長期停備用機組凝汽器銅管吸附膜脫落與修補

潘仲達，裴居峰

（山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司，山西河津043300）

長期停備用機組凝汽器銅管吸附膜脫落與修補

潘仲達，裴居峰

（山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司，山西河津043300）

針對近年來火力發(fā)電機組長期備用停機造成凝汽器銅管吸附膜脫落腐蝕的問題，以漳澤電力河津發(fā)電分公司系統(tǒng)分析研究為例，提出清洗預(yù)膜吸附膜的修補方案，并在其二號發(fā)電機組進行實施，效果良好。

凝汽器銅管；吸附膜；脫落；修補

0 引言

河津發(fā)電分公司2012年1月24日二號機組因缺煤停機，至2012年3月3日二號機組啟動運行。在停機后由于不能確定機組停機時間，凝汽器銅管采取的保護措施是：水側(cè)放空，并架設(shè)風機將凝汽器水側(cè)內(nèi)的水汽吹干，待水汽吹干后風機間歇運行；但在3月初二號機組啟動運行后發(fā)現(xiàn)循環(huán)水中銅離子含量異常升高。

1 循環(huán)水系統(tǒng)概況

河津發(fā)電分公司一期工程為日本三菱重工生產(chǎn)的2×350MW亞臨界凝汽式燃煤機組，汽機循環(huán)水系統(tǒng)為濕冷塔式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，凝汽器材質(zhì)為HSn70-1A和B30（空抽區(qū)）。循環(huán)水補充水處理方式為地下水→弱酸床處理→與原水配水→補充至循環(huán)水系統(tǒng)，弱酸水與生水的配比為60%弱酸水+40%生水，循環(huán)水采用緩蝕阻垢劑+銅緩蝕劑處理。正常運行過程中循環(huán)水濃縮倍率控制在3.0～3.5倍范圍內(nèi)，氯根控制在320～350mg/L之間，有機磷加藥控制在4.5～5.5mg/L之間，鈣硬控制在5.0～5.4mmol/L之間，銅緩蝕劑加藥維持在唑類含量2.5～3.0mg/L之間，循環(huán)水銅離子含量維持在20～50μg/L以下，十年來凝汽器銅管運行狀況良好，未發(fā)生明顯結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象。

但從2012年4月9日開始，二號機循環(huán)水銅離子急劇升高，至2012年4月16日銅離子最高升至365 ug/L，給機組的安全穩(wěn)定運行帶來嚴重威脅。現(xiàn)場采取循環(huán)水換水和加大緩蝕劑用藥量，并將循環(huán)水中唑類含量提至6.0mg/L以上，但效果不明顯，說明二號機組凝汽器銅管內(nèi)壁局部吸附膜脫落造成銅基體發(fā)生腐蝕。

2 銅管吸附膜脫落的原因分析

河津發(fā)電分公司采用的銅緩蝕劑有效緩蝕成分是唑類，其唑類含量約20%，該類化合物與銅合金表面接觸時能形成良好的保護膜，其保護膜表現(xiàn)為沉淀膜和吸附膜的共同結(jié)果，以吸附膜為主。它之所以能起緩蝕作用是因為在水溶液中，游離在水中的唑類會與銅合金表面產(chǎn)生主動吸附，緊密的排列在金屬表面，形成單分子膜。這層膜與金屬的接觸是致密的，一端與銅表面接觸吸附，另一端與水接觸，與水接觸的一端對水有很強的排斥作用，所以這種膜可以很好地阻隔水與金屬表面的接觸，從而降低了水中腐蝕性離子對銅管的腐蝕。另外，銅緩蝕劑中含有滲透劑和表面活性劑，用于清除金屬表面污垢，使緩蝕劑成分可以更好地與金屬表面結(jié)合。

唑類分子在循環(huán)水中一般要保持一定的濃度，因為唑類與銅合金成膜過程是主動的吸附過程，緩蝕劑分子自動尋找裸露的銅合金表面并吸附，當吸附膜出現(xiàn)破損后，游離的唑類分子會迅速地吸附到銅材表面補充形成新的保護膜[1]。

河津發(fā)電分公司本次停機期間由于未對每一根銅管進行徹底水沖洗，銅管內(nèi)壁仍附著少量粘泥，泥垢下部也會存有微量高含鹽量的循環(huán)水，再加上停機期間因環(huán)境濕度較高，風機停運后，空氣中的水汽不可避免地進入凝汽器銅管內(nèi)，在外界氧充足的條件下，銅管內(nèi)壁不僅形不成吸附膜，還會造成吸附膜腐蝕脫落，進而對銅管基體產(chǎn)生垢下電化學腐蝕，在機組啟動運行后這種腐蝕將會逐步加劇，最終導致循環(huán)水系統(tǒng)銅離子含量異常升高。

3 銅管吸附膜修補措施

根據(jù)以上分析結(jié)果，針對河津發(fā)電分公司二號機凝汽器銅管吸附膜脫落的現(xiàn)象，決定對凝汽器銅管內(nèi)壁進行預(yù)膜，預(yù)膜步驟如下。

3.1 清洗

清洗的目的是將凝汽器銅管表面粘附的污垢、腐蝕產(chǎn)物、檢修殘留物等使緩蝕劑難以在金屬表面形成良好保護膜的雜質(zhì)剝離下來，銅管內(nèi)壁的清潔程度直接關(guān)系到預(yù)膜的效果[2]?，F(xiàn)場具體做法如下。

a）2012年4月24日對二號機循環(huán)水逐步進行排污換水，將循環(huán)水氯根、鈣硬等指標控制在低限運行。

b）2012年4月25日聯(lián)系集控連續(xù)投運二號機組膠球清洗系統(tǒng)，使銅管表面保持良好的清潔狀態(tài)。

c）2012年4月25日將二號水塔排污門全關(guān)，并在水塔內(nèi)直接倒入粘泥剝離劑1.5 t，濃度約為100mg/L，隨著藥劑加入循環(huán)水運行時間的延長，系統(tǒng)濁度會逐漸升高，當濁度值連續(xù)2～4 h不升高或出現(xiàn)下降時，表明系統(tǒng)中的臟污已經(jīng)被清洗干凈（一般循環(huán)24 h）。之后開大循環(huán)水排污門進行大流量排污換水，徹底將剝離下來的泥垢、污物等雜質(zhì)通過排污排出系統(tǒng)，以達到清潔銅管表面的目的，同時開大補水閥，大流量補充新鮮水以維持水塔水位。

d）當循環(huán)水濁度降低到10NTU以下時，關(guān)閉水塔排污門，同時適當關(guān)小補水閥，在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下，維持水塔較低水位運行，此時循環(huán)水控制指標及濃縮倍率已降至低限，為下一步的預(yù)膜創(chuàng)造了良好條件。

清洗是循環(huán)水系統(tǒng)凝汽器銅管預(yù)膜的前提。在停機期間和日常運行過程中，這些粘附在銅管表面上的污垢或成為垢的生長點、腐蝕的活性點，或進入系統(tǒng)，使水質(zhì)惡化，清洗不僅能夠清潔銅管表面的污垢而且對于發(fā)揮水處理藥劑的功效，保證設(shè)備安全、長周期運行起著至關(guān)重要的作用。

3.2 預(yù)膜

預(yù)膜的目的就是往循環(huán)水中沖擊式添加高濃度銅緩蝕劑，使其與凝汽器銅管表面生成致密保護膜，以減緩銅管的腐蝕程度，降低循環(huán)水銅離子的含量[2]?，F(xiàn)場具體做法如下。

a）2012年4月26日在二號機組循環(huán)水投加銅緩蝕劑前聯(lián)系集控運行停止二號機膠球清洗系統(tǒng)。

b）根據(jù)河津發(fā)電分公司二號機循環(huán)水系統(tǒng)保有水量15 000 t和投加銅緩蝕劑后循環(huán)水中唑類含量達到10 ppm～15 ppm計算，首次沖擊式投加高效銅緩蝕劑的加藥量為：0.75 t～1.125 t。2012年4月26日二號機循環(huán)水投加銅緩蝕劑1.0 t，折合理論濃度約13.3mg/L。此外因預(yù)膜藥劑中含有表面活性劑成分，運行中將會產(chǎn)生大量泡沫，當水塔內(nèi)出現(xiàn)大量泡沫時，應(yīng)及時投加消泡劑。

c）預(yù)膜時間按48 h控制，預(yù)膜過程中水塔排污門全關(guān)。另外沖擊式投加銅緩蝕劑當天（4月26日），暫停投加阻垢緩蝕劑。

d）從2012年4月27日開始，水塔阻垢緩蝕劑正常投加，同時每天投加銅緩蝕劑100～150 kg，持續(xù)投加一周。

e）從2012年4月27日開始每天監(jiān)測一次二號機循環(huán)水銅離子含量，以便及時掌握循環(huán)水中銅離子的變化趨勢和預(yù)膜的效果。

運行一周后，若循環(huán)水中Cu2+＞50μg/L，則繼續(xù)補加銅緩蝕劑，劑量按補水計投加2～5mg/L，直到Cu2+降至50μg/L以下；若循環(huán)水中Cu2+＜50μg/L，則預(yù)膜結(jié)束，說明在凝汽器銅管內(nèi)壁已經(jīng)形成了致密保護膜。本次二號機凝汽器銅管預(yù)膜一周后循環(huán)水銅離子含量降至50μg/L以下。

凝汽器銅管預(yù)膜結(jié)束后，循環(huán)水系統(tǒng)恢復正常運行狀態(tài)，按照預(yù)膜前控制標準投加阻垢緩蝕劑和銅緩蝕劑。

4 銅管吸附膜修補效果

河津發(fā)電分公司二號機凝汽器銅管預(yù)膜前后循環(huán)水銅離子含量及加藥量的變化見表1。（其中循環(huán)水加藥量折合成唑類含量表示）。

表1 銅含量及加藥量的變化統(tǒng)計表

通過表1可看出，河津發(fā)電分公司二號機凝汽器銅管經(jīng)過清洗、預(yù)膜后，循環(huán)水銅離子含量恢復至正常運行標準（Cu2+＜50μg/L），充分說明凝汽器銅管內(nèi)壁重新生成了致密保護膜。

河津發(fā)電分公司二號機組凝汽器銅管在清洗、預(yù)膜后，經(jīng)過一個多月的運行，截止2012年6月底，循環(huán)水銅離子含量一直處于30μg/L上下波動，再未發(fā)生超過50μg/L的現(xiàn)象，說明本次二號機凝汽器銅管的清洗、預(yù)膜完全達到了預(yù)期目的。

5 結(jié)論

對于長期停備用凝汽式發(fā)電機組，由于凝汽器銅管內(nèi)壁金屬表面狀態(tài)發(fā)生改變，相比運行期間的穩(wěn)定狀態(tài)其保護膜更容易被腐蝕脫落，本次河津發(fā)電分公司通過對二號機組凝汽器銅管的清洗和預(yù)膜工作，完全修復了凝汽器銅管內(nèi)壁的保護膜，達到了預(yù)期目的，也為大家提供了一個解決此類問題的方法和途徑。

［1］金熙，項成林，齊冬子.工業(yè)水處理技術(shù)問答及常用數(shù)據(jù)［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1997：377-382.

［2］祁魯梁，李永存，宋業(yè)林.工業(yè)用水節(jié)水與水處理技術(shù)術(shù)語大全［M］.北京：中國水利水電出版社，2003：172-174.

Exfoliation and Repair of Adsorption M embrane on Condenser Copper Tube Caused by Unit Long-term Reserve Shutdown

PAN Zhong-da，PEI Ju-feng
（Shanxi Zhangze Power Co.，Ltd.，Hejin Power Generation Company，Hejin，Shanxi 043300，China）

In recent years，the problem of corrosive exfoliation of asdorption membrane on condenser copper tube caused by long-term reserve shutdown atHejin Power Generation Company was analyzed systematically.Repairing programme is proposed to clean theadsorptionmembraneofpre-membrane，and the programmewas implemented in No.2 unit，which gained good effect.

condenser copper tube；adsorptionmembrane；shedding；repair

TK264.1+1

B

1671-0320（2014）01-0051-03

2013-09-12，

2013-11-02

潘仲達（1966-），男，山西萬榮人，2005年畢業(yè)于天津大學熱能動力專業(yè)，工程師，從事電廠化學運行及監(jiān)督管理工作；

裴居峰（1978-），男，山西永濟人，1997年畢業(yè)于長沙電力學院電廠化學專業(yè)，工程師，從事電廠化學水處理技術(shù)工作。