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一、下脚圈损坏的几个原因
1、下脚圈内沉积水垢、泥渣,造成沉积物下腐蚀,这是下脚圈内部腐蚀的重要因素。立式锅炉容量较小,一些单位对水质不做处理或采用炉内加药处理。水被加热后,不断蒸发、浓缩、含盐量浓度增大,达到饱和后便析出沉淀。另外锅筒、炉胆上的水垢脱落后,也会在锅炉最底处的下脚圈内堆积,形成垢渣。在正常情况下,锅炉金属表面有一层Fe3O4膜,具有良好的保护性能,锅炉可以不遭到腐蚀。但是如果Fe3O4保护膜遭到破坏,那么金属表面就非常容易受到腐蚀。锅炉水的PH值对Fe3O4膜有很大影响。在PH<8时,H+浓度大,不易在金属表面形成保护膜;当PH>13时,Fe3O4保护膜与碱反应而遭到破坏。其反应如下:
Fe3O4+4NaOH→2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O
在一般运行条件下,锅炉炉水的PH值保持在9~11之间,腐蚀速度很慢。但在有沉积物的下脚圈内,沉积物下面的水会不断蒸发浓缩,各种腐蚀性介质浓度增高,促使腐蚀速度加快。
沉积物下腐蚀有两种情况:
①酸性腐蚀。当锅炉炉水的PH值较低,且含有MgCI2、CaCI2类物质时就会在沉积物下发生如下反应:
MgCI2+2H2O→Mg(OH)2↓+2HCI
CaCI2+2H2O→Ca(OH)2↓+2HCI
盐酸是一种强酸,H+浓度大,H+是一种去极化剂,其电化反应为:阳极:Fe—2e→Fe++阴极:2H++2e→2H→H2↑,这就是沉积物下酸性腐蚀的过程。
②碱性腐蚀。如果锅炉中有游离的NaOH,那么在沉积物下会因炉水浓缩而形成很高浓度的OH-,发生碱性腐蚀。NaOH在电化学腐蚀中的作用可用下式表达:
3Fe+nNaOH+4H2O→Fe3O4+4H2+nNaOH
同时,铁离子与氢氧根发生如下反应:Fe+++2OH-→Fe(OH)2
由于上述原因,加之下脚处的应力集中,金属更易遭到腐蚀,使疲劳破坏加剧。
2、排污管结构设计不合理或排污操作不当。有些锅炉排污管不在最低位置或管端伸入过长,排污时,不能将下脚圈内垢渣排净;有的司炉工排污盲目操作,排污效果很差,甚至有的锅炉长期不排污,致使下脚圈内堆积大量垢渣,并生成二次水垢产生垢下腐蚀。有的单位,汽炉改成水炉后,将排污管改为回水管,使锅炉无法排污。
3、下脚圈外侧腐蚀。有些锅炉安装在潮湿的锅炉房内,有些锅炉下脚圈直接放在锅炉基础上,有的在锅炉灰坑内加水,使下脚圈外侧发生腐蚀。下脚圈一般都处在炉排下部,表面温度较低。当等于或低于空气中水蒸汽的分压P H2O 相对应的饱和温度时,空气中的水蒸汽就会部分地凝结在金属表面 (即结露现象)。燃料燃烧时,燃料中的硫生成二氧化硫,其中一部分再氧化成三氧化硫。当三氧化硫和水蒸汽燃烧后,便结合成硫酸,严重地腐蚀锅炉金属。反应如下:
SO3+H2O→H2SO4
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
另外,煤中黄铁矿(FeS2)受热分解成硫化亚铁和硫原子。
FeS2→FeS+S 硫化亚铁又缓慢氧化,生成黑色磁性氧化铁。
3FeS+5O2→Fe3O4+3SO3
由此看来,下脚圈外侧腐蚀也是比较严重的,必须引起足够的重视。
二、预防下脚圈损坏的措施
1、水处理工作要加强,这是防止下脚圈内部腐蚀的重要因素。立式锅炉容量一般小于等于1T/h,可采用炉内加药办法进行水处理,但方法要行之有效。水质应达到标准要求。有条件的,尽可能采用炉外水处理。炉内加药时,最好将药加入贮水池(箱)内,搅拌均匀,待药渣沉淀后向锅炉上水,这样可以减少下脚圈内沉积物堆积。
2、排污操作要得当。排污要在低负荷时进行,不必降压,有的司炉工将工作压力降为0.1~0.2MPa后才排污,这样做会使垢渣不易被排除。从实际检查看,下脚圈内的垢渣只有排污阀附近能排净,而其它部位仍有垢渣堆积现象,除操作原因外,还应从设计上考虑。因此,建议设计、改造、修理时,将排污管增加到两个或三个,并且排污管应设置在最低位置,管端不得伸入下脚圈内。排污阀不应采用一般截止阀,而应当采用闸阀、扇形阀或斜截止阀。这样排污阻力小,效果好。
3、避免锅炉底部受潮,这是减少下脚圈外侧腐蚀的主要因素。锅炉房应保持干燥不潮湿。特别是安装时,下脚圈不应直接放在基础上。锅炉底部应焊有支座,这样既可防潮,又便于检查、检修。还有要注意的是从炉堂内耙出的煤灰渣不应直接加水(需水封除外)冷却,否则形成的酸雾(硫酸和碳酸)对下脚圈外侧也会造成腐蚀。所以应把炉堂内耙出的煤灰渣及时清出锅炉房外,再加水冷却。
三、结束语
近年来,随着市场经济迅速发展,个体、私营企业不断增多,使用小型立式锅炉数量也逐渐增加。由于一些企业主法制观念淡薄,安全意识差,认为小型立式锅炉使用压力低,不会发生爆炸。因此,不重视对锅炉的综合管理工作,甚至有的司炉操作人员未经培训持证。立式锅炉其下脚圈处是薄弱部位,工作条件最差,而锅炉下脚圈的损坏又不易被发现。据统计在立式锅炉爆炸事故中,大多从下脚处撕开,锅炉冲天而起。因此在立式锅炉的运行管理、检验等工作中,应当对立式锅炉下脚圈的损坏引起足够的重视。
1、下脚圈内沉积水垢、泥渣,造成沉积物下腐蚀,这是下脚圈内部腐蚀的重要因素。立式锅炉容量较小,一些单位对水质不做处理或采用炉内加药处理。水被加热后,不断蒸发、浓缩、含盐量浓度增大,达到饱和后便析出沉淀。另外锅筒、炉胆上的水垢脱落后,也会在锅炉最底处的下脚圈内堆积,形成垢渣。在正常情况下,锅炉金属表面有一层Fe3O4膜,具有良好的保护性能,锅炉可以不遭到腐蚀。但是如果Fe3O4保护膜遭到破坏,那么金属表面就非常容易受到腐蚀。锅炉水的PH值对Fe3O4膜有很大影响。在PH<8时,H+浓度大,不易在金属表面形成保护膜;当PH>13时,Fe3O4保护膜与碱反应而遭到破坏。其反应如下:
Fe3O4+4NaOH→2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O
在一般运行条件下,锅炉炉水的PH值保持在9~11之间,腐蚀速度很慢。但在有沉积物的下脚圈内,沉积物下面的水会不断蒸发浓缩,各种腐蚀性介质浓度增高,促使腐蚀速度加快。
沉积物下腐蚀有两种情况:
①酸性腐蚀。当锅炉炉水的PH值较低,且含有MgCI2、CaCI2类物质时就会在沉积物下发生如下反应:
MgCI2+2H2O→Mg(OH)2↓+2HCI
CaCI2+2H2O→Ca(OH)2↓+2HCI
盐酸是一种强酸,H+浓度大,H+是一种去极化剂,其电化反应为:阳极:Fe—2e→Fe++阴极:2H++2e→2H→H2↑,这就是沉积物下酸性腐蚀的过程。
②碱性腐蚀。如果锅炉中有游离的NaOH,那么在沉积物下会因炉水浓缩而形成很高浓度的OH-,发生碱性腐蚀。NaOH在电化学腐蚀中的作用可用下式表达:
3Fe+nNaOH+4H2O→Fe3O4+4H2+nNaOH
同时,铁离子与氢氧根发生如下反应:Fe+++2OH-→Fe(OH)2
由于上述原因,加之下脚处的应力集中,金属更易遭到腐蚀,使疲劳破坏加剧。
2、排污管结构设计不合理或排污操作不当。有些锅炉排污管不在最低位置或管端伸入过长,排污时,不能将下脚圈内垢渣排净;有的司炉工排污盲目操作,排污效果很差,甚至有的锅炉长期不排污,致使下脚圈内堆积大量垢渣,并生成二次水垢产生垢下腐蚀。有的单位,汽炉改成水炉后,将排污管改为回水管,使锅炉无法排污。
3、下脚圈外侧腐蚀。有些锅炉安装在潮湿的锅炉房内,有些锅炉下脚圈直接放在锅炉基础上,有的在锅炉灰坑内加水,使下脚圈外侧发生腐蚀。下脚圈一般都处在炉排下部,表面温度较低。当等于或低于空气中水蒸汽的分压P H2O 相对应的饱和温度时,空气中的水蒸汽就会部分地凝结在金属表面 (即结露现象)。燃料燃烧时,燃料中的硫生成二氧化硫,其中一部分再氧化成三氧化硫。当三氧化硫和水蒸汽燃烧后,便结合成硫酸,严重地腐蚀锅炉金属。反应如下:
SO3+H2O→H2SO4
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
另外,煤中黄铁矿(FeS2)受热分解成硫化亚铁和硫原子。
FeS2→FeS+S 硫化亚铁又缓慢氧化,生成黑色磁性氧化铁。
3FeS+5O2→Fe3O4+3SO3
由此看来,下脚圈外侧腐蚀也是比较严重的,必须引起足够的重视。
二、预防下脚圈损坏的措施
1、水处理工作要加强,这是防止下脚圈内部腐蚀的重要因素。立式锅炉容量一般小于等于1T/h,可采用炉内加药办法进行水处理,但方法要行之有效。水质应达到标准要求。有条件的,尽可能采用炉外水处理。炉内加药时,最好将药加入贮水池(箱)内,搅拌均匀,待药渣沉淀后向锅炉上水,这样可以减少下脚圈内沉积物堆积。
2、排污操作要得当。排污要在低负荷时进行,不必降压,有的司炉工将工作压力降为0.1~0.2MPa后才排污,这样做会使垢渣不易被排除。从实际检查看,下脚圈内的垢渣只有排污阀附近能排净,而其它部位仍有垢渣堆积现象,除操作原因外,还应从设计上考虑。因此,建议设计、改造、修理时,将排污管增加到两个或三个,并且排污管应设置在最低位置,管端不得伸入下脚圈内。排污阀不应采用一般截止阀,而应当采用闸阀、扇形阀或斜截止阀。这样排污阻力小,效果好。
3、避免锅炉底部受潮,这是减少下脚圈外侧腐蚀的主要因素。锅炉房应保持干燥不潮湿。特别是安装时,下脚圈不应直接放在基础上。锅炉底部应焊有支座,这样既可防潮,又便于检查、检修。还有要注意的是从炉堂内耙出的煤灰渣不应直接加水(需水封除外)冷却,否则形成的酸雾(硫酸和碳酸)对下脚圈外侧也会造成腐蚀。所以应把炉堂内耙出的煤灰渣及时清出锅炉房外,再加水冷却。
三、结束语
近年来,随着市场经济迅速发展,个体、私营企业不断增多,使用小型立式锅炉数量也逐渐增加。由于一些企业主法制观念淡薄,安全意识差,认为小型立式锅炉使用压力低,不会发生爆炸。因此,不重视对锅炉的综合管理工作,甚至有的司炉操作人员未经培训持证。立式锅炉其下脚圈处是薄弱部位,工作条件最差,而锅炉下脚圈的损坏又不易被发现。据统计在立式锅炉爆炸事故中,大多从下脚处撕开,锅炉冲天而起。因此在立式锅炉的运行管理、检验等工作中,应当对立式锅炉下脚圈的损坏引起足够的重视。