燃气工业锅炉停用时的腐蚀状况及防护措施

王飞 苗澍 连淑敏

摘 要：燃气工业锅炉停用期间，如果不采取合理的防护措施，其腐蚀速度明显超过运行期。这不仅会缩短锅炉使用寿命，还易导致安全事故。因此，本文分析燃气工业锅炉停用期间腐蚀的原因，阐述其危害，概述燃气工业锅炉常用的防护措施及选择原则，以期为今后开展相关工作提供参考。

关键词：燃气工业锅炉;停用腐蚀;防腐措施

中图分类号：TK228 文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）14-0031-03

Abstract： If reasonable protective measures are not taken during the shutdown period of gas-fired industrial boilers， the corrosion rate and degree obviously exceed the corrosion during operation， which will not only shorten the service life of boilers， but also easily lead to safety accidents. In this paper， the causes of corrosion of gas-fired industrial boilers are analyzed， the hazards of corrosion of gas-fired industrial boilers are expounded， and the common protective measures and selection principles of gas-fired industrial boilers are summarized， in order to provide valuable experience for related work in the future.

Keywords： gas industrial boiler;stop corrosion;anticorrosive measures

锅炉作为常用的供热设备，在生产生活领域占有重要地位。近年来，我国对环境保护的力度不断加大，大量小型燃煤工业锅炉被燃气工业锅炉代替。燃煤锅炉与燃气锅炉在结构设计和燃烧方式方面完全不同，给燃气工业锅炉使用单位在锅炉运行以及停用保养上造成了困惑，导致锅炉经常因各种原因造成腐蚀。这不仅影响锅炉的使用性能和寿命，还会造成运行管理成本的增加，甚至导致严重的安全事故。因此，做好燃气锅炉腐蚀情况调查与防治，对确保燃气工业锅炉更好地发挥作用具有积极意义。

一般情况下，锅炉使用单位比较重视燃气工业锅炉运行期间的安全管理与维护，如进行严格的脱氧、调节水质以及调节pH值等。因此，锅炉汽水系统一般不易发生腐蚀，而燃气工业锅炉停用后的汽水系统各项维护与保养工作相对放松。据统计，在燃气工业锅炉停用期间不进行任何保养的占比达到80%，其中约65%的燃气工业锅炉会出现不同程度的腐蝕，而腐蚀较为严重的情况约占16%[1]。一旦在停用期间发生腐蚀，腐蚀速度相当快，且腐蚀程度明显超过运行期。因此，做好燃气工业锅炉停用期间的养护工作显得尤为重要。

本文通过分析燃气工业锅炉停用腐蚀的原因，总结停用锅炉常用的防护措施和选择原则，以期为今后开展相关工作提供参考。

1 燃气工业锅炉停用腐蚀发生的原因

如果在燃气工业锅炉停运期间不对其采取有效的防护措施，大量空气就会进入锅炉内部。由于燃气工业锅炉保温材料蓄热性能差，即使锅炉放完水，锅炉金属（钢）内壁也会因受潮而附着一层薄薄的水膜，使得进入的空气中的氧溶解在水膜中，极易引起金属（钢）表面发生腐蚀。若停用后未将锅炉内的水排放或部分部位的水无法放尽，使一些金属（钢）表面浸泡在水中，则同样会因空气中大量氧溶解在水里而使金属（钢）遭到腐蚀。这种腐蚀称为停用腐蚀，本质上是氧腐蚀。

燃气工业锅炉停用后是否发生腐蚀，通常与湿度、金属（钢）表面清洁程度和金属（钢）表面液膜的成分3方面因素有关[2]。研究表明：一般临界相对湿度超过70%，会有金属（钢）快速腐蚀的发生;低于60%时，如果金属（钢）表面无强烈吸湿剂玷污，基本不会发生腐蚀;低于30%时，金属（钢）会完全停止腐蚀[3]。另外，当金属（钢）表面有水垢或沉积物时，金属（钢）容易结露保持潮湿，妨碍氧扩散，导致下面金属（钢）的电位成为阳极，而氧容易扩散到它们周围的金属（钢）成为阴极。由于这种差异的原电池存在，会使腐蚀速度加快。金属（钢）液膜中含有氯化物、硫酸盐等盐分，即存在使电化学腐蚀过程电阻变小的物质，也会加剧腐蚀。

2 燃气工业锅炉停用腐蚀的危害

燃气工业锅炉停用腐蚀的危害主要表现在以下两个方面。一方面，短期内燃气工业锅炉遭到大面积氧化腐蚀，金属（钢）壁减薄，强度降低，甚至腐蚀穿孔。例如，一家企业从外地（南方）移装一台一年多未使用的WNS2-1.25-Q型卧式内燃蒸汽锅炉，在安装前检验发现锅炉内部存在大量黄褐色氧化物，烟管上聚集了许多小水泡，水泡清除后呈现不规则的深坑。经超声测厚，锅壳底部最薄处为5.0 mm（锅壳设计壁厚为12 mm），已经无法满足强度要求。在锅炉水压试验时，部分烟管漏水，已经腐蚀穿孔。该锅炉被判定为不符合要求，禁止安装使用，给企业带来了较大的经济损失。另一方面，停用腐蚀会加剧燃气工业锅炉运行时的腐蚀。停用腐蚀产生的腐蚀产物在锅炉启动时使锅炉锅水浓缩，腐蚀加速，且脱落的腐蚀产物会堵塞水管，严重影响锅炉水循环，甚至发生爆管事故。例如，一台SZS15-1.6-Y、Q型双锅筒纵置式水管蒸汽锅炉停炉半年后启用，运行2 d后水管爆裂，企业停产。经检验发现，上锅筒筒壁比较清洁，下锅筒内存在大量黑色铁锈渣，水管处无水垢，水管爆口边缘锋利，爆口呈桃核状，属于短期过热爆管。分析原因可知，上锅筒脱落的腐蚀产物在水管弯管处形成堵塞，造成水循环不畅，从而导致短时间缺水爆管，给企业造成了上百万元的损失。

3 燃气工业锅炉停用腐蚀的防护方法

燃气工业锅炉停用腐蚀防护方法主要有干法保护、湿法保护和湿法缓蚀剂法3种。干法保护有利于阻止空气进入燃气工业锅炉的汽水系统，降低锅炉内部水汽系统的湿度;湿法保护是指燃气工业锅炉停用后及时充满除氧合格的水，保持水压，防止空气漏入;湿法缓蚀剂法是一种打破了传统锅炉运行与停用保护需分开模式的新型锅炉保护技术。

3.1 干法保护

干法保护也称为气相保护，一般被用于锅炉长期或短期停用前。它通常要求锅炉停用后进行全面彻底的清理和干燥，确保系统具有良好的密闭性，以防外部空气进入。目前，应用最广泛的干法防腐方法有干燥法、充惰性气体法和气相缓释剂法。

3.1.1 干燥法。该方法是在燃气工业锅炉停用后趁热放干炉水，利用余热、冷风、负压以及邻炉热气等方法烘干设备内部，再把水垢、水渣处理后加入生石灰、氯化钙或者硅胶等干燥剂，防止锅炉内部返潮。该方法适用于内部空间较大的卧式内燃型燃气锅炉。

3.1.2 充惰性气体法。它是将设备充分干燥除垢除渣后充入氮气、氩气等惰性气体，排除炉内气体，并保持一定的压力。该方法适用于停用时间大于3个月的贯流式小型锅炉，期间需要密切观察炉内气体压力，及时补充惰性气体。

3.1.3 气相缓释剂法。该方法通常是将锅炉充分干燥后加入具有强挥发性的药品，如碳酸环己胺、碳酸铵、TH-901以及HL-911等停用锅炉保护剂[4-5]。它们挥发后具有较强的蒸气压，有较强的防腐能力。与传统干法防护方法相比，该方法通常更高效、方便和廉价，适用于中长期停用的燃气工业锅炉。

3.2 湿法保护

湿法保护又称液相保护，是将含有保护性液体的水溶液充入停备用的燃气工业锅炉中，隔绝腐蚀因子氧气与金属（钢）的接触，从而减缓或避免停用锅炉的腐蚀。目前，应用最广泛的湿法防腐方法有氨水法和给水压力法。

3.2.1 氨水法。燃气工业锅炉停用后不放水，向锅炉内加入氨水，并使炉水循环均匀，使炉水的pH值大于10.5即可起到防护作用。氨水易挥发，使氨气充满整个炉体，有利于排出空气，防止气体进入。另外，氨水呈碱性，有利于在钢铁表面形成保护膜，防止腐蚀情况的发生。该方法比较适用于长期停用、冷备锅炉或封存锅炉。但是，再次启动锅炉时必须将蒸汽中氨的含量降低到2 mg/kg[6]。

3.2.2 给水压力法。该方法是在锅炉停用后充满除氧合格的水并保持水压，防止空气漏入。该方法适用于停用时间小于一周的小型燃气工业锅炉防护，有利于停用锅炉的随时启用。

3.3 湿法缓蚀剂法

湿法缓蚀剂法是在锅炉设备停运后，将含有一定浓度缓蚀剂的保护液充满整个锅炉设备，从而使保护液所接触的金属表面形成钝化膜，防止腐蚀。目前，我国常用的缓蚀剂有YL-1型停炉保护剂、BF-30a型停炉保护剂等。其中，二甲基酮肟（DMKO）停炉保护剂[7-9]对氧气具有强还原性，可与水中溶解的氧气发生氧化还原反应（见图1），进而降低水中的含氧量。这种新型停炉保护剂打破了传统的锅炉运行与停用保护需要分开的模式，是一种操作安全、便捷省时的锅炉保护技术。

4 燃气工业锅炉停用腐蚀防护方法的合理选择

燃气工业锅炉使用单位应结合实际情况，在锅炉停用后采取合适的防护方法，以确保锅炉再次启用后正常发挥作用。一般来说，选用锅炉停用腐蚀防护方法时应考虑锅炉的运行参数、结构特点以及锅炉停用时间的长短等因素。

对于大型高参数燃气工业锅炉，由于对水质要求较高、锅炉结构复杂、水冷壁和对流管束较多，很难将系统内部的水排净，因此停用时不宜采用传统的干燥法。一般宜采用联胺-氨法或操作较方便的气相缓蚀剂法。

对于小型低参数燃气工业锅炉，由于对水质要求较低，汽水系统结构简单，可以采用碱液法或干燥法。但是，对于小型贯流式锅炉，因锅炉内部空间较小，锅壳底部积水不易排出，不宜采用干燥法。

对于短期（1个月内）停用的燃气工业锅炉，采用的保护方法应能满足在短时间启动的要求。例如，对于热备用锅炉，必须考虑能随时投入运行，这就要求所用的方法不能排掉炉水，也不宜改变炉水的成分，以免延误投入时间。一般采用保持蒸汽压力法或给水压力法。

对于长期（3个月以上）停运的燃气工業锅炉，所采用方法的防腐效果要持久。一般可采用干燥法、充氮法、氨水法或缓蚀剂法。

5 结语

燃气工业锅炉在工业生产和人们的生活中具有重要作用，而选用适当的锅炉停用腐蚀防护措施不仅可以延长锅炉的使用寿命，降低其停运造成的经济损失，而且能最大程度上避免安全事故的发生。燃气工业锅炉停用期间的防护方法各有特点和适用范围，只有根据实际情况选择正确的防护措施并严格规范操作，才能有效防止停用期间锅炉腐蚀。

参考文献：

[1]陈喜博.停用锅炉的腐蚀机理及保养措施[J].中国资源综合利用，2017（2）：61-65.

[2]康祥纯.工业锅炉停炉期间的腐蚀与防护[J].科技创新报，2019（30）：51-52.

[3]葛红花，周国定.发电厂停炉保护用十八烷基胺的成膜研究[J].腐蚀与防护，1999（3）：118-120.

[4]王巍，肖立学.停用装置采用TH901锅炉保护剂试验研究及应用[J].全面腐蚀控制，1995（1）：27-30.

[5]黄继蓉.停备用设备保护剂HL-911的开发与应用[J].腐蚀与防护，2001（10）：451-453.

[6]张祥金，陈海霞，张守德.新型表面活性胺停用保护剂的试验研究[J].热力发电，2013（12）：88-92.

[7]孙国祥.湿法保护缓蚀剂在锅炉停用中的应用[J].齐齐哈尔大学学报，2006（2）：55.

[8]李荣亚.YL-1型锅炉湿保剂[J].工业锅炉，1994（2）：24-28.

[9]佚名.BF-30a成为国家科技部重点推广项目[J].化学清洗，2000（1）：49.