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    混床旁流處理在間接空冷系統(tǒng)的應(yīng)用

    2020-08-07 08:51:32魏小強(qiáng)
    科技風(fēng) 2020年20期
    關(guān)鍵詞:腐蝕pH值散熱器

    摘?要:近年來(lái)因特高壓外送建設(shè)的需求,我國(guó)北方地區(qū)新增較多間接空冷燃煤發(fā)電機(jī)組,尤其是1000MW級(jí)大容量間接空冷機(jī)組如雨后春筍,而間接空冷系統(tǒng)散熱器鋁翅片腐蝕、泄露及防護(hù)一直是電力人探索研究的重點(diǎn)。本文介紹間接空冷系統(tǒng)散熱器鋁翅片運(yùn)行現(xiàn)狀、腐蝕原因和采取的相應(yīng)措施。長(zhǎng)城發(fā)電公司在設(shè)計(jì)初期新增一套間冷旁流處理系統(tǒng),以控制間冷水pH、電導(dǎo)率,確保間冷系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

    關(guān)鍵詞:間接空冷系統(tǒng);散熱器;腐蝕;pH值

    1 間接空冷水系統(tǒng)現(xiàn)狀

    目前國(guó)內(nèi)間接空冷機(jī)組普遍存在間冷水pH值、電導(dǎo)率、鐵、鋁等離子含量高,間冷系統(tǒng)鋁翅片腐蝕泄露,尤其是新建機(jī)組初期投運(yùn)時(shí),各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)異常,冷卻三角管束底部與散熱器分配器連接部位泄露嚴(yán)重的問(wèn)題,且國(guó)標(biāo)、電力相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)間接冷卻水控制標(biāo)準(zhǔn)。

    2 間接空冷鋁翅片腐蝕因素

    (1)pH值。間冷水pH值的高低直接影響間冷系統(tǒng)鋁翅片的腐蝕性能。金屬鋁在水中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)物分為兩個(gè)階段:(1)膠狀A(yù)l(OH)3;(2)Al2O3膜。膠狀A(yù)l(OH)3不能阻止鋁的電化學(xué)腐蝕,只有當(dāng)膠狀A(yù)l(OH)3轉(zhuǎn)化成Al2O3膜后鋁表面發(fā)生鈍化,方可阻止鋁的進(jìn)一步腐蝕。根據(jù)金屬鋁在水中的電位pH圖可以看出:在pH=4.68.3時(shí),在金屬鋁表面可生成致密的Al2O3膜發(fā)生鈍化,超過(guò)此pH范圍,由于Al2O3膜溶解,進(jìn)而導(dǎo)致鋁腐蝕,在pH=5.7處出現(xiàn)鋁的最小腐蝕。綜合考慮散熱鋁翅片和碳鋼材質(zhì)的循環(huán)水管道,火電廠間冷循環(huán)水pH值控制在7.58.0,可有效防止間冷系統(tǒng)腐蝕。

    (2)氧腐蝕。在中性或堿性水中,碳鋼管道主要發(fā)生氧腐蝕。在腐蝕電池的作用下,在陰極表面發(fā)生氧還原反應(yīng):

    O2+2H2O+4e→4OH

    在陽(yáng)極表面發(fā)生鐵的氧化反應(yīng):

    Fe→Fe2++2e

    在擴(kuò)散和電遷移的作用下Fe2+向陰極移動(dòng),OH向陽(yáng)極移動(dòng),兩者與O2發(fā)生一系列反應(yīng),最終生成Fe3O4、Fe2O3或Fe(OH)2。當(dāng)水的pH<4時(shí)鐵發(fā)生酸性腐蝕,且隨著pH值的降低,腐蝕增大;當(dāng)水的pH在4~9之間時(shí)鐵主要發(fā)生氧腐蝕,與水的pH值基本無(wú)關(guān);當(dāng)水的pH在9~13之間時(shí)鐵表面發(fā)生鈍化,抑制了氧腐蝕,pH越高鈍化膜越穩(wěn)定。

    (3)鋁翅片鈍化劑的影響。散熱鋁翅片制造廠商在設(shè)備出廠前采用鈍化工藝處理,如弱堿性MBV法工藝(加熱池液60℃脫脂—清洗—清洗—酸洗—清洗—除鹽水清洗除鹽水清洗鈍化清洗清洗蒸汽養(yǎng)護(hù))。間冷循環(huán)水系統(tǒng)投運(yùn)前未完全沖洗干凈鈍化劑,水中有鹵素離子存在時(shí),鹵素離子與Al3+離子結(jié)合不利于Al2O3鈍化膜的形成,加速鋁的腐蝕。

    (4)系統(tǒng)問(wèn)題。根據(jù)國(guó)內(nèi)間冷系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)看,發(fā)現(xiàn)泄漏較嚴(yán)重的部位常出現(xiàn)在散熱器冷卻三角進(jìn)水不銹鋼膨脹節(jié)與散熱器分配器處,此處因循環(huán)水高速流動(dòng)產(chǎn)生渦流、湍流,沖刷磨損導(dǎo)致此處更易泄漏。

    3 應(yīng)對(duì)措施

    (1)間冷循環(huán)水加緩蝕劑。間冷水系統(tǒng)中添加氨、聯(lián)氨、磷酸鹽等緩蝕劑,使金屬表面形成保護(hù)膜,減緩金屬腐蝕。

    (2)間冷系統(tǒng)存在鋁、碳鋼、不銹鋼三種主要材質(zhì),電化學(xué)性質(zhì)差異大,易形成電偶腐蝕。參考其他電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),在散熱器冷卻三角進(jìn)水不銹鋼膨脹節(jié)與散熱器分配器連接法蘭處增加電絕緣墊片,以避免鋁進(jìn)口管的電偶腐蝕。在散熱器鋁管的進(jìn)口處安裝100mm左右的套管可有效防止腐蝕和泄漏。

    (3)間冷循環(huán)水增加混床/陽(yáng)床旁流處理系統(tǒng)。間冷循環(huán)系統(tǒng)因管線長(zhǎng),系統(tǒng)大,存水量多,采用倒換除鹽水的方法無(wú)法有效解決系統(tǒng)pH高的問(wèn)題,同時(shí)造成除鹽水浪費(fèi)。因此,各電廠經(jīng)技改或新建初期增加間冷旁流處理系統(tǒng),對(duì)間冷水系統(tǒng)凈化處理。①設(shè)備構(gòu)成。華能內(nèi)蒙古長(zhǎng)城發(fā)電公司2×1000MW超超臨界燃煤空冷發(fā)電機(jī)組間冷水處理初步設(shè)計(jì)為加氨、聯(lián)氨保護(hù)方式,經(jīng)前期調(diào)研最終更改處理方式,增設(shè)一套間冷旁流處理系統(tǒng),加氨、聯(lián)氨系統(tǒng)保留。旁流處理系統(tǒng)由一臺(tái)5μm自清洗過(guò)濾器加一套出力為80t/h的混床處理設(shè)備串聯(lián)組成。②工作原理。間冷水由間冷系統(tǒng)回水管道經(jīng)增壓泵引接至旁流處理系統(tǒng),經(jīng)5μm自清洗過(guò)濾器過(guò)濾除去水中泥沙等顆粒物雜質(zhì)后進(jìn)入混床,間冷水中的雜質(zhì)離子(Na+、Ca2+、Al3+、Fe2+、Cl、SO42、HSiO3、NO3等)經(jīng)混床處理后生成水,不會(huì)增加系統(tǒng)的雜質(zhì)離子,處理后的間冷水送至間冷系統(tǒng)供水管道進(jìn)入間冷系統(tǒng)。在新建機(jī)組啟動(dòng)初期,系統(tǒng)pH值高時(shí),混床內(nèi)只裝填陽(yáng)樹(shù)脂,使pH值降低至控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。經(jīng)旁流處理系統(tǒng)的間冷水電導(dǎo)率<1μS/cm,pH=7.58.0時(shí),水的純度提高,離子導(dǎo)電過(guò)程遭破壞,間冷系統(tǒng)鋁翅片、循環(huán)水碳鋼管道的腐蝕得到有效控制。③設(shè)計(jì)優(yōu)越性。a.降低間冷循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕因子,減少系統(tǒng)腐蝕;b.縮短系統(tǒng)間冷循環(huán)水處理時(shí)間;c.常規(guī)除鹽水換水處理方式,單臺(tái)機(jī)組日均耗除鹽水約250—300t,換水周期15—20d,且間冷水質(zhì)易反復(fù)。間冷旁流處理系統(tǒng)可大大減少除鹽水量損耗;d.5μm自清洗過(guò)濾器+混床處理間冷水,間冷水濁度降至0.5NTU以下,使間冷系統(tǒng)鋁翅片表面清潔,提升換熱器換熱效率,間接降低供電發(fā)電煤耗,同時(shí)水中大顆粒被去除,防止沖刷腐蝕;e.長(zhǎng)城發(fā)電公司經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì),將間冷旁流系統(tǒng)與制水車間生水換熱熱源有機(jī)結(jié)合,間冷水熱源作為生水換熱熱源,同時(shí)取消汽機(jī)房生水加熱器,降低造價(jià)成本。

    4 結(jié)語(yǔ)

    根據(jù)其他電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,國(guó)內(nèi)間冷機(jī)組普遍存在間冷水水質(zhì)超標(biāo),間冷水系統(tǒng)投運(yùn)后采用倒換除鹽水、加二氧化碳等處理措施,處理效果不佳。目前處理可行方式為加緩蝕劑和混床(陽(yáng)床)旁流處理系統(tǒng),因間冷系統(tǒng)運(yùn)行周期短,暴露出的問(wèn)題只能后期進(jìn)行處理,比如增加陽(yáng)床等臨時(shí)處理設(shè)備。

    華能內(nèi)蒙古長(zhǎng)城發(fā)電公司項(xiàng)目在設(shè)計(jì)初期認(rèn)真調(diào)研其他運(yùn)行間冷機(jī)組,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),增設(shè)自清洗過(guò)濾器+混床的間冷旁流處理系統(tǒng),有效控制間冷水pH值=7.58.0、電導(dǎo)率<1μS/cm,降低腐蝕因子濃度,確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

    參考文獻(xiàn):

    [1]陳穎敏.熱力設(shè)備腐蝕與防護(hù).航空工業(yè)出版社出版,1999.

    [2]孫彤彤.腐蝕與防護(hù)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1989.

    作者簡(jiǎn)介:魏小強(qiáng)(1984—),男,漢族,寧夏銀川人,本科,工程師,電廠化學(xué)技師,從事火力發(fā)電廠化學(xué)運(yùn)行管理工作。

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