趙 靜

（上海電力股份有限公司吳涇熱電廠，上海 200241）

1 閉冷水系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

吳涇熱電廠11號和12號機(jī)組（300 MW）的閉冷水系統(tǒng)，是一個補(bǔ)充除鹽水的閉式循環(huán)回路，其功能是為各輔助設(shè)備提供冷卻用水以及軸封用水。閉冷水系統(tǒng)的特點是冷卻水用量大、冷卻對象多，冷卻水質(zhì)的優(yōu)劣不僅影響冷卻器的冷卻效果，而且直接影響機(jī)組的安全運行。

閉冷水系統(tǒng)一般由膨脹水箱、冷卻水泵、冷卻器和被冷卻設(shè)備組成。冷卻設(shè)備包括：冷油器、閉冷器、氫冷器、給泵電動機(jī)冷卻器、定冷器、取樣冷卻器、儀冷器、一次風(fēng)機(jī)冷油器及輸送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)冷油器及磨煤機(jī)冷油器、爐水循環(huán)泵冷卻器、空預(yù)器軸承冷卻器、空壓機(jī)站冷卻器等設(shè)備。冷卻器的材質(zhì)為銅（B10），管路閥門的材質(zhì)大多為碳鋼也有黃銅的，部分冷卻設(shè)備的材質(zhì)還采用不銹鋼。

GB／T 12145-2008對燃煤電廠閉冷水的水質(zhì)要求是：材質(zhì)為全鐵系統(tǒng)時（25℃），電導(dǎo)率要小于或等于30μS／cm，p H值要小于或等于9.5；材質(zhì)為含銅系統(tǒng)時（25℃），電導(dǎo)率要小于或等于20 μS／cm，p H值要小于或等于8.0～9.5。吳涇熱電廠300 MW機(jī)組的閉冷水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.2 存在腐蝕隱患

1）銅含量高、p H值低、換水量大 按照GB／T 12145-2008對閉冷水的水質(zhì)要求，發(fā)現(xiàn)相關(guān)指標(biāo)偏高，判斷閉冷水系統(tǒng)可能存在腐蝕隱患。通過排摸1999—2008年的閉冷水水質(zhì)年報數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)閉冷水系統(tǒng)存在的主要問題：一是，閉冷水銅含量逐年升高，例如：1999年水的銅含量為30μg／L，到2008年上升為175μg／L。二是，p H值偏低，國家標(biāo)準(zhǔn)要求25℃時p H值小于或等于8.0～9.5，而1999年統(tǒng)計的p H值為6.92，到2008年下降為6.3。三是，運行中多次發(fā)生冷油器漏油，且泄漏次數(shù)逐年上升，只能通過系統(tǒng)換水才能維持正常水質(zhì)。例如：1999年統(tǒng)計的換水量為5 t，到2008年上升為35 t。

圖1 閉冷水系統(tǒng)示意圖

總之，閉冷水系統(tǒng)出現(xiàn)銅含量逐年升高、p H值逐年偏低、換水量逐年增大，證實了閉冷水系統(tǒng)確實存在腐蝕隱患。1999—2008年閉冷水水質(zhì)數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

表1 閉冷水水質(zhì)年度數(shù)據(jù)匯總

1.3 查找腐蝕原因

1）追溯歷年水質(zhì)月報數(shù)據(jù) 由于閉冷水的補(bǔ)水源采用化學(xué)二級除鹽水，而二級除鹽水水質(zhì)超純，大氣中的二氧化碳極易從冷卻設(shè)備的泄漏處滲入，影響閉冷水的p H值。2008年的閉冷水水質(zhì)月報數(shù)據(jù)為：7月份到12月份，二級除鹽水中二氧化碳的含量每月平均為2.2μg／L；7月份閉冷水中二氧化碳的含量為1 080μg／L，到12月份上升為1 100μg／L；7月份二級除鹽水的p H值為7.02，到12月份下降為6.98；7月份閉冷水的p H值為6.35，到12月份則上升為6.45。

2）查證銅管腐蝕與p H值的關(guān)系 通過檢索和查證有關(guān)銅管腐蝕的相關(guān)資料，由溶解的銅與水的p H值特性曲線［1］，佐證了閉冷器銅管（B10）發(fā)生腐蝕與水的p H值有關(guān)。在溶解的銅含量與水的p H值特性曲線圖中，分別給出了銅管運行120天和60天發(fā)生腐蝕與水的p H值有關(guān)的2條特性曲線。以銅管運行60天為例，溶解的銅含量為0.15 mg，水的p H值為7；溶解的銅含量為0.3 mg，水的p H值為8；溶解的銅含量為0.62 mg，水的p H值為9；溶解的銅含量為0.75 mg，水的p H值為10。

2 減緩閉冷水系統(tǒng)銅管腐蝕方案

2.1 實驗室掛片試驗

分別取黃銅刮片及鋼刮片作為試樣，在實驗室進(jìn)行小型試驗，介質(zhì)采用水（不加任何藥劑），初始p H值為9.5的水（用0.1%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)），以及不同濃度的閉冷水專用緩蝕劑（p H為8.5），在室溫為25℃、開口情況下浸泡，每天記錄掛片被蝕情況。

1號試樣水的p H值為6.8；2號試樣水的p H值為9.5；模擬閉冷水系統(tǒng)的運行狀況。3號試樣水的p H值為8.5，投加緩蝕劑1 mg／L做介質(zhì)；同樣，4號試樣水的p H值為8.5，投加緩蝕劑2 mg／L做介質(zhì)；5號試樣水的p H值為8.5，投加緩蝕劑4 mg／L做介質(zhì)。掛片試驗從2009年7月5日開始到8月7日結(jié)束。

1）銅掛片試驗結(jié)果 銅掛片8月7日試樣照片如圖2所示。未處理的水銹蝕最嚴(yán)重，表面為黑色，底層為紫銅色。將水的p H值調(diào)至9～9.5，有一定緩蝕作用，比空白水樣對銅腐蝕要輕，但試樣正反表面均有一塊棕色斑，類似于脫鋅斑，而且從掛片入水一周后即出現(xiàn)。將水的p H值調(diào)至8.5，加入緩蝕劑1～4 mg／L，經(jīng)1個月掛片試驗，均未出現(xiàn)腐蝕癥狀，試樣表面依舊光亮如初。

圖2 8月7日1～5號銅試樣正面照片

2）鋼掛片試驗結(jié)果 鋼掛片8月7日試樣照片如圖3所示?？瞻姿畼愉撲P蝕嚴(yán)重，20天后表面全被黑色銹層遮蓋，隨后在銹層上又出現(xiàn)一層黃色銹層。將水的p H值調(diào)至9.5，掛片正面銹蝕嚴(yán)重，黑色銹上有黃色銹，但背面有一半以上未銹，依舊光亮。將水的p H值調(diào)至8.5，加入緩蝕劑1～2 mg／L，對鋼掛片作用不理想，浸泡20天后試樣表面與p H值為9.5的水浸泡30天相似。浸泡30天后，試樣表面全是銹層。p H值為8.5的水，加4 mg／L緩蝕劑對鋼掛片有一定緩蝕作用，除正反面各有1條銹蝕外，其余均為光亮無銹，銹蝕程度比p H值為9.5的水要輕。

圖3 8月7日6～10號鋼試樣正面照片

根據(jù)在實驗室1個月的掛片試驗結(jié)果，以及吳涇熱電廠300 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)的實際運行情況，制定了減緩閉冷水系統(tǒng)設(shè)備腐蝕的工業(yè)性調(diào)整試運行方案，即將水的p H值調(diào)至8.5，并投加4 mg／L緩蝕劑。

2.2 工業(yè)性調(diào)整試運行

在進(jìn)行工業(yè)性調(diào)整運行前，先建立閉冷水加藥系統(tǒng)，用以實現(xiàn)可以連續(xù)向系統(tǒng)內(nèi)加藥以及進(jìn)行調(diào)控操作。2009年8月，正式在11號機(jī)上進(jìn)行工業(yè)性調(diào)整試驗。試驗時維持原閉冷水運行工況不變，按運行時室溫為25℃、水的p H值為8～9、電導(dǎo)率為5～9μS／cm的要求，向閉冷水系統(tǒng)中投加專用緩蝕劑（每升4 mg），并嚴(yán)密監(jiān)測閉冷水的水質(zhì)變化情況。

調(diào)整運行前，測得閉冷水的電導(dǎo)率為1.03～1.09μS／cm，p H值為6.67，水中銅含量為128 μg／L，鐵含量為40～50μg／L。每升投加4 mg緩蝕劑后，當(dāng)閉冷水的電導(dǎo)率上升為9μS／cm左右，p H值上升到8.8～9時，停止向閉冷水系統(tǒng)加藥。2009年8月7日11號機(jī)組工業(yè)性調(diào)整運行時的水質(zhì)變化曲線如圖4所示。

調(diào)整運行結(jié)果表明：在閉冷水的電導(dǎo)率為5～9μS／cm時，p H值可達(dá)8～9，閉冷水中緩蝕劑濃度在4～5 mg／L的工況下，水中銅含量由128μg／L降至1～2μg／L，鐵含量由40～50μg／L降至20μg／L以下，緩蝕作用十分明顯。為此，確定11號機(jī)組工業(yè)運行時，電導(dǎo)率的控制范圍為5～9μS／cm。

圖4 11號機(jī)組調(diào)整運行時的水質(zhì)變化情況

2.3 試運行

工業(yè)性調(diào)整試運行結(jié)束后，進(jìn)行試運行。試運行結(jié)果表明，水的含銅量和含鐵量與調(diào)整運行時相同，只是在剛加完緩蝕劑后，p H值在8～9之間有些波動。但是，隨著運行時間的延長，p H值會逐漸下降，而且p H值與系統(tǒng)排污有關(guān)。當(dāng)關(guān)閉排污閥門時，p H值會低于8，所以在運行時閉冷水系統(tǒng)的排污量不能為零。試運行結(jié)束后發(fā)現(xiàn)：將控制閉冷水的電導(dǎo)率調(diào)整為5～9μS／cm，相應(yīng)的閉冷水p H值為8～9，二者之間對應(yīng)關(guān)系較好；閉冷水的銅含量在10μg／L以下，鐵含量在20μg／L左右，處理效果極為理想。

表2 調(diào)整后8月17日至22日的運行效果

2.4 最終運行方案

根據(jù)調(diào)試和試運行的數(shù)據(jù)，最終確定了減緩閉冷水系統(tǒng)腐蝕的運行方案為：以控制電導(dǎo)率為主，輔以p H值；閉冷水電導(dǎo)率控制在8～10μS／cm，p H值為8～9，并進(jìn)行自動加藥。即，當(dāng)導(dǎo)電度小于8μS／cm時，加藥系統(tǒng)自動向閉冷水系統(tǒng)加藥。當(dāng)導(dǎo)電度大于10μS／cm時，加藥系統(tǒng)自動停止向閉冷水系統(tǒng)加藥。

3 實施減緩腐蝕方案后的效果

1）實施前 11號機(jī)組閉冷水系統(tǒng)是以除鹽水為介質(zhì)，閉冷器為銅材質(zhì)，水質(zhì)通過人工定期檢測監(jiān)控。據(jù)追溯2008年12月份閉冷水系統(tǒng)的水質(zhì)檢測記錄：銅含量為127.81μg／L，鐵含量為18.05μg／L，25℃時p H值為6.25，電導(dǎo)率為1.10μS／cm，溶氧為7.67 mg／L，通過排污換水只能暫時降低閉冷水銅含量。

2）實施后 11號機(jī)組采用向閉冷水系統(tǒng)中投加專用緩蝕劑后，減緩了閉冷水對銅和鋼的腐蝕，有效地保護(hù)了設(shè)備。

運行1年后，在維持閉冷水的p H值為8～9、緩蝕劑濃度為4 mg／L時，閉冷水中銅含量降低90%以上，保持在10μg／L以下，鐵含量降低50%左右，效果十分明顯。2010年12月份閉冷水水質(zhì)檢測結(jié)果：銅含量為6.49μg／L，鐵含量為8.16μg／L，25℃時p H值為8.2，電導(dǎo)率為6.7 μS／cm，溶氧為5.67 mg／L。

3）防腐經(jīng)驗可借鑒 實施減緩閉冷水系統(tǒng)腐蝕方案后，在保證電廠安全、穩(wěn)定運行的同時，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。從梳理實驗室掛片1個月取得的試驗數(shù)據(jù)，證實了水的p H值與銅含量之間的關(guān)系，p H值與鐵含量之間的關(guān)系；從制定減緩閉冷水系統(tǒng)腐蝕方案入手，到系統(tǒng)調(diào)整運行和試運行，最終確立了控制值和操作工藝，取得了圓滿成功。

可以說，試驗過程中取得的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，對于采用水質(zhì)純度較高的水作為冷卻水的系統(tǒng)，具有一定的防腐借鑒作用，而對于已經(jīng)運行的閉冷水系統(tǒng)進(jìn)行防腐蝕改造，則要根據(jù)電廠運行的實際狀態(tài)與現(xiàn)場設(shè)備的情況，選用合適的防腐蝕方案兼顧改造成本、設(shè)備可靠性以及節(jié)能效果，才能提高燃煤電廠設(shè)備的安全運行。