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為了保證油田在寒冷氣候條件下能夠正常生產(chǎn),熱水鍋爐在其中得到了廣泛應用,這類鍋爐設備主要燃料為重油、渣油或者天然氣,相較于蒸汽采暖鍋爐而言,有著構造簡單、成本更低、介質穩(wěn)定性強、安全性高、傳熱效果好、節(jié)能明顯等優(yōu)勢。然而,在熱水鍋爐的運行過程中,由于各方面因素的影響很容易導致鍋爐出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,而鍋爐的腐蝕會直接造成滲漏、穿孔等情況,后續(xù)的維修不僅浪費時間且影響設備壽命。所以,對油田熱水鍋爐的腐蝕原因及對策進行研究,對于油田生產(chǎn)而言有著重要現(xiàn)實意義。
(1)水質原因。熱水鍋爐用水的水質會對鍋爐運行效率、壽命形成直接影響,所以國家對此提出了強制性標準。一般來講,如果鍋爐用水的雜質含量過高,那么水分蒸發(fā)后水體濃度將逐漸出現(xiàn)過飽和狀態(tài),雜質浮出且會在金屬表面留下水垢,主要成分為碳酸鈣,質地極為堅固。而金屬表面結垢后,熱傳導效果會弱化,導致爐體受熱不均,久而久之則會形成局部裂縫腐蝕,縫隙內(nèi)有水流出,并且隨著腐蝕日漸嚴重,腐蝕產(chǎn)物會將縫隙口堵住,形成“閉塞電池”,同樣會加劇腐蝕[1]。
(2)溫度原因。油田熱水鍋爐無論是出水還是回水,其溫度一般不會超過100℃,但是因為鍋爐采取并聯(lián)管路布設方式,所以水流量與溫度往往會出現(xiàn)不均勻的情況,致使局部氣化現(xiàn)象出現(xiàn),形成對鍋爐內(nèi)壁的沖擊,時間一長會導致爐壁強度下降,造成安全隱患。而且因為熱水鍋爐出水水溫偏低,煙氣遇冷凝水易形成硫酸液,附著在煙道中同樣會導致腐蝕。
(3)鍋爐水中陰離子原因。鍋爐水中含有大量陰離子,這些陰離子同樣會加速金屬腐蝕。由于金屬會出現(xiàn)氧腐蝕,在水中的陰離子會導致金屬表面形成銹垢,致使金屬表層保護膜受損,加速金屬腐蝕。
(4)鍋爐運行條件原因。熱水鍋爐運行中由于會受到運行條件的影響,所以溶解氧含量也會發(fā)生變化,影響腐蝕速度。一般來講,油田熱水鍋爐的溫度與壓力均偏低,所以水中的溶解氧難以脫析,進而加速腐蝕。另外,鍋爐運行時用水會循環(huán)補給,爐外水卻無法及時徹底地處理,便會積累大量鹽,同時溶解氧的濃度會升高,如果酸堿值偏低,那么腐蝕同樣會加速。
(1)安裝除氧裝置。國家針對工業(yè)鍋爐用水提出了具體的水質要求,其中重點強調了額定熱功率高于4.2MW的熱水鍋爐一定要安裝除氧裝置,那么油田的熱水鍋爐則可選用解吸、熱力、真空、常溫過濾等除氧裝置。然而在應用實踐中,因為解吸除氧裝置的加熱管極易被燒毀,活性炭的氧吸附性較弱,所以除氧效果不太明顯;而常溫過濾除氧裝置憑借維護簡便、成本低、管理容易等優(yōu)勢,在目前油田熱水鍋爐中有著廣泛應用,但在實際應用中一定要嚴格把控水溫與水流速度,同時在鍋爐停運期間要做好全面檢查與填料補充工作;而真空或熱力除氧裝置,兩者工藝復雜且成本投入高,一般在大功率的熱水鍋爐中才會使用,并且對管理有著嚴格要求。
(2)抑制水垢形成。要想抑制水垢的形成,則要對熱水鍋爐的水質提出更高要求,尤其是軟化水處理工藝要過關,保證處理后的水質能達到標準。同時,也要重視對水質的監(jiān)測與定期化驗,對水體的酸堿值進行監(jiān)測,采用堿性藥物對將水體的酸堿值控制在10~11之間[2]。選用凈化裝置,對供熱系統(tǒng)回水進行凈化,防止出現(xiàn)二次水垢。另外,還可選用各類阻垢劑,如膦基羧酸阻垢劑、高分子聚合物阻垢劑,不但能有效抑制水垢的形成,而且也能弱化氧對金屬的腐蝕。
(3)防止低溫腐蝕。為了防止低溫腐蝕的情況處出現(xiàn),一方面要對鍋爐燃料進行控制,盡量選用含硫量更低的燃料油,或是對投入燃燒的燃料進行脫硫處理,也可通過加入石灰石吸收劑,起到降低煙氣含硫量的效果,進而避免形成硫酸蒸汽。另一方面,為了防止出現(xiàn)硫酸露點腐蝕,應當在循環(huán)水進入到鍋爐前對其進行循環(huán)加熱,隨后將網(wǎng)路閥門打開實現(xiàn)正常供熱。
(4)優(yōu)選化學清洗劑。油田熱水鍋爐要及時清洗,為了溶解鍋爐內(nèi)壁附著的氧化鐵、鈣鎂鹽類雜垢,需要選用含有緩蝕劑的鹽酸清洗劑。這類化學清洗劑的使用,能夠溶解氧化鐵,提高溶液鐵離子濃度,所以也會造成清洗液對金屬腐蝕的速度加快,那么在使用化學清洗劑時,一定要注意鐵離子濃度的控制,一般控制在500mg/L之內(nèi)[3]。
(5)防止堿濃縮。為了控制鍋爐用水酸堿值在10~11之間,需要向水體中添加適量堿性藥品,但是如果熱水鍋爐內(nèi)存在死角或是局部循環(huán)不通暢的情況,水分蒸發(fā)必定帶來堿濃縮的后果,而鋼材料在堿濃縮環(huán)境下會逐漸脆化,極易腐蝕損壞。所以,還要保證鍋爐設計合理性,不能留下死角或出現(xiàn)循環(huán)不暢的情況。
(6)做好停運期檢修保養(yǎng)工作。熱水鍋爐在停運期間可能會進入空氣,會與金屬材料產(chǎn)生氧化反應,進而形成腐蝕,所以要加強鍋爐停運期的防護工作。保證鍋爐內(nèi)部水排空,污垢、灰塵等雜質清空,內(nèi)部環(huán)境干燥,對爐體實施密封處理,向鍋爐內(nèi)腔投入緩蝕劑,起到緩蝕效果。
綜上所述,熱水鍋爐憑借著成本低、介質溫度、傳熱效果好等優(yōu)勢,在油田生產(chǎn)中有著廣泛應用,但是由于受到水質、溫度、鍋爐水陰離子、鍋爐運行條件、保養(yǎng)措施等因素的影響,鍋爐普遍出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,所以需要通過安裝除氧裝置、抑制水垢形成、防治低溫腐蝕、優(yōu)選化學清洗劑以及預防堿濃縮等對策,防止熱水鍋爐出現(xiàn)腐蝕,延長設備使用壽命,為油田生產(chǎn)提供保障。