,从而导致金属鼓包甚至爆破，严重影响锅炉的安全运行。
（3）增加大气污染锅炉受热面结垢必然导致热效率下降，要保证锅炉出力必须加大燃料的用量，燃料特别是煤的用量增加，会增加大气污染，影响空气质量。
（4）破坏水循环受热面特别是水冷壁管、对流管等部结垢，会影响正常的锅炉水汽循环，造成循环阻滞，破坏正常的水循环。
2.2. 结垢的原因
（1）碳酸盐、硫酸盐水垢
碳酸盐、硫酸盐水垢形成的原因是由于锅炉给水中存在钙、镁盐类，其重碳酸盐在高温锅水中会转化为碳酸盐，碳酸盐、硫酸盐等溶解度随温度的升高而降低，到一定程度会析出水垢。碳酸盐水垢，一般是在受热比较不强烈的地方形成的；硫酸盐水垢则一般在高温状态下发生沉淀，常发生在受热比较强烈的受热面上，在锅炉的水冷壁管以及对流管束中很常见。
（2）硅酸盐水垢
硅酸盐水垢的化学成分主要是铝、铁的硅酸化合物，其化学结构较为复杂，这种水垢质地最硬，并且导热性非常差，所以其危害最大，一般在锅炉热负荷高的炉管中形成。
（3）氧化铁水垢
氧化铁水垢的主要成分是铁的化合物，锅炉在正常运行情况下，水中氧含量很低,不会对锅炉造成氧腐蚀。但如果水中溶氧量增加, 就可能使金属表面产生氧腐蚀，生成氧化铁产物溶解在锅炉水中，并在高温作用下，逐渐形成氧化铁水垢。
2.3 结垢的防措施
为保证锅炉不结水垢必须加强锅炉的水处理工作,通常采取的措施包括以下几个方面：
（1）原水的预处理
在原水使用前应先进行沉淀、过滤、凝聚等净化处理，对于硬度高、碱度高的水可采用石灰软化法，对硬度高、碱度低的水可采用石灰-纯碱软化法，而对硬度低、碱度高的负硬水则可采用石灰-石膏处理法。
（2）锅外水处理
锅外水处理包括除氧处理和软化处理。原水中往往溶解有氧、二氧化碳等气体，这些易使锅炉发生腐蚀。工业锅炉一般采用热力除氧，即利用引入具有一定压力的蒸汽将水加热至沸腾，水中的氧因溶解度减少而逸出。再将逸出的氧随少量凝结的蒸汽一起排出，以降低给水中含氧量。对于水中Ca2+、Mg2+等有害离子常采用离子交换进行软化，基本原理是原水流经阳离子交换剂时，被交换剂吸附，而交换剂中的可交换离子(Na+或H+)则溶入水中，从而除去了水中钙、镁离子，使水得到了软化。
( 2) 锅加药处理
直接向炉加入化学药品,通过化学药品与炉水中的离子发生反应产生流动性水渣，再通过排污的方法及时排出。此方法适用于小型低压锅炉锅水处理。常使用的化学药品包括：有机胶体、碳酸钠和磷酸三钠以及氢氧化钠等。
( 3) 合理操作锅炉排污
锅炉在运行过程中,因蒸汽不断蒸发，水变少，导致锅炉溶解固形物浓度不断升高，逐渐析出沉淀，在长期高温作用下会累积结成水垢。因此我们必须定期对锅炉水进行排污，尽量减少水垢产生。
3 锅炉腐蚀
3.1 腐蚀的危害
锅炉发生腐蚀会使金属的有效厚度减薄，破坏了金属部金相组织，金属的
力学性能变差，承压能力降低，造成锅炉的使用寿命缩短，以至提前报废。锅炉腐蚀有时可能造成炉管穿孔泄漏，甚至发生锅炉爆炸等严重事故，严重威胁人身和设备安全。
3.2 腐蚀的原因
3.2.1水侧腐蚀
（1）溶解氧腐蚀
钢材最容易受到水中溶解氧的腐蚀。钢铁氧腐蚀属于电化学腐蚀,铁和氧形成两个电极,形成腐蚀电池,铁在电池中不断的失电子，氧不断得到电子,所以铁是阳极,氧是阴极，铁不断被消耗，不断被腐蚀，形成溶解氧腐蚀。
（2）游离二氧化碳腐蚀
水中能够溶解二氧化碳，生成碳酸,使水呈酸性,水中的氢离子的浓度不断增大发生氢去极化腐蚀。二氧化碳腐蚀,从腐蚀电池角度来看, 是氢的去极化腐蚀。温度升高会使碳酸电离出来的氢离子更多，更容易造成腐蚀。
（3）沉积物下腐蚀
锅炉部的金属表面存在结垢时,结垢底下易发生腐蚀,这种腐蚀称为沉积物下腐蚀，其主要包括：酸性腐蚀和碱性腐蚀。酸性腐蚀是当水中含有较多的氯化镁和氯化钙时，沉积物中的氯化镁、氯化钙与锅水发生反应形成氢氧化镁和氢氧化钙以及盐(HCl)，使pH值下降，对钢材形成酸腐蚀。碱性腐蚀是水中含有氢氧化钠的时候，且锅水的pH值大于13时，金属壁的氧化保护膜被NaOH溶解，电化学腐蚀加剧，就会发生碱性腐蚀。
3.2.2 烟气侧腐蚀
灰致腐蚀，在高温条件下,锅炉中的炉灰形成低熔点的化合物,在锅炉炉管表面凝结形成熔融层,这样就会使原有的氧化层保护膜失效,从而造成炉管材料
的氧化腐蚀。露点腐蚀，燃烧生成SO2，SO3,当换热面的外表面温度低于烟气露点温度时，在换热面上就会形成硫酸雾露珠，导致换热面腐蚀。
3.3 腐蚀的防措施
（1）给水的处理
给水中溶解氧、铁离子浓度比较高以及pH值偏低时都会造成锅炉的腐蚀，所以给水必须使溶解氧含量最低，pH值应不低于7，而且应该尽量控制铁离子浓度。当锅炉在停炉一段时间后重新工作时，如果凝结水中水的颜色是黄色，那么需要将锅炉水排干净直至铁离子的浓度达到标准要求。
（2）保持锅水水质合格
锅炉水中一般含有过高的氯离子，当pH值过高或过低时都会增加腐蚀。在锅炉运行中合理排污，使锅炉水维持一定的pH值，保证锅炉水质的合格，防止结垢的同时利于防腐。
（3）防止垢下腐蚀
一是防止金属表面沉积物的形成。二防止铁的腐蚀的产生，保证水质，合理排污。三锅炉在运行期间定期清洗，去除管壁上因腐蚀而生成的物质。（4）在金属表面形成保护膜
保持锅炉正常的pH值，使金属表面形成致密的保护膜，尤其是对新安装的锅炉，好的开始对金属表面的保护膜的形成至关重要。
（5）高温腐蚀防护
首先要防止水冷壁管、对流管的高温腐蚀。可以通过改善燃烧条件，控制管壁温度以及加风等措施进行保护；其次要防止过热器对流受热面烟侧的高温腐蚀，可以对热气参数进行限制以及将蒸汽出口处放在温度不是特别高的部位。
（6）低温腐蚀防护
主要是为避免锅炉尾部受热面的低温硫腐蚀，可以采用提高炉膛温度降低
过量空气系数，在燃料中添加硫的中和剂以及采用耐腐蚀的材料等措施。（7）停炉保养
锅炉在停炉时应做好保养工作，防止锅炉部的腐蚀物促进锅炉进一步腐蚀。
4 结束语
结垢和腐蚀对于锅炉的安全经济运行危害非常大,因为它的隐蔽性特征,容易被忽视，但是由于结垢和腐蚀而导致的锅炉安全事故却占很大一个比例。只有了解结垢和腐蚀产生的原因，找到解决的方法，通过采取相应的措施避免结垢和腐蚀的产生，才能从根本上确保锅炉安全、经济的运行。
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