混床旁流处理在间接空冷系统的应用

摘 要：近年来因特高压外送建设的需求，我国北方地区新增较多间接空冷燃煤发电机组，尤其是1000MW级大容量间接空冷机组如雨后春笋，而间接空冷系统散热器铝翅片腐蚀、泄露及防护一直是电力人探索研究的重点。本文介绍间接空冷系统散热器铝翅片运行现状、腐蚀原因和采取的相应措施。长城发电公司在设计初期新增一套间冷旁流处理系统，以控制间冷水pH、电导率，确保间冷系统安全稳定运行。

关键词：间接空冷系统;散热器;腐蚀;pH值

1 间接空冷水系统现状

目前国内间接空冷机组普遍存在间冷水pH值、电导率、铁、铝等离子含量高，间冷系统铝翅片腐蚀泄露，尤其是新建机组初期投运时，各项指标参数异常，冷却三角管束底部与散热器分配器连接部位泄露严重的问题，且国标、電力相关标准无间接冷却水控制标准。

2 间接空冷铝翅片腐蚀因素

（1）pH值。间冷水pH值的高低直接影响间冷系统铝翅片的腐蚀性能。金属铝在水中发生电化学腐蚀的产物分为两个阶段：（1）胶状Al（OH）3;（2）Al2O3膜。胶状Al（OH）3不能阻止铝的电化学腐蚀，只有当胶状Al（OH）3转化成Al2O3膜后铝表面发生钝化，方可阻止铝的进一步腐蚀。根据金属铝在水中的电位pH图可以看出：在pH=4.68.3时，在金属铝表面可生成致密的Al2O3膜发生钝化，超过此pH范围，由于Al2O3膜溶解，进而导致铝腐蚀，在pH=5.7处出现铝的最小腐蚀。综合考虑散热铝翅片和碳钢材质的循环水管道，火电厂间冷循环水pH值控制在7.58.0，可有效防止间冷系统腐蚀。

（2）氧腐蚀。在中性或碱性水中，碳钢管道主要发生氧腐蚀。在腐蚀电池的作用下，在阴极表面发生氧还原反应：

O2+2H2O+4e→4OH

在阳极表面发生铁的氧化反应：

Fe→Fe2++2e

在扩散和电迁移的作用下Fe2+向阴极移动，OH向阳极移动，两者与O2发生一系列反应，最终生成Fe3O4、Fe2O3或Fe（OH）2。当水的pH<4时铁发生酸性腐蚀，且随着pH值的降低，腐蚀增大;当水的pH在4～9之间时铁主要发生氧腐蚀，与水的pH值基本无关;当水的pH在9～13之间时铁表面发生钝化，抑制了氧腐蚀，pH越高钝化膜越稳定。

（3）铝翅片钝化剂的影响。散热铝翅片制造厂商在设备出厂前采用钝化工艺处理，如弱碱性MBV法工艺（加热池液60℃脱脂—清洗—清洗—酸洗—清洗—除盐水清洗除盐水清洗钝化清洗清洗蒸汽养护）。间冷循环水系统投运前未完全冲洗干净钝化剂，水中有卤素离子存在时，卤素离子与Al3+离子结合不利于Al2O3钝化膜的形成，加速铝的腐蚀。

（4）系统问题。根据国内间冷系统运行来看，发现泄漏较严重的部位常出现在散热器冷却三角进水不锈钢膨胀节与散热器分配器处，此处因循环水高速流动产生涡流、湍流，冲刷磨损导致此处更易泄漏。

3 应对措施

（1）间冷循环水加缓蚀剂。间冷水系统中添加氨、联氨、磷酸盐等缓蚀剂，使金属表面形成保护膜，减缓金属腐蚀。

（2）间冷系统存在铝、碳钢、不锈钢三种主要材质，电化学性质差异大，易形成电偶腐蚀。参考其他电厂运行经验，在散热器冷却三角进水不锈钢膨胀节与散热器分配器连接法兰处增加电绝缘垫片，以避免铝进口管的电偶腐蚀。在散热器铝管的进口处安装100mm左右的套管可有效防止腐蚀和泄漏。

（3）间冷循环水增加混床/阳床旁流处理系统。间冷循环系统因管线长，系统大，存水量多，采用倒换除盐水的方法无法有效解决系统pH高的问题，同时造成除盐水浪费。因此，各电厂经技改或新建初期增加间冷旁流处理系统，对间冷水系统净化处理。①设备构成。华能内蒙古长城发电公司2×1000MW超超临界燃煤空冷发电机组间冷水处理初步设计为加氨、联氨保护方式，经前期调研最终更改处理方式，增设一套间冷旁流处理系统，加氨、联氨系统保留。旁流处理系统由一台5μm自清洗过滤器加一套出力为80t/h的混床处理设备串联组成。②工作原理。间冷水由间冷系统回水管道经增压泵引接至旁流处理系统，经5μm自清洗过滤器过滤除去水中泥沙等颗粒物杂质后进入混床，间冷水中的杂质离子（Na+、Ca2+、Al3+、Fe2+、Cl、SO42、HSiO3、NO3等）经混床处理后生成水，不会增加系统的杂质离子，处理后的间冷水送至间冷系统供水管道进入间冷系统。在新建机组启动初期，系统pH值高时，混床内只装填阳树脂，使pH值降低至控制标准内。经旁流处理系统的间冷水电导率<1μS/cm，pH=7.58.0时，水的纯度提高，离子导电过程遭破坏，间冷系统铝翅片、循环水碳钢管道的腐蚀得到有效控制。③设计优越性。a.降低间冷循环水系统腐蚀因子，减少系统腐蚀;b.缩短系统间冷循环水处理时间;c.常规除盐水换水处理方式，单台机组日均耗除盐水约250—300t，换水周期15—20d，且间冷水质易反复。间冷旁流处理系统可大大减少除盐水量损耗;d.5μm自清洗过滤器+混床处理间冷水，间冷水浊度降至0.5NTU以下，使间冷系统铝翅片表面清洁，提升换热器换热效率，间接降低供电发电煤耗，同时水中大颗粒被去除，防止冲刷腐蚀;e.长城发电公司经过合理设计，将间冷旁流系统与制水车间生水换热热源有机结合，间冷水热源作为生水换热热源，同时取消汽机房生水加热器，降低造价成本。

4 结语

根据其他电厂运行经验来看，国内间冷机组普遍存在间冷水水质超标，间冷水系统投运后采用倒换除盐水、加二氧化碳等处理措施，处理效果不佳。目前处理可行方式为加缓蚀剂和混床（阳床）旁流处理系统，因间冷系统运行周期短，暴露出的问题只能后期进行处理，比如增加阳床等临时处理设备。

华能内蒙古长城发电公司项目在设计初期认真调研其他运行间冷机组，总结经验教训，增设自清洗过滤器+混床的间冷旁流处理系统，有效控制间冷水pH值=7.58.0、电导率<1μS/cm，降低腐蚀因子浓度，确保系统安全稳定运行。

参考文献：

[1]陈颖敏.热力设备腐蚀与防护.航空工业出版社出版，1999.

[2]孙彤彤.腐蚀与防护手册[M].北京：化学工业出版社，1989.

作者简介：魏小强（1984—），男，汉族，宁夏银川人，本科，工程师，电厂化学技师，从事火力发电厂化学运行管理工作。