洪現(xiàn)海

摘 要：SVANTA-4型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置是發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)的專用水質(zhì)處理裝置，該裝置采用特殊的離子交換樹脂，通過特殊的離子交換工藝處理，使發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水經(jīng)過處理含有氫氧化鈉，水質(zhì)因此得到調(diào)節(jié)，提高定冷水的PH 值，降低定冷水的電導(dǎo)率和銅離子濃度，使發(fā)電機(jī)定冷水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。減緩了發(fā)電機(jī)銅線棒的腐蝕。給發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞：銅腐蝕原理；離子交換；Cu- H2O體系電位-pH 銅腐蝕與pH值關(guān)系

一、應(yīng)用背景

SVANTA-4型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置在我廠二三期應(yīng)前，我廠的發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理方式采用傳統(tǒng)的處理工藝是隨發(fā)電機(jī)配套過來的小混床處理裝置。其原理是取出內(nèi)冷水循環(huán)水量的8%通過小混床旁路處理，除去內(nèi)冷水中的銅離子和其他雜質(zhì)離子，降低內(nèi)冷水的電導(dǎo)率和銅離子濃度，維持發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的電導(dǎo)率和銅離子濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)冷水水質(zhì)基本能滿足《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求（DL/T801-2002）》中內(nèi)冷水pH值大于7.0，銅離子小于40μg/L，但2011年5月實(shí)施的《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求（DL/T801-2010）》要求，內(nèi)冷水pH值在不除氧的情況下由原來的7.0～9.0提高到8.0～9.0，銅離子由原來的不大于40μg/L提高到不大于20μg/L。

為提高內(nèi)冷水水質(zhì)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，減緩發(fā)電機(jī)銅線棒腐蝕，決定采用新的處理工藝，因此SVANTA-4型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置在我廠得到應(yīng)，而且運(yùn)行良好。

二、銅導(dǎo)線腐蝕的影響及提高內(nèi)冷水pH的原因

1、影響銅在冷卻水（內(nèi)冷水）中均勻溶解腐蝕的因素主要有水的pH值、溶解氧以及溶解二氧化碳的含量，此外在腐蝕過程中生成的二價(jià)銅離子對(duì)銅的腐蝕有加速作用。這一腐蝕過程的反應(yīng)如下：

⑴.電化學(xué)腐蝕反應(yīng)：

Cu+ 1/2 O2= CuO

2Cu+ 1/2 O2= Cu2O

Cu+ Cu2+ = 2Cu+

⑵.二氧化碳的溶解和銅氧化物的溶解：

CO2+ H2O= H2CO3

H2CO3= H++HCO3-

CuO+ 2H+= Cu2++H2O

Cu2O+ 2H+= 2Cu++H2O

⑶.一價(jià)銅離子進(jìn)一步氧化：

2Cu+ +1/2 O2 +H2O= 2Cu2+ +OH-

2Cu+ +1/2 O2 = CuO+ Cu2+

⑷.二次腐蝕產(chǎn)物的生成： Cu2+ +2OH-= CuO+ H2O

上述反應(yīng)交替進(jìn)行，從而導(dǎo)致銅的腐蝕和腐蝕產(chǎn)物的沉積。

2、Cu- H2O體系Cu腐蝕-鈍化-免蝕的理論條件與防腐機(jī)理

（1）在Cu- H2O體系電位-pH平衡圖上，溶液中的含Cu物質(zhì)以金屬銅離子（Cu+、Cu2+ 、Cu3+ ）含Cu水合物（Cu2O3·nH2O）和銅的酸根（HCuO2-、CuO22-、CuO2-）形態(tài)穩(wěn)定存在的區(qū)域，是Cu的理論上的腐蝕電位-pH條件區(qū)域；金屬Cu以單質(zhì)Cu形勢(shì)穩(wěn)定存在的區(qū)域，則是Cu的理論上的免蝕條件區(qū)域。根據(jù)理論分析計(jì)算和判斷，Cu- H2O體系Cu腐蝕-鈍化-免蝕的理論條件區(qū)域如圖中幾條曲線劃分的區(qū)域所示。

Cu- H2O體系電位-pH平衡圖

由圖可知，金屬銅的熱力學(xué)免蝕區(qū)與H2O的熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)部分重疊，這一現(xiàn)象表明，在pH≥7.80和有氧化劑（溶解氧）存在時(shí)，金屬銅表面形成的氧化物具有穩(wěn)定性，能對(duì)金屬銅基體起到保護(hù)作用。

（2）水的pH值對(duì)銅腐蝕的影響

有的資料介紹，當(dāng)內(nèi)冷水的電導(dǎo)率≤1.0μS/cm；pH值從6～6.5提高到8.0～8.5，對(duì)銅的腐蝕速度能降低100倍。這也是我們內(nèi)冷水水質(zhì)控制在8 ～9的理論所在。從水的純度、pH值對(duì)銅溶解圖也可以看出。

水的純度、pH值對(duì)銅溶解圖

三、SVANTA-4型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置工作原理

SVANTA-4型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置采用當(dāng)今先進(jìn)的離子交換技術(shù)和國(guó)內(nèi)首創(chuàng)pH、電導(dǎo)可調(diào)節(jié)技術(shù)，裝置利用樹脂吸附水中的陰陽離子，同時(shí)在電場(chǎng)的作用下水和樹脂反應(yīng)生成微量的堿性物質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)原理如下：

除離子：

Cu2+ + 2H-R = Cu2+-2R + 2H+

HCO3-+ OH-R = HCO3-R +OH-

H+ +OH- =H2O

微堿化：

H2O+Na-R=（電場(chǎng)作用下）H-R+NaOH

這樣，控制發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的pH在8.00～9.00電導(dǎo)率在<1.0μS/cm.。同時(shí)達(dá)到凈化水質(zhì)并抑制腐蝕作用，但pH值不宜高于9， 如果大于9 水對(duì)銅的腐蝕速度同樣會(huì)加快。

四、SVANTA-4型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行注意事項(xiàng)

1、裝置的初次投運(yùn)或更換樹脂后，均需要對(duì)裝置進(jìn)行沖洗，才能運(yùn)行。投運(yùn)前，首先確保SVANTA-4型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部所有閥門為關(guān)閉狀態(tài)，包括裝置進(jìn)水一次閥SV1以及裝置出水一次閥SV2。

2、正常運(yùn)行 閥門狀態(tài)為V03、V05、V06、V07全開，調(diào)節(jié)V01開度使FI3流量為1000L/H，V04微開（使流量計(jì)FI2的流量為50L/H）。

3、當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)控制在pH值 微高于8 電導(dǎo)率略<1.0μS/cm，最好減少水換水。

4、定期檢查是否有樹脂泄漏現(xiàn)象發(fā)生，儀表工作是否正常，為了確保工作的可靠性，該設(shè)備應(yīng)由專人負(fù)責(zé)定期檢查和維護(hù)。

總之，發(fā)電機(jī)微堿性處理技術(shù)（調(diào)節(jié)裝置）選用特殊的離子交換樹脂，并采用獨(dú)特的樹脂床層結(jié)構(gòu)，使內(nèi)冷水經(jīng)過處理后含有微弱的氫氧化鈉，水質(zhì)因此得以調(diào)節(jié)，內(nèi)冷水銅含量一般低于10μg/L；該技術(shù)應(yīng)用減緩了發(fā)電機(jī)銅線棒的腐蝕。目前該技術(shù)已在我廠2臺(tái)300MW和2臺(tái)330MW發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)得到成功應(yīng)用。

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