高爐沖渣水余熱供暖腐蝕結垢特性研究_王東山2021

1、第十一屆全國能源與熱工學術年會 533 高爐沖渣水余熱供暖腐蝕結垢特性研究 高爐沖渣水余熱供暖腐蝕結垢特性研究 王東山，賈麗娣，李衛(wèi)東，李叢康，馬光宇，張?zhí)熨x （1.鞍鋼股份有限公司技術中心 遼寧鞍山 114021；2.鞍鋼股份有限公司能源管控中心 遼寧鞍山 114002） 摘要： 摘要：本文通過對掛片實驗腐蝕產物的 XRD 檢測和對高爐沖渣水水質、高爐水渣、管道結垢的成分分析，討論了高爐沖渣水供暖過程中管道設備腐蝕和結垢的成因。結

2、果顯示：鍋爐一環(huán)水（軟水）腐蝕產物為 Fe3O4、FeO（OH） ，沖渣水腐蝕產物為 Fe2O3、Fe3O4、FeO（OH） 、CaCO3。高爐沖渣水供暖過程中管道設備腐蝕的原因為 CI-腐蝕和電化學腐蝕。結垢中碳含量為高爐渣中碳含量的 25.6 倍，結垢原因為 CaCO3 晶體析出和高爐渣自身的水硬性。 關鍵詞： 關鍵詞：高爐沖渣水；供暖；腐蝕；結垢 The research on the corrosion property of

3、the use of BF slag quenching water waste heat for district heating WANG Dong-shan1, JIA Li-di1, LI Wei-dong1, LI Cong-kang2, Ma Guang-yu1, ZHANG Tian-fu1 （1.Technology Center of Ansteel Co., Ltd, Anshan 114009; 2.cente

4、r for Energy management District heating；Corrosion; Scaling 1 前言 國內鋼鐵企業(yè)為節(jié)能降耗、提高經濟效益，紛紛把目光聚焦于高爐沖渣水的余熱利用。北方鋼鐵企業(yè)主要是對沖渣水供暖不斷進行嘗試和研究。行業(yè)內逐步形成了兩種供熱方式，一種是利用沖渣水直接供熱，即過濾后的高爐沖渣水直接為用戶供熱；另一種是間接供熱，即通過中間換熱設備實現(xiàn)沖渣水余熱向用戶的供熱[1]。但由于沖渣水的特性，

5、導致?lián)Q熱設備和熱網(wǎng)管道容易腐蝕、結垢或堵塞，采暖系統(tǒng)經常被迫停運檢修，影響正常供熱[2]。 本文通過掛片實驗和對沖渣水水質、水渣、管道結垢的成分分析，討論了高爐沖渣水供暖過程中管道腐蝕和結垢的成因。 第十一屆全國能源與熱工學術年會 535 表 2 沖渣水水質分析數(shù)據(jù) 指標 Ca2+ mg/l Mg2+ mg/l CI- mg/l NO2- mg/l NO3- mg/l SO42- mg/l PH 平均值 876.5 76.05

6、689 1.35 45.2 1398.5 7.35 文獻數(shù)據(jù)[5] 990.1 225.7 1016 22.5 311.5 930.4 6-8 由表 2 可以看出沖渣水中 Ca2+、CI-含量均比徐小剛等[5]測試的數(shù)據(jù)低，SO42-含量則較文獻[5]的數(shù)據(jù)高，PH 在徐小剛等的測試數(shù)據(jù)范圍內，略呈堿性。劉紅斌[6]測試的沖渣水略呈酸性，CI-含量535.38 mg/l， 比本文沖渣水中 CI-含量略低； 張延平[

7、7]指出氯離子是造成金屬換熱器腐蝕的主要因素，其會對換熱器造成點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕等電化學腐蝕。Cl-的腐蝕作用主要表現(xiàn)在使金屬表面由鈍化狀態(tài)轉變?yōu)榛罨癄顟B(tài)， Cl-的離子半徑很小， 穿透力強， 可破壞 Q235 表面腐蝕生成的鈍化膜，從而促進腐蝕[8]。 從腐蝕影響因素來看，鋼鐵在堿性介質中的被腐蝕也是一個氧化還原過程，管道會與沖渣水中的溶解氧和二氧化碳發(fā)生如下電化學過程[9]： 陽極過程： Fe→ Fe2++2e 陰極過程： 1

8、/2O2+H2O+2e→2OH? 腐蝕電極反應： Fe+1/2O2+H2O→Fe(OH)2 Fe(OH)2 會附于金屬表面，是一種緊密的保護膜，但不穩(wěn)定，與水中溶解氧反應生成 Fe(OH)3 及Fe3O4 沉淀物。這樣保護膜被剝離，鐵被繼續(xù)腐蝕。Fe(OH)2 還會與水中的 CO2 反應生成重碳酸鐵，生成物繼續(xù)與水中的氧反應，形成 Fe(OH)3 沉淀物，直至水中氧消耗完畢[10]： 4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3