論制氫裝置鍋爐水設(shè)備管理工作的重點(diǎn)

鄭書(shū)娟

【摘要】根據(jù)遼河油田油氣工程技術(shù)處化工一公司制氫裝置鍋爐水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況，分析鍋爐水系統(tǒng)設(shè)備腐蝕的原因，提出了相應(yīng)的管理防范措施，從而，減緩設(shè)備腐蝕，保證安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】鍋爐水；腐蝕

1.概述

制氫裝置是利用天然氣和水蒸汽在觸媒、高溫、一定壓力條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，制得含H2、CO和CO2氣體的轉(zhuǎn)化氣，通過(guò)變壓吸附技術(shù)將轉(zhuǎn)化氣中的氫氣提純后制取產(chǎn)品氫氣。其中，生產(chǎn)原料中的水蒸汽是回收高溫轉(zhuǎn)化氣和煙氣余熱自產(chǎn)的水蒸汽，鍋爐系統(tǒng)所使用的鍋爐給水是經(jīng)過(guò)反滲透裝置脫鹽處理后的脫鹽水。但是，制氫裝置在長(zhǎng)周期、高負(fù)荷情況下運(yùn)行易引起鍋爐水系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕。

2.腐蝕原因分析

鍋爐水系統(tǒng)腐蝕分為溶解氧腐蝕、酸堿腐蝕、堿性脆化腐蝕、沖擊腐蝕等，無(wú)論那種形式腐蝕，都極易造成設(shè)備滲漏。對(duì)于制氫裝置來(lái)說(shuō)，鍋爐水系統(tǒng)采取的是廢熱鍋爐，因此，大多數(shù)設(shè)備都是通過(guò)兩種介質(zhì)進(jìn)行傳熱的換熱器，腐蝕多發(fā)生在換熱器部分。

2.1溶解氧腐蝕

溶解氧腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，鐵氧形成兩個(gè)電極，組成腐蝕電池，在腐蝕電池中鐵的電位總是比氧的電極電位低，所以鐵是電池的陽(yáng)極，而遭到腐蝕。

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e

陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH-

由于這些生成物比較疏松，沒(méi)有保護(hù)性，一旦在金屬表的某一點(diǎn)發(fā)生腐蝕，就會(huì)持續(xù)下去。究其原因主要有兩方面，一方面是氧化鐵帽中產(chǎn)生一種酸性溶液，加速了鐵的溶解及提高了導(dǎo)電度；另一方面生成氧化鐵帽，腐蝕產(chǎn)物阻止了氧的擴(kuò)散，在腐蝕產(chǎn)物下形成缺氧的陽(yáng)極區(qū)，外部便形成了富氧陰極區(qū)，從而構(gòu)成了一個(gè)濃差電池，兩部分的差異，加速了腐蝕反應(yīng)。溶解氧腐蝕隨著水中溶氧量的增加和水溫提高，腐蝕性也就愈強(qiáng)。在密閉的給水系統(tǒng)中，一般溫度越高，金屬的腐蝕速度越快。

當(dāng)PH值小于4時(shí)，金屬表面不易形成保護(hù)膜，腐蝕會(huì)加大。當(dāng)PH值4-9之間，金屬表面形成一種致密的氫氧化物保護(hù)膜，所以腐蝕速度會(huì)降低。然而在強(qiáng)堿性環(huán)境時(shí)，由于Fe3O4保護(hù)膜在強(qiáng)堿性環(huán)境下溶解，腐蝕速度會(huì)重新上升（Fe3O4+4NaOH→2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O）。另外，水中不同離子對(duì)溶解氧腐蝕速度也有所不同，水中含有Cl-時(shí)，將破壞保護(hù)膜，促進(jìn)腐蝕；水中含有OH-、CO32-、PO43-等陰離子時(shí)，可促進(jìn)保護(hù)膜的生產(chǎn)，從而減緩腐蝕。

若不對(duì)制氫裝置鍋爐水系統(tǒng)溶解氧加以控制，隨著轉(zhuǎn)化工藝系統(tǒng)負(fù)荷的提高，鍋爐熱負(fù)荷增加、給水壓力提高，溶解氧腐蝕也會(huì)隨之加劇。制氫裝置低壓汽包液位計(jì)連接處、下降管連接處、汽包本體及焊道多處出現(xiàn)滲漏，低壓廢鍋多處也出現(xiàn)漏點(diǎn)。在年度計(jì)劃停車(chē)檢修時(shí)，將汽包人孔打開(kāi)，發(fā)現(xiàn)汽包內(nèi)壁顏色為紅褐色的鐵銹，同時(shí)汽包內(nèi)表面布滿許許多多的顆粒狀物氧化鐵，很明顯發(fā)生溶解氧腐蝕。

2.2酸堿腐蝕

在酸性水中，鐵與酸反應(yīng)生產(chǎn)鐵離子并釋放出氫氣，同時(shí)氫原子與鋼中的碳發(fā)生反應(yīng)生成CH4，脫碳會(huì)使金屬沿晶界面產(chǎn)生裂縫。另外，CO2溶于水中，形成H2CO3弱酸，H2CO3部分解析而產(chǎn)生H+，造成腐蝕。當(dāng)爐水中含有較多的碳酸鹽和磷酸鹽時(shí)，會(huì)產(chǎn)生游離的NaOH，游離堿會(huì)在多孔沉積物和爐管金屬表面間濃縮，過(guò)度濃縮的堿會(huì)溶解金屬保護(hù)膜而形成鐵酸根與次鐵酸根離子的混合物，堿腐蝕特別容易發(fā)生傳熱量較大的地方和沉積物下。碳鋼與水接觸PH值8.5-10.3時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生堿性腐蝕。

2.3堿性脆化腐蝕

碳鋼在氫氧化鈉的水溶液中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，使金屬本身產(chǎn)生裂紋，發(fā)生脆性斷裂。形成堿性脆化的主要原因有（1）鍋爐水中含有游離的NaOH；（2）鍋爐水產(chǎn)生局部濃縮；（3）受拉力作用：（4）晶粒間含有雜質(zhì)；（5）不正常的焊接造成應(yīng)力。

2.4沖擊腐蝕

冷凝水管中汽水混合流動(dòng)速度變化激烈，在彎頭處沖刷管壁，引起管壁變薄而導(dǎo)致破裂，或者水流流速高、流動(dòng)紊亂和不斷形成湍流區(qū)的局部位置，都易發(fā)生沖擊腐蝕。在制氫裝置中，比如：第一給水預(yù)熱器、第二給水預(yù)器屬于蛇形盤(pán)管式換熱器，一般在彎頭焊道易發(fā)生沖擊腐蝕和堿性脆化腐蝕，從而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

3.防范對(duì)策

制氫裝置鍋爐水系統(tǒng)要嚴(yán)格按照鍋爐水指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制：（1）開(kāi)放式除氧器要充分利用氧在水中溶解度隨著溫度的升高而降低的特性達(dá)到除氧效果，同時(shí)可加入除氧劑N2H4，N2H4除氧需在堿性環(huán)境以及水溫大于80℃條件下才能達(dá)到除氧效果；（2）加強(qiáng)鍋爐水系統(tǒng)的排污，減少沉積物；（3）控制好除氧器、汽包的PH值，除氧器PH值一般應(yīng)控制在8.5-9.2，汽包PH值控制在9-11，從而減少設(shè)備的酸堿腐蝕；（4）未除氧前的設(shè)備及管線應(yīng)選擇耐腐蝕的金屬材料或有保護(hù)涂層的材料。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鍋爐水系統(tǒng)設(shè)備腐蝕本身是極其復(fù)雜的過(guò)程，也是各種腐蝕綜合作用的結(jié)果，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，認(rèn)真按照鍋爐水系統(tǒng)工藝指標(biāo)，工藝要求進(jìn)行控制，減少設(shè)備腐蝕，才能確保鍋爐水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

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