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1、 间冷铝管束腐蚀治理与间冷水质控制探讨 ProbeintoTreatmentofIndirectlyCooledAluminumTubeBundleCorrosionandControlofIndirectlyCooledWaterQualityPeng xiaojun1 yuan hong21.beijing energy investment holding co.,ltd，beijing Chaoyang District 100022；2.Inner Mongolia jingneng shengle thermal power co.,ltd，Inner Mongolia Hohho
2、t 011518 .摘要：某电厂间接空冷系统在投运初期，因间冷循环水的pH、电导率悬浮物及氯离子等指标超标造成了间冷冷却三角铝管束腐蚀泄漏，针对铝管束腐蚀问题，通过旁路过滤器、混床+联氨加药的方式处理循环冷却水，使水质恢复正常，避免了冷却三角铝管束快速腐蚀，并给出了间冷循环冷却水的控制指标建议。关键词：间接空冷；循环水冷却；铝管束；腐蚀；水质控制ABSTRACT: During the initial period of operation of an indirect air cooled system in a power plant, the corrosion and leakage
3、of indirectly cooled triangular aluminium tube bundles were caused by exceeded amount of pH, conductivity suspension and chloride ion of indirect cooling water.The water quality returns to normal by means of by-pass filter, mixed bed and hydrazine dosing to deal with circulating cooling water and th
4、us the fast corrosion of indirectly cooled triangular aluminium tube bundles is avoided. Recommended control target of indirect air-cooled circulating cooling water is also given in the paper.KEY WORD: indirect air cooled, circulating water cooling, aluminium tube bundle, corrosion,water quality con
5、trol0 引言某电厂装备2台350MW超临界燃煤热电联供机组，采用高效节水的表面式间接空冷系统。2台机组分别于2015年12月和2016年1月通过168h投产。间冷水系统在投运前虽然采取了冲洗、换水等措施，但因间冷水系统容积很大，约5000吨，且系统无法将间冷水全部放空以及受到除盐水制水能力、换水成本的制约，在投运初期，间冷水pH、电导率、悬浮物及氯离子含量等指标严重超标，造成间冷系统冷却三角铝管束腐蚀泄漏，给电厂安全运行造成了很大影响。1 间接空冷系统概况该间接空冷系统为2台机组合用一个冷却塔，每台机组有192个24m高的冷却三角和6个12m高的冷却三角，它们沿塔的圆周方向垂直布置。间冷水
6、经管道进入表面式凝汽器的水侧，通过表面换热冷却汽侧的汽轮机排汽和小汽机排汽，受热后的循环水由循环水泵用管道送至冷却塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，水被冷却后，再返回至凝汽器，循环往复。冷却三角管束规格为25*1，材质为1050A纯铝。循环水管道及水箱材质为普通碳钢，凝汽器换热管材质为TP304不锈钢。间冷循环水设计水质标准要求为：电导率：5S/cm，pH：7.08.3。2台机组间接空冷系统在投运前进行了三次冲洗，前两次使用生水进行冲洗，最后一次使用除盐水进行注水和换水。运行过程中2台机组间冷水均出现了pH值、电导率、浊度超出设备厂家规定值的现象，而且还发生了腐蚀泄漏的现象，腐蚀主要发生在
7、管口部位，具体的腐蚀形貌如图1所示。图1 铝管束腐蚀形貌2 冷却三角铝管束腐蚀原因分析2.1 腐蚀的化学机理金属铝在中性水溶液中会在其表面生成非晶态Al2O33H2O保护膜，这层保护膜一般只有几个纳米厚，起到保护金属铝不被进一步腐蚀的作用。铝管束发生腐蚀主要有以下四个方面的原因。（1）溶液的pH值：如图2所示，铝为两性金属，pH在中性附近时，铝是很耐腐蚀的，但是当pH大于8.5或小于4.5时，铝就很不耐腐蚀1。图2 不同pH、电位下的金属铝腐蚀情况（2）溶液中的氯离子含量：当水中存在Cl-等卤素离子时，它会在铝金属材料表面的氧化膜上产生扩散，这种扩散不是均匀的分布在整个表面上的，而是只扩散在材
8、料表面的缺陷处，也就是所说的优先扩散；当Cl-达到一定浓度后，在扩散位置处改变了材料表面的成分与性质，使得该处的离子电导和钝化膜的溶解速度远远大于没有Cl-扩散的部位，从而形成孔腐蚀活化点，简称孔核；在此处钝化膜逐渐减薄，随着时间的推移，此处钝化膜慢慢失去，逐渐扩大了腐蚀坑面积。此过程也是一个自催化过程，更是其它腐蚀类型的开端2。（3）溶液中的溶解氧含量：在无氧的水溶液中，铝的腐蚀速度是很低的，但有氧气存在时，腐蚀就会加速3。（4）管口的冲刷腐蚀：由于水流在管口发生扰动，导致其表面形成的氧化膜会由于机械力的作用减薄或者消失，从而失去保护性。如果溶液的腐蚀性很弱，则冲刷腐蚀就弱一些；如果溶液的腐
9、蚀越强，则冲刷腐蚀就越严重；如图3所示，冷却三角铝管主要腐蚀部位就在管口处，一方面表明冲刷腐蚀对保护膜的破坏比较大，另一方面也表明间冷水的腐蚀性较强4。图3 冷却三角铝管管口腐蚀形貌2.2 间冷水pH超标该厂间接空冷循环水的pH标准要求为7.0-8.3，在未增加旁路混床系统前，间冷循环水的pH值存在超标且持续上涨的趋势，间冷水的pH经常在9.0以上，见图4。因此，pH偏高是间冷水系统铝腐蚀的主要原因之一。图4 1号机投运初期间冷循环水PH趋势图2.3 间冷水氯离子含量偏高研究标明，水中氯离子含量50g/L时，会对金属铝产生腐蚀，且氯离子的浓度越大,金属铝的腐蚀速率越大5。1号机组间冷循环水中的
10、氯离子含量见图5，因此，间冷水的氯离子含量高也是造成铝管快速腐蚀的主要原因之一。因间冷循环水系统第一次和第二次冲洗使用生水，虽然后续使用除盐水进行换水工作，但因间冷循环水系统较为庞大且存在部分盲点，循环水无法彻底放空，间冷循环水中残留了大量中的Cl-等卤素离子，促使冷却三角铝管束腐蚀进一步加剧。图5 1号机投运初期间冷循环水氯离子含量2.3 间冷水溶解氧高由于间冷水系统的膨胀水箱是与大气相通的，另外，作为间冷水补充水的除盐水溶解氧基本上是饱和的，因此，间冷水的溶解氧是很高的，测定值在7-8mg/L之间，因此，间冷水的溶解氧高也是造成铝管快速腐蚀的主要原因之一。2.4 循环水悬浮物含量超标单台机
11、组间冷循环水系统水容积为5000m3，系统初次投运进行了3次冲洗。按照厂家要求，前两次使用生活水冲洗，最后一次使用除盐水冲洗，大量悬浮物残留在系统内，且系统内存在大量碳钢管道，随着运行时间的推移，系统内的碳钢腐蚀产物逐渐增多，也促使间冷循环水的悬浮物含量不断增高。以1号机组间冷循环水为例，间冷循环水流速为1.6m/s，悬浮物含量最高达33mg/L，在此流速下悬浮物碰撞金属表面的频率和速度较大，悬浮物对铝管束表面保护膜的破环较为严重，促使铝管束腐蚀进一步加剧。1号间冷循环水虽进行了2次除盐水换水和间断性的除盐水补排水，但效果并不明显，未达到预期目的，电导率和pH均超出了设计标准（电导率：5S/c
12、m，pH：7.08.3），如表1所示，且铝的腐蚀速率较高，间冷循环水的铝含量一直偏高，高于后期厂内内控标准。表1 1号机组间冷循环水水质测定结果时间pH电导率S/cm悬浮物mg/L氯离子g/L铝g/L10.307.91112.0032.8177885910.318.15112.0025.61699105111.028.16110.0026.31649152611.098.4595.008.26158942811.138.6989.0033.81240189711.148.8088.3027.21189169711.208.5183.8029.710572152611.258.6659.4023
13、.2101495211.278.5056.4024.11084107511.298.4550.4022.5105081112.038.5149.8018.395445512.088.7236.7016.488433513 改善间冷水水质的措施3.1 可供选择的技术方案（1）方案一：换水在机组运行过程中对间冷循环水进行换水操作，采用除盐水置换，边补边排；或在机组停运后将系统中的间冷循环水放空后进行换水。该电厂的除盐水制水能力为100m3/h，除去机组正常运行耗水，向间冷系统补水能力为50m3/h。1台机组间冷循环水的水容积为5000m3，每次彻底将间冷系统的水更换一次需要15天以上，消耗除盐水约
14、18000t，每吨除盐水成本按20元计算，换水成本约36万元，失去了采用间接空冷系统主要目的是为了节水的初衷。（2）方案二：前置过滤器混床旁路处理在间冷循环水系统上加装旁路过滤器和混床，通过过滤器去除间冷循环水中的悬浮物，混床除去水中的各种杂质离子，从而净化水质，使间冷水的各项指标合格。（3）方案三：加联氨调整水质在间冷水系统上增加加药系统，向间冷水中加入联氨来除去间冷水中的溶解氧，降低铝的自腐蚀电位，使其处于稳定的免腐蚀区，达到减缓腐蚀的目的。（2）方案四：前置过滤器+混床旁路处理+联氨调整水质联合处理在间冷循环水系统上加装旁路过滤器和混床，净化水质；并在间冷水系统增加加药系统，向间冷水中加
15、入联氨调节间冷水的氧化还原电位，进一步降低铝管束的腐蚀。3.2 方案比选表2 方案比选方案优点缺点一1.不需要系统改造1.耗费大量除盐水，运行成本高2、效果不佳二1.改造成本低，简单易行2.运行成本低1.有可能造成pH偏低三1. 改造成本低2. 运行成本低1.药剂为有毒药品3. 无法去除系统中的杂质离子4. 间冷循环水水质较差时情况下缓蚀效果一般5. 间冷循环水pH较高四1. 可以大幅度降低铝管束的腐蚀2. 可以去除系统中的杂质离子3. 运行成本低药剂为有毒药品。3.3 方案四的运行方式及运行工况通过以上方案比选，选取了方案四，采用旁路过滤器+混床+联氨加药的方式进行间冷水处理，以达到减缓铝管束腐蚀的目的。根据现场实际情况，利用启动锅炉房内闲置的软化床和凝结水精处理更换下来的启动阴、阳树脂组成混合离子交换器即混床，在间冷循环水系统加装旁路过滤器+混床
