火力發電廠凝汽器銅管銅試劑鍍膜技術的研究與實踐

曹永讓

（山西晉緣電力化學清洗中心有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

目前，我國仍有不少凝汽式發電機組在運行。研究凝汽器銅管防腐蝕技術依然很有意義。毫無疑問，鍍膜防腐的技術價值和經濟效益是巨大的。我國大約在20世紀70年代初，就有一些電廠嘗試采用銅管銅試劑鍍膜技術，但缺乏系統的理論研究。

1 銅試劑成膜理論

1.1 銅試劑

化學名稱為二乙基二硫代甲酸鈉DDTC（sodium diethyldithiocarbamate），常態下為白色粉末，其市售工業品含3個結晶水分子，由于含少量雜質，常態下為淺棕色晶體，分子式為C5H10NS2·3H2O，結構簡式 （C2H5）2NS2Na·3H2O，可與銅離子生成穩定的黑色或棕色絡合物。常用于銅的分析測試。

1.2 研究發現

在水溶液中，DDTC能與金屬銅合金表面生成穩定的微米級保護膜，這種膜是DDTC中的硫分子與金屬銅合金表面的氧化銅絡合而成，即DDTC-Cu（Ⅱ） 膜。

DDTC-Cu（Ⅱ）膜的物理和化學性質很穩定，附著力及耐腐蝕性能良好[1]。

1.3 小型試驗

1.3.1 選用銅管

選用銅參考數如表1所示。

表1 試驗銅管參數

1.3.2 物理和化學條件

銅試劑濃度為0.2%；溫度為（60±5） ℃；pH為7，9，11；時間為40 h；流速為0（浸泡）。

1.3.3 試驗結果及檢驗

銅管鍍膜膜試驗結果如表2所示。

表2 膜質狀況

1.3.4 試驗結論

經過反復試驗，得出結論：銅試劑濃度，選擇0.2%是適宜的；根據一般化學操作，選擇溫度（60±5） ℃是合適的；該試驗適應的pH范圍較廣；銅管進行適當的預處理是必須的；結垢的銅管必須酸洗除垢，新銅管必須堿洗除殘碳膜；該技術應用于實際中，應采用循環操作；前20 h，銅試劑濃度大于等于0.15%。

2 凝汽器銅管酸洗鍍膜實踐

一般情況下，凝汽器銅管酸洗后，或新銅管投運前（先堿洗除去殘碳膜），都應鍍膜保護，以防止發生銅管腐蝕。酸洗和除殘碳膜的系統與后續的鍍膜工藝完全相同，可連續進行?，F以山西某電廠2號機組凝汽器銅管酸洗鍍膜為例，加以說明。

2.1 山西某電廠2號機凝汽器酸洗技術方案

該廠2號機凝汽器經過多年運行，銅管結有不均勻的垢，并有一定程度的腐蝕，擬進行酸洗除垢，并進行鍍膜保護。

2.1.1 酸洗工藝的確定

根據小型試驗結果，該凝汽器宜采用工業鹽酸為清洗介質，為防止銅管腐蝕速率超標，采用TPRI-Ⅱ為緩蝕劑，具體工藝參數如下。

鹽酸為2%～3%，緩蝕劑TPRI-Ⅱ為0.3%，消泡劑為必要時淋入酸箱，溫度為常溫，酸洗時間為 4～5 h。

2.1.2 酸洗系統的安裝及其它準備工作酸洗系統的安裝

a） 在凝汽器水室內將循環水進、出口管加堵。在堵板的凝汽器側各開一個219 mm的孔，用于接臨時系統。

b）酸洗泵、酸箱等布置在汽機房擴建端空地。酸箱有效容積約20 m3，酸洗泵流量500 m3/h×2，H=50 m。

c）2個凝汽器出口循環水管用φ219 mm×6 mm管道與酸箱連接。

d）2個凝汽器入口循環水管用φ219 mm×6 mm管道與酸泵出口連接。

e） 酸箱補水為兩路：一路用φ133 mm×4 mm管道就近與1號機給水泵冷卻水（工業水） 管接通；另一路補水管，從0 m除鹽水補水總管上接出。

f）在回液管上的回液門前接φ159 mm×6 mm管至鍋爐0 m 1號爐沖渣溝，排放廢液。

g） 凝汽凝汽器底部開孔接φ108 mm×4 mm管道，作為底部排水直接排在負米，用排污泵排走。

h） 從2臺凝汽器最高處用φ89 mm×4 mm管道接出，并用φ89 mm×4 mm管道，接至室外，用作排氣。

i）用φ89 mm×4 mm管道，從汽機廠房0 m東側暖氣管上接出，向酸箱提供加熱蒸汽。

j）凝汽器底部用千斤頂或道木加支撐，以免造成彈簧損壞。

2.1.3 2號凝汽器銅管銅試劑一次成膜技術方案

為了保證銅管成膜質量，要求銅管內清潔，無堵塞，無污泥，無雜物。

成膜工藝是溫度為50～60℃，流速大于0.1 m/s，濃度為0.2%，時間為40 h，pH值為7～10。

操作準備工作完成后，將凝汽器充滿除鹽水，酸箱補水至三分之一，加入磷酸三鈉，自循環30min，調整循環液pH值在7～10之間。按計算加入銅試劑，自循環30 min，待藥品完全溶解后，開啟凝汽器入口門，大循環2 h。此后，一側循環，一側浸泡，每2 h切換一次。40 h后，排放廢液，為保證鍍膜質量，汽側充入80℃以上的水，用以烘干膜層，同時打開凝汽器人孔，用大功率風機一邊吹，一邊吸，以提高膜質。也可以采用熱風烘干的方法。8 h后，工作結束。

化學監督：每2 h采樣一次，化驗pH值，銅試劑濃度。

2.1.5 膜質檢驗及結論

a） 清洗干凈徹底，除垢率大于99%，無過洗，銅管堵塞，滲漏等現象。

b） 清洗評級為優級。

c）銅試劑鍍膜，膜質黝黑光亮，質地優異。1 mol/L鹽酸耐受時間超過180 s，

分析純氨水點滴檢驗無反應。附著力檢驗，用手工橡皮磨擦法，耐受超過30次，與硫酸亞鐵膜相同。

d） 鍍膜評級為優級。

e）由于銅試劑是一種優良的銅緩蝕劑，鍍膜廢液不必處理，可直接排入循環水中。

f）銅試劑鍍膜技術，以其條件寬松，工藝簡單，易于控制，膜質優異，且較硫酸亞鐵鍍膜（96 h） 節省時間超過200%，極有推廣價值。該廠2號機大修后投運并網，機組真空度提高約1%，端差降低4℃，經濟性大為改善。

3 銅試劑鍍膜與MBT及硫酸亞鐵鍍膜技術的比較

傳統的發電廠凝汽器銅管鍍膜技術，用硫酸亞鐵和苯并三氮唑BTA（benzotriazole），現將這二者與銅試劑做比較。

3.1 發電廠凝汽器銅管鍍膜應用最廣的是硫酸亞鐵鍍膜技術

工藝參數是Fe2+質量濃度為10～100 mg/L，流速大于等于0.1 m/s，pH值為5.0～6.5，溫度為常溫，時間為96 h。

3.2 BTA鍍膜技術

工藝參數是BTA質量濃度大于等于500 mg/L，流速小于等于0.1 m/s，pH值為9.0～12，溫度為（40±5） ℃，時間為 24～36 h。

3.3 3種工藝比較

表3膜質試驗條件有以下幾點。

a） 耐堿性。用分析純氨水（27%） 點滴。

b） 耐酸性。用1.0 mol/L鹽酸點滴。

c）附著力。用文具橡皮摩擦，耐受30次以上為優。

表3 3種鍍膜技術比較

綜合比較，硫酸亞鐵工藝成膜條件苛刻，適宜的pH值范圍很窄，不容易控制，而且加藥點距凝汽器入口不能超過20 m，還需不間斷曝氣，膜的耐腐蝕性差，特別是對銅管內表面狀態要求苛刻；BTA工藝要求在強堿性中進行，必須考慮廢液處理；而銅試劑工藝完全克服了前兩種工藝的缺陷，廢液直接排入循環水中，膜質優良[1]。

4 結論

發電廠凝汽器銅管銅試劑鍍膜技術是成熟的，適應性好，條件寬松，操作簡單，銅試劑膜質的耐腐蝕性能優異，附著力強，鍍膜廢液不必處理。發電廠凝汽器銅管銅試劑鍍膜技術條件有以下幾方面，溫度為50～60℃，流速大于0.1 m/s，濃度為0.2%（前期20 h不小于0.15%），時間為40 h，pH值為 7～10。

凝汽器銅管銅內表面無水垢、殘碳膜等雜質。與傳統的硫酸亞鐵，BTA兩種工藝相比，具有明顯的優勢。