電廠化學(xué)水處理設(shè)備腐蝕問題處理措施探討

方穎斐

（浙江城建煤氣熱電設(shè)計(jì)院股份有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

在我國(guó)從電力生產(chǎn)大國(guó)向電力生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的背景下，我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在對(duì)電廠原水進(jìn)行處理時(shí)，水中多含有的化學(xué)物質(zhì)會(huì)造成電廠設(shè)備的腐蝕，不僅減少電廠設(shè)備的使用壽命，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響電廠電力生產(chǎn)的整體效率，給電廠帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此加強(qiáng)電廠化學(xué)水處理設(shè)備腐蝕問題處理措施的研究，對(duì)于保證電廠生產(chǎn)安全性，促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電廠化學(xué)水主要成分

電廠所使用的原水大多就近取水，水質(zhì)隨季節(jié)變化不穩(wěn)定，含有較多的雜質(zhì)，因此導(dǎo)致電廠化學(xué)廢水具有較強(qiáng)的腐蝕性，電廠原水的主要成分如表1 所示。

表1 電廠化學(xué)水主要成分

2 電廠化學(xué)水處理設(shè)備常見的腐蝕問題及成因

2.1 酸堿中和池腐蝕問題及成因

在電廠中，酸堿中和池主要負(fù)責(zé)將再生過程中所產(chǎn)生的廢酸液、廢堿液進(jìn)行處理。由于酸堿中和反應(yīng)具有較強(qiáng)的不可控性，一旦酸堿中和過程中的廢酸液、廢堿液出現(xiàn)超量、不足、攪拌不均勻等情況，都有可能導(dǎo)致酸堿中和后的液體pH 值不達(dá)標(biāo)，從而產(chǎn)生腐蝕作用，因此酸堿中和池腐蝕問題是一種較為常見的電廠化學(xué)水處理設(shè)備腐蝕問題[1]。從實(shí)際情況來(lái)看，有大部分電廠在投入使用兩至三年后均會(huì)出現(xiàn)不同程度的酸堿中和池及溝道腐蝕現(xiàn)象，同時(shí)，在酸堿中和池表面防腐層遭到破壞后，廢液可能會(huì)緩慢向地基進(jìn)行滲漏，造成地基的腐蝕與塌陷，從而引發(fā)較大的生產(chǎn)安全事故。通過對(duì)若干電廠酸堿中和池進(jìn)行實(shí)地考察分析，總結(jié)了酸堿中和池腐蝕問題的主要成因。

2.1.1 塊材結(jié)合層厚度和勾縫不符合要求

以某電廠為例，該電廠的酸堿中和池從2018 年開始投入使用，在2021 年出現(xiàn)地基腐蝕下限問題，在對(duì)該酸堿中和池進(jìn)行翻修的過程中，發(fā)現(xiàn)雖然該酸堿中和池底部花崗巖厚度大于30 mm，符合防腐要求，但在花崗巖與混凝土基層之間僅用普通石料進(jìn)行填充，并沒有利用樹脂結(jié)合層進(jìn)行填充，且僅用環(huán)氧樹脂在表面進(jìn)行勾縫，灰縫寬度幾乎為零，并沒有嚴(yán)格按照《建筑防腐工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 5021—2002中第6.5.2 條的要求，將灰縫的寬度控制在6～12 mm之間，由此導(dǎo)致石材之間存在較大的縫隙，在經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，酸堿廢水經(jīng)過縫隙滲透到混凝土層中，從而導(dǎo)致地基塌陷問題。

2.1.2 修復(fù)不徹底

修補(bǔ)不徹底問題通常情況下發(fā)生在已經(jīng)出現(xiàn)過腐蝕泄漏問題的前提下，電廠在對(duì)已經(jīng)因滲漏問題而產(chǎn)生腐蝕的酸堿中和池進(jìn)行修復(fù)時(shí)，僅對(duì)遭到破壞的防腐蝕層進(jìn)行修復(fù)，而并沒有對(duì)防腐蝕層下方的地基土層進(jìn)行檢查，導(dǎo)致下方地基土層中的廢酸堿液沒有得到及時(shí)處理，即便將酸堿中和池修復(fù)完成后，仍舊會(huì)出現(xiàn)腐蝕塌陷問題[2]。

2.1.3 設(shè)計(jì)布局方面的問題

部分電廠為了節(jié)約建設(shè)成本，會(huì)選擇將酸堿中和池建立在酸堿設(shè)備下，同時(shí)為了防止酸堿液揮發(fā)而對(duì)酸堿區(qū)的設(shè)備造成損壞，選擇將酸堿中和池進(jìn)行加蓋處理，使酸堿中和池變成全封閉式結(jié)構(gòu)。在這種情況下，電廠頻頻發(fā)生地基的塌陷問題，究其原因，在于酸堿中和池建設(shè)初期，施工人員為了符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在酸堿中和池與溝道上方加裝了一層水泥蓋板，使得電廠工作人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)酸堿中和中出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致地基出現(xiàn)塌陷問題。

2.2 循環(huán)水加酸系統(tǒng)的腐蝕

通常情況下，電廠會(huì)采用向循環(huán)水中添加阻垢劑加硫酸的方式進(jìn)行循環(huán)水的處理，但如果在加酸時(shí)出現(xiàn)問題，同樣可能造成腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生[3]。

2.2.1 材質(zhì)

一般來(lái)說(shuō)，電廠都會(huì)選擇由普通碳鋼材料制成的罐體作為濃硫酸儲(chǔ)存罐，因此罐體不易發(fā)生泄漏。在同時(shí)《電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范 第6 部分：水處理及制氫設(shè)備和系統(tǒng)》DL/T 5190.6—2012 中，明確指出“閥門、法蘭等接合面的墊片應(yīng)采用鉛質(zhì)或聚四氟乙烯墊片，不得使用橡膠墊片”。但有部分電廠為了節(jié)約成本，選擇使用橡膠墊片作為濃硫酸儲(chǔ)存罐的墊片，由于濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，導(dǎo)致其與橡膠中的碳元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳，造成橡膠的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，老化速度變快，最終導(dǎo)致循環(huán)水加酸系統(tǒng)出現(xiàn)硫酸滲漏，引發(fā)一系列腐蝕問題。

2.2.2 安裝工藝

循環(huán)水加酸系統(tǒng)安裝工藝的偏差也會(huì)導(dǎo)致腐蝕問題的出現(xiàn)。由于在循環(huán)水加酸系統(tǒng)中，輸送濃硫酸的管道相對(duì)較細(xì)，因此如果電廠在安裝循環(huán)水加酸系統(tǒng)時(shí)沒有嚴(yán)格遵循“在循環(huán)水加酸系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)沉降穩(wěn)定測(cè)試，再進(jìn)行管道的連接”的酸循環(huán)系統(tǒng)安裝規(guī)律，則會(huì)導(dǎo)致濃硫酸輸送管道因沉降不均勻而出現(xiàn)斷裂，導(dǎo)致濃硫酸的泄漏而引起腐蝕問題[4]。另外，部分電廠在設(shè)計(jì)循環(huán)水加酸系統(tǒng)時(shí)，沒有將濃硫酸輸送管道設(shè)計(jì)成明管，導(dǎo)致在腐蝕問題發(fā)生時(shí)，無(wú)法及時(shí)確定滲漏位置。

2.2.3 加酸方式

加酸方式的選擇也會(huì)對(duì)循環(huán)水加酸系統(tǒng)腐蝕問題造成影響[5]。以某電廠為例，該電廠在硫酸計(jì)量系統(tǒng)損壞后，并沒有及時(shí)購(gòu)進(jìn)新的硫酸計(jì)量系統(tǒng)，而是采用控制閥門開關(guān)的方式，讓硫酸以自流的方式添加到循環(huán)水中，這種方式無(wú)法精準(zhǔn)地控制硫酸的添加量，同時(shí)也無(wú)法對(duì)循環(huán)水的pH 值進(jìn)行檢測(cè)，導(dǎo)致循環(huán)水的pH 值過高，對(duì)電廠設(shè)備造成腐蝕。

3 電廠化學(xué)水處理設(shè)備腐蝕問題處理措施

3.1 酸堿中和池腐蝕問題處理措施

電廠在處理化學(xué)水處理設(shè)備腐蝕問題時(shí)，為了有效解決酸堿中和池腐蝕問題，應(yīng)在進(jìn)行酸堿中和池的建設(shè)時(shí)，加強(qiáng)對(duì)于酸堿中和池內(nèi)壁的防腐處理，并嚴(yán)格按照《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50212—2002）中的相關(guān)規(guī)定，從而減少腐蝕問題的發(fā)生。大部分電廠酸堿中和池腐蝕問題發(fā)生的主要原因?yàn)樗釅A液從花崗巖與混凝土之間的縫隙處滲漏，因此電廠在修建酸堿中和池時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50212—2002）有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如圖1 所示，注重樹脂膠泥的用量與灰縫寬度的設(shè)置，避免因酸堿液滲漏而引起的地基腐蝕問題[6]。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生過地基腐蝕、塌陷問題的酸堿中和池來(lái)說(shuō)，在對(duì)其進(jìn)行修復(fù)的過程中，不能僅將修復(fù)重點(diǎn)放在防腐層的修復(fù)上，而是需要檢查周圍地基土層是否發(fā)生酸堿液浸泡情況，如果存在此類情況的話，需要將地基土層中的酸堿液排干或替換土層，防止酸堿中和池在修復(fù)完成后，仍舊出現(xiàn)地基腐蝕、塌陷等問題，給電廠造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。最后，在修建酸堿中和池時(shí)，應(yīng)合理選擇酸堿中和池位置，盡量遠(yuǎn)離電廠的其他建筑、設(shè)備，同時(shí)切忌將酸堿中和池設(shè)計(jì)為全封閉結(jié)構(gòu)，而是應(yīng)在其上方加裝可移動(dòng)蓋子，這樣在便于電廠工作人員對(duì)酸堿中和池的腐蝕情況進(jìn)行定期查看的同時(shí)，避免酸堿液的揮發(fā)。

圖1 酸堿中和池建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 循環(huán)水加酸系統(tǒng)腐蝕問題的處理措施

電廠循環(huán)水加酸系統(tǒng)腐蝕問題的處理措施，從以下三個(gè)方面展開。

1）加酸方式的控制。加酸方式選擇的合理與否，將直接影響循環(huán)水加酸系統(tǒng)的工作效果，同時(shí)也能有效控制腐蝕問題的發(fā)生，因此電廠應(yīng)采用柱塞式計(jì)量泵控制方法，對(duì)加酸方式進(jìn)行操控，柱塞式計(jì)量泵可以對(duì)酸的濃度、總體添加量進(jìn)行有效控制，避免加酸過量、不足導(dǎo)致循環(huán)水的pH 值波動(dòng)，提升循環(huán)水加酸方式的科學(xué)性，將循環(huán)水的pH 值控制在合理范圍內(nèi)[7]。

2）改變加酸種類。通常情況下，向循環(huán)水系統(tǒng)添加的酸為硫酸，但由于硫酸可能生成CaSO4導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)堵塞、破裂，引起酸液的滲漏而導(dǎo)致腐蝕問題，因此可以嘗試改變加酸種類，如鹽酸。鹽酸與硫酸的性能比較如表2 所示，電廠可以根據(jù)自身實(shí)際情況合理選擇加酸種類。

表2 硫酸與鹽酸性能比較

3）解決脫碳器與風(fēng)管腐蝕。脫碳器腐蝕與風(fēng)管腐蝕是導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生腐蝕問題的主要原因，因此電廠應(yīng)及時(shí)對(duì)發(fā)生腐蝕問題的脫碳器進(jìn)行打磨、拋光、防腐層涂刷等操作，待第一層防腐層成型后，再次進(jìn)行一次防腐層的涂刷，以期鞏固防腐效果；對(duì)于已經(jīng)發(fā)生腐蝕問題的風(fēng)管，電廠應(yīng)及時(shí)進(jìn)行切割拆除，并利用新的風(fēng)管進(jìn)行焊接更換。

3.3 其他腐蝕問題處理措施

除了上述腐蝕問題與處理措施外，還可以從以下幾個(gè)方面對(duì)電廠化學(xué)水處理設(shè)備腐蝕問題進(jìn)行處理。

1）使用耐腐蝕性強(qiáng)的新型材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料酸堿中和池蓋板，如工程塑料蓋板、玻璃鋼材料蓋板等等，減少金屬材料蓋板的更換頻率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

2）由于酸液具有揮發(fā)性，因此為了避免酸性空氣對(duì)化學(xué)水處理車間墻壁、門、窗等造成腐蝕，電廠應(yīng)定期對(duì)化學(xué)水處理車間進(jìn)行防腐材料的涂刷，同時(shí)需要注意的是，盡量將開關(guān)、電氣設(shè)備等設(shè)置在化學(xué)水處理車間外[8]。

3）酸液的儲(chǔ)存容器。通常情況下，電廠中的硫酸使用普通鋼制罐儲(chǔ)存，鹽酸則使用襯膠罐儲(chǔ)存，雖然二者都具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，但無(wú)法100%杜絕腐蝕問題的發(fā)生。以鹽酸為例，如果儲(chǔ)存鹽酸的襯膠罐襯膠發(fā)生損壞，鹽酸與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，大量的氫氣在罐體內(nèi)堆積，稍有不慎將釀成嚴(yán)重的安全事故。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)電廠化學(xué)水處理設(shè)備中常見的酸堿中和池腐蝕問題、循環(huán)水加酸系統(tǒng)腐蝕問題等具有代表性的腐蝕問題及成因進(jìn)行分析，提出若干電廠化學(xué)水處理設(shè)備腐蝕問題的解決措施，以期提升電廠化學(xué)水處理設(shè)備、建筑物的安全性與穩(wěn)定性，為我國(guó)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供幫助。