论文部分内容阅读
论文摘要：火电厂锅炉给水系统包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、省煤器和疏水箱等。在给水系统中流动的水虽然比较纯净，但其中往往含有一定量的氧和二氧化碳，这两种气体常常是引起给水系统中金属腐蚀的主要因素。给水系统的腐蚀，会影响锅炉及热力系統的安全经济运行，发生在金属表面的均匀腐蚀，虽不致立即使运行发生故障，但会缩短热力设备的使用年限。给水系统的腐蚀产物若被带入锅炉，则会污染锅炉水，引起锅炉内部结垢和腐蚀，影响锅炉的安全运行。由于给水系统金属腐蚀的危害性很大，所以防止系统的金属腐蚀是一项重要的工作。在给水系统中发生的大都是电化学腐蚀，本文着重讲述给水系统腐蚀种类、机理、特征，以及给水系统金属腐蚀的防止。
火电厂给水系统包括汽轮机凝结水、加热器疏水的输送管道和加热设备，其中包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、省煤器和疏水箱等。在给水系统中流动着水，一般是比较纯净的，在这里通常不会因盐类从水中析出而在管壁上形成沉积物，可能发生的故障是金属的腐蚀。给水系统中各种设备和管道大都是碳钢制成的。金属腐蚀按其机理可分为电化学腐蚀和化学腐蚀两类。给水系统中的腐蚀都属于电化学腐蚀。 电化学腐蚀概论（1）原电池。锌棒溶解成Zn2+离子进入溶液，而溶液中的Cu2+析出在铜棒上。发生如下反应： 锌棒：Zn→Zn2++2e 铜棒：Cu2++2e →Cu （2）腐蚀微电池：在这个腐蚀电池中，Fe为阳极，H+为阴极。整个过程是由阳极过程和阴极过程组成的，其反应为： 阳极： Fe-2e → Fe2+ 阴极： 2H++2e→2H → H2↑ 金属遭到电化学腐蚀，大都是由于微电池作用的结果。给水系统中主要发生的腐蚀有溶解
氧腐蚀和二氧化碳腐蚀。这两种腐蚀均属于电化学腐蚀。
在给水系统中最易发生的是钢材受到水中溶解氧的腐蚀。给水中氧腐蚀属于电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池。阳极Fe-2e→Fe2+，阴极O2+2H2O+4e→4OH-。在这里溶解氧起阴极去极化作用，是引起铁腐蚀的因素。这种腐蚀称为氧去极化腐蚀，或简称氧腐蚀。腐蚀特征为：局部腐蚀或溃疡腐蚀，在钢铁表面形成许多小型鼓包，颜色由黄褐色到砖红色不等。 腐蚀部位：在给水系统中会发生氧腐蚀的部位，决定于水中溶解氧的含量和设备的运行条件。通常，最易发生氧腐蚀的部位为给水管道、省煤器、疏水系统和补给水输送管道。凝结水系统不易发生氧腐蚀。
二氧化碳腐蚀原理：当水中有游离CO2存在时，水呈酸性，反应见下式：CO2+H2O=H++HCO3-，由于水中H+含量的增多，H+就会得到电子而生成氢气，其反应为：2H++2e=H2↑。铁则失去电子而被腐蚀，其反应为：Fe =Fe2++2e。 二氧化碳溶于水中虽然只呈弱酸性，但随着反应的进行，消耗掉的氢离子会被弱酸继续电离所补充，因此pH值就会维持在一个较低的范围内，直至所有的弱酸电离完毕。腐蚀特征：游离CO2腐蚀产物都是易溶的，在金属表面不易形成保护膜，所以腐蚀特征是金属均匀地变薄，这种腐蚀会使大量铁的产物带入锅内，引起锅内结垢和腐蚀。腐蚀部位：在热力系统中最容易发生游离CO2腐蚀的部位是凝结水系统、疏水系统，这些部位会发生游离CO2腐蚀，除氧后的设备中也会发生游离CO2腐蚀。
为了防止给水系统金属的腐蚀，通常采用的方法是除掉给水中的溶解氧，并且提高给水的PH值。使用这种方法时，常在给水中加入氨和联氨。给水除氧通常采用热力除氧和化学除氧两种方法。（1） 给水热力除氧原理：依据亨利定律，任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压成正比。在敞口设备中将水温升高时，各种气体在此水中的溶解度将下降，这是因为随着温度的升高，气水界面上的水蒸气分压增大和其他气体的分压降低的缘故。当水温达到沸点时，它就不再具有溶解气体的能力，因为此时气水界面上的水蒸气的压力和外界压力相等，其他气体的分压都为零，各种气体均不溶于水。所以，水温升至沸点会促使水中原有的各种溶解气体都分离出来，这就是热力除氧所依据的原理。热力除氧不仅可以去除水中的氧还可以去除水中其他的各种溶解气体。因此热力除氧器也可称为热力除气器。热力除氧器按照其进水方式的不同，可以分为混合式和过热式的两类。热力除氧器按其工作压力不同分为真空式、大气式和高压式。按其结构分为淋水盘式、喷雾填料式。除氧器的除氧效果是否良好，决定于设备的结构和运行工况。水应加热至沸点，解吸出来的气体应能通畅地排走，送人的补给水量应稳定，并列运行的各台除氧器负荷应均匀。（2）给水化学除氧原理：化学除氧主要是通过加入联氨来实现的。联氨是一种还原剂，特别是在碱性溶液中，它是一种很强的还原剂，可将水中的溶解氧还原：N2H4+O2→N2+2H2O。联氨除氧的合理条件为：150℃以上的温度，PH值为9～11的碱性介质和适当的N2H4过剩量。 2.调节给水PH值：调节PH值为8.8～9.3范围是最好的给水PH值。主要通过加氨来实现 原理：氨溶于水称为氨水，呈碱性，其反应如下：NH3+H2O→NH4OH.我厂目前采用的就是氨和联氨联合处理方法。联氨具有挥发性、有毒、易燃烧，所以在保存、输送、化验各方面一定注意安全，严格按照操作规程执行。除了使用联氨以外，还有应用催化联氨进行除氧的。还有一些有机除氧剂，如碳酰肼、肟类除氧剂、异抗坏血酸、羟胺类化合物。 为了防止给水对金属的侵蚀性，除了消除其含氧量外，还必须调节给水的PH值。因为随着水的PH值增大，钢铁的腐蚀明显减少。调节给水PH值的方法是在给水中加氨或胺。给水加氨处理原理：氨溶于水称为氨水，呈碱性其反应式为NH3+H2O→NH4OH，给水PH值过低的原因是它含有游离CO2，所以加NH3就相当于用氨水的碱性来中和碳酸的酸性。NH4OH+H2CO3→NH4HCO3+ H2O， NH4OH+ NH4HCO3→（NH4）2CO3+ H2O.氨是一种受热不会分解并易挥发的物质，被中和的CO2也是挥发性的物质。但这两种物质的分配系数有很大的差别，CO2的分配系数远远大于氨的分配系数。用氨处理时会出现某些地方NH3过多，而另一些地方NH3过少的矛盾，因此不能用氨处理作为解决给水因含有游离CO2而PH值过低的唯一措施，应该首先尽可能地降低给水中的碳酸盐含量，再进行加氨处理才有好的效果。氨处理使用的药品有液氨，氨水等。因为NH3有挥发性，不论在热力系统的哪一部位都可使整个系统有氨。通常把氨水或液氨加在补给水、给水或凝结水中，也可将氨和联氨一起加在除氧器出口的给水中。不同机组所要求的PH值范围有差异，所以加氨量要根据运行调整试验来确定。多年的运行经验证明，用氨调节给水的PH值，其效果是比较好的。使用自动调节系统加氨处理，给水基本上可以维持在规定的PH值范围内，在减轻热力系统金属腐蚀的同时，还由于水汽系统中的含铁量和含铜量的降低，而减少了锅炉内沉积物的量。
给水系统的腐蚀，会影响锅炉及热力系统的安全经济运行。比如省煤器因腐蚀而穿孔和给水泵叶轮的腐蚀损伤等，都会造成事故停炉，发生在金属表面的均匀腐蚀，虽不致立即使运行发生故障，但会使热力设备提前报废，缩短其使用年限。给水系统的腐蚀产物若被带入锅炉，则会污染锅炉水，引起锅炉内部结垢和腐蚀，影响锅炉的安全运行。由于给水系统金属腐蚀的危害性很大，所以防止系统的金属腐蚀是一项重要的工作。为了防止给水系统的金属腐蚀，除了加氨和联氨降低给水溶解氧和二氧化碳腐蚀外，保证给水水质也是至关重要的。保证给水水质的方法有：（1）减少热力系统的水、汽损失，降低补给水量;（2）采用合理的和先进的水处理工艺，制备优良的锅炉补给水;（3）防止凝汽器泄漏，避免凝结水污染。（4）对给水和凝结水系统采取有效的防腐措施，减少热力系统的腐蚀;（5）作好停备用保护工作，减轻热力系统的腐蚀。为了获得良好的给水水质，作为化验员的我，日常监督以下给水项目（1）硬度。目的是防止锅炉给水系统生成钙、镁水垢，并且减少炉内磷酸鹽处理的加药量， 避免在锅炉水中产生大量水渣。（2）油。给水中有油，进入炉内后会附着在炉管管壁上并受热分解，危及锅炉安全。在锅水中吸附水渣而形成漂浮态，促进泡沫生成，引起蒸汽质量劣化。含油的细小水滴被蒸汽携带到过热器，会导致过热器管生成沉积物而损坏。（3）溶解氧。目的是为了防止给水系统和省煤器发生溶解氧腐蚀，同时也为了监督除氧器的除氧效果。（4）联胺。监督给水中的过剩联胺量，保证除氧效果，并消除因发生给水泵不严密等异常情况而偶然漏入给水中的溶解氧。（5）pH值。为了防止给水系统的腐蚀，保证一定的碱性范围，而又不使含氨量过多必须监督pH值。（6）总CO2。防止系统中铁、铜腐蚀产物增大。（7）全铁、全铜。防止炉管生成铁垢、铜垢，监督全铁、全铜，也是评价热力系统腐蚀情况的依据之一。发现异常，及时汇报，及时调整，确保给水水质良好，最大限度减少给水系统的腐蚀，确保机组安全稳定运行。
参考文献：1、中华人民共和国国家标准。GB12145—-89.火力发电机组及蒸汽动力设备质量标准。北京：中国标准出版社
2、水利电力部。化学监督制度。北京：水利电力出版社，1988
3、山西省电力工业局。电厂化学设备运行。中国电力出版社
4、武汉水水利电力大学。热力发电厂水处理，北京，中国电力出版社，1996
火电厂给水系统包括汽轮机凝结水、加热器疏水的输送管道和加热设备，其中包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、省煤器和疏水箱等。在给水系统中流动着水，一般是比较纯净的，在这里通常不会因盐类从水中析出而在管壁上形成沉积物，可能发生的故障是金属的腐蚀。给水系统中各种设备和管道大都是碳钢制成的。金属腐蚀按其机理可分为电化学腐蚀和化学腐蚀两类。给水系统中的腐蚀都属于电化学腐蚀。 电化学腐蚀概论（1）原电池。锌棒溶解成Zn2+离子进入溶液，而溶液中的Cu2+析出在铜棒上。发生如下反应： 锌棒：Zn→Zn2++2e 铜棒：Cu2++2e →Cu （2）腐蚀微电池：在这个腐蚀电池中，Fe为阳极，H+为阴极。整个过程是由阳极过程和阴极过程组成的，其反应为： 阳极： Fe-2e → Fe2+ 阴极： 2H++2e→2H → H2↑ 金属遭到电化学腐蚀，大都是由于微电池作用的结果。给水系统中主要发生的腐蚀有溶解
氧腐蚀和二氧化碳腐蚀。这两种腐蚀均属于电化学腐蚀。
在给水系统中最易发生的是钢材受到水中溶解氧的腐蚀。给水中氧腐蚀属于电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池。阳极Fe-2e→Fe2+，阴极O2+2H2O+4e→4OH-。在这里溶解氧起阴极去极化作用，是引起铁腐蚀的因素。这种腐蚀称为氧去极化腐蚀，或简称氧腐蚀。腐蚀特征为：局部腐蚀或溃疡腐蚀，在钢铁表面形成许多小型鼓包，颜色由黄褐色到砖红色不等。 腐蚀部位：在给水系统中会发生氧腐蚀的部位，决定于水中溶解氧的含量和设备的运行条件。通常，最易发生氧腐蚀的部位为给水管道、省煤器、疏水系统和补给水输送管道。凝结水系统不易发生氧腐蚀。
二氧化碳腐蚀原理：当水中有游离CO2存在时，水呈酸性，反应见下式：CO2+H2O=H++HCO3-，由于水中H+含量的增多，H+就会得到电子而生成氢气，其反应为：2H++2e=H2↑。铁则失去电子而被腐蚀，其反应为：Fe =Fe2++2e。 二氧化碳溶于水中虽然只呈弱酸性，但随着反应的进行，消耗掉的氢离子会被弱酸继续电离所补充，因此pH值就会维持在一个较低的范围内，直至所有的弱酸电离完毕。腐蚀特征：游离CO2腐蚀产物都是易溶的，在金属表面不易形成保护膜，所以腐蚀特征是金属均匀地变薄，这种腐蚀会使大量铁的产物带入锅内，引起锅内结垢和腐蚀。腐蚀部位：在热力系统中最容易发生游离CO2腐蚀的部位是凝结水系统、疏水系统，这些部位会发生游离CO2腐蚀，除氧后的设备中也会发生游离CO2腐蚀。
为了防止给水系统金属的腐蚀，通常采用的方法是除掉给水中的溶解氧，并且提高给水的PH值。使用这种方法时，常在给水中加入氨和联氨。给水除氧通常采用热力除氧和化学除氧两种方法。（1） 给水热力除氧原理：依据亨利定律，任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压成正比。在敞口设备中将水温升高时，各种气体在此水中的溶解度将下降，这是因为随着温度的升高，气水界面上的水蒸气分压增大和其他气体的分压降低的缘故。当水温达到沸点时，它就不再具有溶解气体的能力，因为此时气水界面上的水蒸气的压力和外界压力相等，其他气体的分压都为零，各种气体均不溶于水。所以，水温升至沸点会促使水中原有的各种溶解气体都分离出来，这就是热力除氧所依据的原理。热力除氧不仅可以去除水中的氧还可以去除水中其他的各种溶解气体。因此热力除氧器也可称为热力除气器。热力除氧器按照其进水方式的不同，可以分为混合式和过热式的两类。热力除氧器按其工作压力不同分为真空式、大气式和高压式。按其结构分为淋水盘式、喷雾填料式。除氧器的除氧效果是否良好，决定于设备的结构和运行工况。水应加热至沸点，解吸出来的气体应能通畅地排走，送人的补给水量应稳定，并列运行的各台除氧器负荷应均匀。（2）给水化学除氧原理：化学除氧主要是通过加入联氨来实现的。联氨是一种还原剂，特别是在碱性溶液中，它是一种很强的还原剂，可将水中的溶解氧还原：N2H4+O2→N2+2H2O。联氨除氧的合理条件为：150℃以上的温度，PH值为9～11的碱性介质和适当的N2H4过剩量。 2.调节给水PH值：调节PH值为8.8～9.3范围是最好的给水PH值。主要通过加氨来实现 原理：氨溶于水称为氨水，呈碱性，其反应如下：NH3+H2O→NH4OH.我厂目前采用的就是氨和联氨联合处理方法。联氨具有挥发性、有毒、易燃烧，所以在保存、输送、化验各方面一定注意安全，严格按照操作规程执行。除了使用联氨以外，还有应用催化联氨进行除氧的。还有一些有机除氧剂，如碳酰肼、肟类除氧剂、异抗坏血酸、羟胺类化合物。 为了防止给水对金属的侵蚀性，除了消除其含氧量外，还必须调节给水的PH值。因为随着水的PH值增大，钢铁的腐蚀明显减少。调节给水PH值的方法是在给水中加氨或胺。给水加氨处理原理：氨溶于水称为氨水，呈碱性其反应式为NH3+H2O→NH4OH，给水PH值过低的原因是它含有游离CO2，所以加NH3就相当于用氨水的碱性来中和碳酸的酸性。NH4OH+H2CO3→NH4HCO3+ H2O， NH4OH+ NH4HCO3→（NH4）2CO3+ H2O.氨是一种受热不会分解并易挥发的物质，被中和的CO2也是挥发性的物质。但这两种物质的分配系数有很大的差别，CO2的分配系数远远大于氨的分配系数。用氨处理时会出现某些地方NH3过多，而另一些地方NH3过少的矛盾，因此不能用氨处理作为解决给水因含有游离CO2而PH值过低的唯一措施，应该首先尽可能地降低给水中的碳酸盐含量，再进行加氨处理才有好的效果。氨处理使用的药品有液氨，氨水等。因为NH3有挥发性，不论在热力系统的哪一部位都可使整个系统有氨。通常把氨水或液氨加在补给水、给水或凝结水中，也可将氨和联氨一起加在除氧器出口的给水中。不同机组所要求的PH值范围有差异，所以加氨量要根据运行调整试验来确定。多年的运行经验证明，用氨调节给水的PH值，其效果是比较好的。使用自动调节系统加氨处理，给水基本上可以维持在规定的PH值范围内，在减轻热力系统金属腐蚀的同时，还由于水汽系统中的含铁量和含铜量的降低，而减少了锅炉内沉积物的量。
给水系统的腐蚀，会影响锅炉及热力系统的安全经济运行。比如省煤器因腐蚀而穿孔和给水泵叶轮的腐蚀损伤等，都会造成事故停炉，发生在金属表面的均匀腐蚀，虽不致立即使运行发生故障，但会使热力设备提前报废，缩短其使用年限。给水系统的腐蚀产物若被带入锅炉，则会污染锅炉水，引起锅炉内部结垢和腐蚀，影响锅炉的安全运行。由于给水系统金属腐蚀的危害性很大，所以防止系统的金属腐蚀是一项重要的工作。为了防止给水系统的金属腐蚀，除了加氨和联氨降低给水溶解氧和二氧化碳腐蚀外，保证给水水质也是至关重要的。保证给水水质的方法有：（1）减少热力系统的水、汽损失，降低补给水量;（2）采用合理的和先进的水处理工艺，制备优良的锅炉补给水;（3）防止凝汽器泄漏，避免凝结水污染。（4）对给水和凝结水系统采取有效的防腐措施，减少热力系统的腐蚀;（5）作好停备用保护工作，减轻热力系统的腐蚀。为了获得良好的给水水质，作为化验员的我，日常监督以下给水项目（1）硬度。目的是防止锅炉给水系统生成钙、镁水垢，并且减少炉内磷酸鹽处理的加药量， 避免在锅炉水中产生大量水渣。（2）油。给水中有油，进入炉内后会附着在炉管管壁上并受热分解，危及锅炉安全。在锅水中吸附水渣而形成漂浮态，促进泡沫生成，引起蒸汽质量劣化。含油的细小水滴被蒸汽携带到过热器，会导致过热器管生成沉积物而损坏。（3）溶解氧。目的是为了防止给水系统和省煤器发生溶解氧腐蚀，同时也为了监督除氧器的除氧效果。（4）联胺。监督给水中的过剩联胺量，保证除氧效果，并消除因发生给水泵不严密等异常情况而偶然漏入给水中的溶解氧。（5）pH值。为了防止给水系统的腐蚀，保证一定的碱性范围，而又不使含氨量过多必须监督pH值。（6）总CO2。防止系统中铁、铜腐蚀产物增大。（7）全铁、全铜。防止炉管生成铁垢、铜垢，监督全铁、全铜，也是评价热力系统腐蚀情况的依据之一。发现异常，及时汇报，及时调整，确保给水水质良好，最大限度减少给水系统的腐蚀，确保机组安全稳定运行。
参考文献：1、中华人民共和国国家标准。GB12145—-89.火力发电机组及蒸汽动力设备质量标准。北京：中国标准出版社
2、水利电力部。化学监督制度。北京：水利电力出版社，1988
3、山西省电力工业局。电厂化学设备运行。中国电力出版社
4、武汉水水利电力大学。热力发电厂水处理，北京，中国电力出版社，1996