空冷機組輔機冷卻水的腐蝕問題

郝樹宏，郭錦龍，王 斌

（1.山西電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.山西大唐國際臨汾熱電有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041000）

空冷機組輔機冷卻水的腐蝕問題

郝樹宏1，郭錦龍1，王 斌2

（1.山西電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.山西大唐國際臨汾熱電有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041000）

空冷機組輔機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)碳鋼材質(zhì)腐蝕較嚴重，長期運行存在較大的安全隱患。運行濃縮倍率低，循環(huán)水pH低、系統(tǒng)污泥沉積嚴重、未按標準要求進行循環(huán)水緩蝕阻垢模擬試驗是腐蝕的主要原因。通過進行模擬試驗，確定系統(tǒng)腐蝕情況，進行必要的系統(tǒng)改造，才能保證安全運行。

空冷機組；輔機；循環(huán)冷卻水；腐蝕

0 引言

空冷機組節(jié)水效益顯著，在北方缺水地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。但冷油器、氫氣冷卻器等一些較小的換熱器仍需要用循環(huán)水冷卻，因此，空冷機組設(shè)計了輔機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。與濕冷機組循環(huán)冷卻水相比該系統(tǒng)較小，沒有引起足夠重視，經(jīng)過多年運行，大部分電廠輔機冷卻水系統(tǒng)的碳鋼管道出現(xiàn)了嚴重的腐蝕問題，個別電廠產(chǎn)生了結(jié)垢現(xiàn)象，長期運行存在較大的安全隱患。

1 空冷機組輔機冷卻水典型設(shè)計參數(shù)

空冷機組輔機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一般采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，循環(huán)水在冷卻器換熱后經(jīng)機械通風(fēng)冷卻塔冷卻，加阻垢緩蝕劑處理以減緩系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢，補充水根據(jù)具體條件選用地表水、地下水或深度處理后的中水。由于輔機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)水量較小，全廠除灰、上煤、脫硫等系統(tǒng)需要的廢水量較大，而全廠的主要廢水來源是輔機循環(huán)水系統(tǒng)的排污水。如果輔機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍率較高，除灰、上煤、脫硫等系統(tǒng)需水量不能滿足，經(jīng)全廠水量平衡計算輔機循環(huán)水的濃縮倍率維持在1.4倍左右時，其濃縮后的水量可以滿足全廠水平衡的要求。

表1 2×600MW亞臨界直接空冷機組輔機循環(huán)冷卻水典型設(shè)計參數(shù)

2 輔機冷卻水系統(tǒng)腐蝕原因

空冷機組腐蝕主要體現(xiàn)在換熱器碳鋼管板和封頭、系統(tǒng)碳鋼管道產(chǎn)生嚴重銹蝕，見圖1、圖2，腐蝕原因主要有運行濃縮倍率低，循環(huán)水pH低、系統(tǒng)污泥沉積嚴重、未按標準要求進行循環(huán)水緩蝕阻垢模擬試驗等方面。

圖1 換熱器管板腐蝕情況

圖2 循環(huán)水管道腐蝕情況

2.1 輔機冷卻水運行濃縮倍率低

空冷機組輔機冷卻水設(shè)計濃縮倍率一般為1.4倍左右，加之系統(tǒng)水量較小，補水和排污都造成濃縮倍率大幅度波動，運行中常在1.4倍以下，濃縮較少，水質(zhì)與補充水接近。由于濃縮倍率非常低，導(dǎo)致循環(huán)水pH值較低，常在8.0左右，而碳鋼在低pH值含氧水中腐蝕非常快，pH值從8.0提高到8.5以上，碳鋼的腐蝕將明顯減緩。采用深度處理后的中水為補充水的輔機冷卻水系統(tǒng)，由于補充水堿度很小，循環(huán)水對碳鋼的腐蝕更為嚴重，實驗室旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實驗結(jié)果顯示，其腐蝕速率遠大于《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》 （GB50050—1995） 標準小于0.125mm/a的要求，見表2。較低的pH值也加速了換熱器銅合金管的腐蝕。由于輔機冷卻排污水是除灰、上煤、脫硫等系統(tǒng)用水的主要來源，實際運行中提高濃縮倍率需要對系統(tǒng)進行改造。

表2 深度處理后的中水為補充水的輔機冷卻水系統(tǒng)碳鋼腐蝕情況

2.2 輔機冷卻水系統(tǒng)污泥沉積嚴重

空冷機組輔機冷卻水一般設(shè)計2臺機共用1套循環(huán)冷卻系統(tǒng)，電廠2臺機組同時停機檢修的情況很少，即使同時停機，一般時間很短，輔機冷卻水系統(tǒng)沒有時間進行放水清理，因此從開始建成投入運行，該系統(tǒng)一直處于運行狀態(tài)，冷卻塔底部和系統(tǒng)內(nèi)部存在大量雜物和淤泥得不到清理，隨運行時間增加，越積越多，見圖3、圖4，不僅造成了換熱器的嚴重污堵和冷卻效果的降低，也加速了系統(tǒng)碳鋼材質(zhì)的腐蝕。管內(nèi)附著大量污泥，垢下腐蝕嚴重，有些細菌在代謝過程中生成的分泌物還會直接腐蝕金屬，有些細菌的氧化物，可使局部區(qū)域的pH值降低，加速碳鋼的腐蝕[1]。特別是鐵細菌的生長，使碳鋼腐蝕更為嚴重。鐵細菌是好氧菌，有以下特點：在含鐵的水中生長；通常被包裹在鐵的化合物中；生成體積很大的紅棕色的粘性沉積物。鐵細菌可使水溶性亞鐵鹽成為難溶于水的三氧化二鐵的水合物，附著于管道和容器內(nèi)部表面，鐵細菌的銹瘤遮蓋了金屬的表面，使冷卻水中的緩蝕劑難與金屬表面作用生成保護膜，鐵細菌還從金屬表面的腐蝕區(qū)除去亞鐵離子（腐蝕產(chǎn)物）從而使鋼的腐蝕速率增加[2]。

圖3 換熱器管污堵情況

圖4 循環(huán)水濾網(wǎng)污堵情況

2.3 輔機冷卻水未按標準進行相關(guān)模擬試驗

按照《火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用阻垢緩蝕劑》（DL/T 806—2002） 要求，火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用含有機膦復(fù)配型阻垢緩蝕劑在應(yīng)用前應(yīng)結(jié)合水質(zhì)做性能模擬試驗，所用藥品應(yīng)按標準進行驗收，合格后方可使用。通過腐蝕、阻垢模擬試驗，可以確定水質(zhì)的腐蝕結(jié)垢性能和阻垢緩蝕劑藥品與水質(zhì)的匹配性，優(yōu)選最佳藥品，確定最佳加藥量和運行控制指標。因此，腐蝕阻垢模擬試驗是循環(huán)冷卻水投入運行前必須進行的工作，不進行該項試驗，就沒有可靠的運行控制指標，安全經(jīng)濟運行都無從談起。濕冷機組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)大，運行成本高，安全經(jīng)濟運行受到普遍關(guān)注，絕大部分電廠都進行了詳細的腐蝕阻垢模擬試驗，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

空冷機組輔機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)較小，運行要求濃縮倍率低，大部分電廠忽視了腐蝕阻垢模擬試驗必要性，沒有通過試驗確定該系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢特性，沒有優(yōu)選合適的藥品和運行控制指標，沒有對其存在的腐蝕結(jié)垢危險進行有效防范和治理；有的電廠運行控制非常隨意，濃縮倍率大起大落，加藥沒有穩(wěn)定控制，系統(tǒng)污泥雜物遍布，導(dǎo)致系統(tǒng)碳鋼腐蝕嚴重；有的電廠出現(xiàn)了結(jié)垢現(xiàn)象。

3 結(jié)論和建議

空冷機組輔機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)碳鋼材質(zhì)腐蝕嚴重，原因主要有運行濃縮倍率低，循環(huán)水pH低、系統(tǒng)污泥沉積嚴重、未按標準要求進行循環(huán)水緩蝕阻垢模擬試驗等。通過緩蝕阻垢模擬試驗，確定系統(tǒng)的腐蝕性能，優(yōu)選藥品和控制指標，選擇合適的補充水；進行必要的系統(tǒng)改造，清除淤泥雜物，確保輔機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行。

［1］ 西安熱工院.熱工技術(shù)手冊［M］.北京：中國電力出版社，1993:414.

［2］ 高秀山.火電廠循環(huán)冷卻水處理［M］.北京：中國電力出版社，2002:136.

Corrosion of Circulating Cooling Water System in Air Cooling Auxiliary Units

HAO Shu-hong1，GUO Jin-long1，WANG Bin2
（1.Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China；2.Shanxi Datang International Linfen Thermal Power Co.，Ltd.，Linfen，Shanxi 041000，China）

The carbon steel corrosion of auxiliary circulating cooling water system is serious in air cooling units so that there is hidden danger during the operation.Themain reasons of corrosion include lower concentration ratio，lower pH in circulating water，mass of sludge and not carrying out simulation of scale and corrosion inhibition experiment as required.The system corrosion can be estimated through simulation experiment，and after essential system reformation,the auxiliary circulating cooling water system can run safely.

air cooling unit；auxiliary；circulating cooling water；corrosion

TM621.8

A

1671-0320（2012）04-0039-03

2012-02-28，

2012-06-06

郝樹宏（1974-），男，山西代縣人，1997年畢業(yè)于太原理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，高級工程師，從事電廠化學(xué)研究工作；

郭錦龍（1965-），男，山西平遙人，1987年畢業(yè)于武漢水利電力學(xué)院電廠化學(xué)專業(yè)，高級工程師，從事電廠化學(xué)研究工作；

王 斌（1973-），男，甘肅白銀人，1997年畢業(yè)于北京電力高等專科學(xué)校化學(xué)環(huán)保專業(yè)，高級工程師，主要研究方向為火電廠化學(xué)和環(huán)保技術(shù)。