火力发电厂凝汽器铜管铜试剂镀膜技术的研究与实践

曹永让

（山西晋缘电力化学清洗中心有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

目前，我国仍有不少凝汽式发电机组在运行。研究凝汽器铜管防腐蚀技术依然很有意义。毫无疑问，镀膜防腐的技术价值和经济效益是巨大的。我国大约在20世纪70年代初，就有一些电厂尝试采用铜管铜试剂镀膜技术，但缺乏系统的理论研究。

1 铜试剂成膜理论

1.1 铜试剂

化学名称为二乙基二硫代甲酸钠DDTC（sodium diethyldithiocarbamate），常态下为白色粉末，其市售工业品含3个结晶水分子，由于含少量杂质，常态下为浅棕色晶体，分子式为C5H10NS2·3H2O，结构简式 （C2H5）2NS2Na·3H2O，可与铜离子生成稳定的黑色或棕色络合物。常用于铜的分析测试。

1.2 研究发现

在水溶液中，DDTC能与金属铜合金表面生成稳定的微米级保护膜，这种膜是DDTC中的硫分子与金属铜合金表面的氧化铜络合而成，即DDTC-Cu（Ⅱ） 膜。

DDTC-Cu（Ⅱ）膜的物理和化学性质很稳定，附着力及耐腐蚀性能良好[1]。

1.3 小型试验

1.3.1 选用铜管

选用铜参考数如表1所示。

表1 试验铜管参数

1.3.2 物理和化学条件

铜试剂浓度为0.2%；温度为（60±5） ℃；pH为7，9，11；时间为40 h；流速为0（浸泡）。

1.3.3 试验结果及检验

铜管镀膜膜试验结果如表2所示。

表2 膜质状况

1.3.4 试验结论

经过反复试验，得出结论：铜试剂浓度，选择0.2%是适宜的；根据一般化学操作，选择温度（60±5） ℃是合适的；该试验适应的pH范围较广；铜管进行适当的预处理是必须的；结垢的铜管必须酸洗除垢，新铜管必须碱洗除残碳膜；该技术应用于实际中，应采用循环操作；前20 h，铜试剂浓度大于等于0.15%。

2 凝汽器铜管酸洗镀膜实践

一般情况下，凝汽器铜管酸洗后，或新铜管投运前（先碱洗除去残碳膜），都应镀膜保护，以防止发生铜管腐蚀。酸洗和除残碳膜的系统与后续的镀膜工艺完全相同，可连续进行。现以山西某电厂2号机组凝汽器铜管酸洗镀膜为例，加以说明。

2.1 山西某电厂2号机凝汽器酸洗技术方案

该厂2号机凝汽器经过多年运行，铜管结有不均匀的垢，并有一定程度的腐蚀，拟进行酸洗除垢，并进行镀膜保护。

2.1.1 酸洗工艺的确定

根据小型试验结果，该凝汽器宜采用工业盐酸为清洗介质，为防止铜管腐蚀速率超标，采用TPRI-Ⅱ为缓蚀剂，具体工艺参数如下。

盐酸为2%～3%，缓蚀剂TPRI-Ⅱ为0.3%，消泡剂为必要时淋入酸箱，温度为常温，酸洗时间为 4～5 h。

2.1.2 酸洗系统的安装及其它准备工作酸洗系统的安装

a） 在凝汽器水室内将循环水进、出口管加堵。在堵板的凝汽器侧各开一个219 mm的孔，用于接临时系统。

b）酸洗泵、酸箱等布置在汽机房扩建端空地。酸箱有效容积约20 m3，酸洗泵流量500 m3/h×2，H=50 m。

c）2个凝汽器出口循环水管用φ219 mm×6 mm管道与酸箱连接。

d）2个凝汽器入口循环水管用φ219 mm×6 mm管道与酸泵出口连接。

e） 酸箱补水为两路：一路用φ133 mm×4 mm管道就近与1号机给水泵冷却水（工业水） 管接通；另一路补水管，从0 m除盐水补水总管上接出。

f）在回液管上的回液门前接φ159 mm×6 mm管至锅炉0 m 1号炉冲渣沟，排放废液。

g） 凝汽凝汽器底部开孔接φ108 mm×4 mm管道，作为底部排水直接排在负米，用排污泵排走。

h） 从2台凝汽器最高处用φ89 mm×4 mm管道接出，并用φ89 mm×4 mm管道，接至室外，用作排气。

i）用φ89 mm×4 mm管道，从汽机厂房0 m东侧暖气管上接出，向酸箱提供加热蒸汽。

j）凝汽器底部用千斤顶或道木加支撑，以免造成弹簧损坏。

2.1.3 2号凝汽器铜管铜试剂一次成膜技术方案

为了保证铜管成膜质量，要求铜管内清洁，无堵塞，无污泥，无杂物。

成膜工艺是温度为50～60℃，流速大于0.1 m/s，浓度为0.2%，时间为40 h，pH值为7～10。

操作准备工作完成后，将凝汽器充满除盐水，酸箱补水至三分之一，加入磷酸三钠，自循环30min，调整循环液pH值在7～10之间。按计算加入铜试剂，自循环30 min，待药品完全溶解后，开启凝汽器入口门，大循环2 h。此后，一侧循环，一侧浸泡，每2 h切换一次。40 h后，排放废液，为保证镀膜质量，汽侧充入80℃以上的水，用以烘干膜层，同时打开凝汽器人孔，用大功率风机一边吹，一边吸，以提高膜质。也可以采用热风烘干的方法。8 h后，工作结束。

化学监督：每2 h采样一次，化验pH值，铜试剂浓度。

2.1.5 膜质检验及结论

a） 清洗干净彻底，除垢率大于99%，无过洗，铜管堵塞，渗漏等现象。

b） 清洗评级为优级。

c）铜试剂镀膜，膜质黝黑光亮，质地优异。1 mol/L盐酸耐受时间超过180 s，

分析纯氨水点滴检验无反应。附着力检验，用手工橡皮磨擦法，耐受超过30次，与硫酸亚铁膜相同。

d） 镀膜评级为优级。

e）由于铜试剂是一种优良的铜缓蚀剂，镀膜废液不必处理，可直接排入循环水中。

f）铜试剂镀膜技术，以其条件宽松，工艺简单，易于控制，膜质优异，且较硫酸亚铁镀膜（96 h） 节省时间超过200%，极有推广价值。该厂2号机大修后投运并网，机组真空度提高约1%，端差降低4℃，经济性大为改善。

3 铜试剂镀膜与MBT及硫酸亚铁镀膜技术的比较

传统的发电厂凝汽器铜管镀膜技术，用硫酸亚铁和苯并三氮唑BTA（benzotriazole），现将这二者与铜试剂做比较。

3.1 发电厂凝汽器铜管镀膜应用最广的是硫酸亚铁镀膜技术

工艺参数是Fe2+质量浓度为10～100 mg/L，流速大于等于0.1 m/s，pH值为5.0～6.5，温度为常温，时间为96 h。

3.2 BTA镀膜技术

工艺参数是BTA质量浓度大于等于500 mg/L，流速小于等于0.1 m/s，pH值为9.0～12，温度为（40±5） ℃，时间为 24～36 h。

3.3 3种工艺比较

表3膜质试验条件有以下几点。

a） 耐碱性。用分析纯氨水（27%） 点滴。

b） 耐酸性。用1.0 mol/L盐酸点滴。

c）附着力。用文具橡皮摩擦，耐受30次以上为优。

表3 3种镀膜技术比较

综合比较，硫酸亚铁工艺成膜条件苛刻，适宜的pH值范围很窄，不容易控制，而且加药点距凝汽器入口不能超过20 m，还需不间断曝气，膜的耐腐蚀性差，特别是对铜管内表面状态要求苛刻；BTA工艺要求在强碱性中进行，必须考虑废液处理；而铜试剂工艺完全克服了前两种工艺的缺陷，废液直接排入循环水中，膜质优良[1]。

4 结论

发电厂凝汽器铜管铜试剂镀膜技术是成熟的，适应性好，条件宽松，操作简单，铜试剂膜质的耐腐蚀性能优异，附着力强，镀膜废液不必处理。发电厂凝汽器铜管铜试剂镀膜技术条件有以下几方面，温度为50～60℃，流速大于0.1 m/s，浓度为0.2%（前期20 h不小于0.15%），时间为40 h，pH值为 7～10。

凝汽器铜管铜内表面无水垢、残碳膜等杂质。与传统的硫酸亚铁，BTA两种工艺相比，具有明显的优势。