輔機(jī)循環(huán)水加藥系統(tǒng)的腐蝕與防止措施

劉海玲，彭杰民，尹志君

（1.中電神頭發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 朔州 036011；2.山西中煤平朔能源化工公司，山西 朔州 036000）

輔機(jī)循環(huán)水加藥系統(tǒng)的腐蝕與防止措施

劉海玲1，彭杰民1，尹志君2

（1.中電神頭發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 朔州 036011；2.山西中煤平朔能源化工公司，山西 朔州 036000）

輔機(jī)循環(huán)水加藥系統(tǒng)在藥劑廠家未綜合評估現(xiàn)場要求的前提下，藥劑中含有大量不銹鋼材質(zhì)較敏感的腐蝕性氯離子，同時受安裝質(zhì)量影響，運(yùn)行僅47 d就造成系統(tǒng)嚴(yán)重腐蝕完全癱瘓。針對這一現(xiàn)狀，提出全面評估現(xiàn)場要求、合理選材、嚴(yán)格把控設(shè)備加工和安裝質(zhì)量等幾方面防止方法，保障循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

腐蝕；氯離子；水穩(wěn)劑；阻垢緩蝕劑

目前，火力發(fā)電廠中，輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)普遍采用敞開式，由于水的溫度變化及不斷蒸發(fā)、濃縮，水中腐蝕性離子聯(lián)合作用容易引起循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕、泄漏，故關(guān)注的焦點集中在水系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、運(yùn)行、檢修等環(huán)節(jié)，而對在線加藥系統(tǒng)相對關(guān)注不足，經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，造成加藥系統(tǒng)使用壽命降低，甚至全面癱瘓。

1 輔機(jī)循環(huán)水加藥裝置與系統(tǒng)

某發(fā)電廠2×600 MW超臨界間接空冷機(jī)組根據(jù)水源條件，空冷汽輪機(jī)的輔機(jī)采用循環(huán)供水系統(tǒng)，冷卻設(shè)備為機(jī)力通風(fēng)冷卻塔。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)材質(zhì)有不銹鋼、銅和碳鋼3種。冷卻水系統(tǒng)設(shè)計采用加藥泵連續(xù)加藥方式。2臺機(jī)組設(shè)1套組合式加藥裝置，裝置包括2臺溶液箱、2臺加藥計量泵（1用1備） 及相應(yīng)的電氣、控制設(shè)備。加藥裝置參數(shù)如下。

帶電動攪拌溶液箱參數(shù)。

型 式：立式，

材 質(zhì)：S30408，

數(shù) 量：2臺，

壁 厚：≥6 mm，

單臺容積：1 m3，

攪拌器：軸和葉輪的材質(zhì)為S30408，

外 徑：φ1 212 mm，

攪拌器數(shù)量：2臺，

直段高度：800 mm。

計量泵參數(shù)。

型 式：液壓隔膜泵，

型 號：RA040系列，

重新更換下擺臂、減振器和右邊輪胎軸承后試車，異響故障明顯減輕，但是在來回打方向時，還是有不同程度的異響。根據(jù)故障現(xiàn)象和特性，判斷異響來自變速器差速器。抬下變速器，更換差速器，裝車路試，該車異響的故障被徹底排除。

數(shù) 量：2臺，

材 質(zhì)：不銹鋼，

體積流量：40 m3/h，

最大壓力：1.6 MPa，

電機(jī)功率：0.25 kW，

沖 程：157 r/min，

口 徑：DN15，

2 加藥系統(tǒng)腐蝕情況

1、2號機(jī)組分別于2013年6月18日和9月21日通過168 h試運(yùn)行，為便于操作并克服控制系統(tǒng)先天不完善，從2013年6月10日調(diào)試開始至2015年4月23日，輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)加藥方式持續(xù)采用每日上午9時一次性人工倒入輔機(jī)循環(huán)水泵房前池的方式，加藥量為4桶/24 h（規(guī)格：25 kg/桶），藥劑廠家為A濟(jì)南某公司。期間輔機(jī)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)運(yùn)行情況較穩(wěn)定，加藥系統(tǒng)未投用，不存在任何腐蝕滲漏等現(xiàn)象，但因集中加藥，水循環(huán)系統(tǒng)排污量較大，藥劑濃度維持不穩(wěn)定。

2015年4月份B湖北某公司通過競標(biāo)方式中標(biāo)，從4月23日至今，輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)阻垢緩蝕劑一直加入此廠家ZC-504阻垢緩蝕劑，具體過程如下。

a)2015年 4月 23日—2015年 5月 20日，由于生產(chǎn)現(xiàn)場急需藥品，經(jīng)批準(zhǔn)B公司先招標(biāo)購買，后期補(bǔ)充動態(tài)模擬試驗報告及加藥方案。加藥方式為每日上午9時一次性人工倒入循環(huán)水前池4桶（規(guī)格：25 kg/桶），水質(zhì)試驗執(zhí)行原廠家（濟(jì)南） 標(biāo)準(zhǔn)。

b)2015年5月21日—2015年7月6日，根據(jù)2015年5月16日B公司完成的《循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行加藥方案》及《循環(huán)冷卻水實驗報告》中相關(guān)要求，加藥方式調(diào)整為加藥系統(tǒng)24 h連續(xù)計量泵調(diào)頻加入，加藥量控制在4桶/24 h（規(guī)格：25 kg/桶），水質(zhì)試驗執(zhí)行現(xiàn)廠家（B公司）標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場采用2號計量箱盛裝藥劑原液，通過1、2號計量泵連續(xù)調(diào)頻在線加藥。由于加藥泵、加藥管道及2號計量箱等多處出現(xiàn)腐蝕、滲漏及穿孔現(xiàn)象，于2015年7月6日計量箱臨時木楔堵漏，藥液全部排放，并將加藥系統(tǒng)全部隔離退出運(yùn)行，加藥方式恢復(fù)為原每日上午9時一次性人工桶加方式至今。

3 加藥系統(tǒng)腐蝕原因分析

3.1 安裝質(zhì)量影響

現(xiàn)場觀察2號計量箱底部、安全閥聯(lián)通管腐蝕穿孔部位均為焊口附近；1號計量泵出入口腐蝕滲漏部位為連接件；計量泵出入口管道腐蝕穿孔部位為連接件兼焊口附近。安裝期間焊接工藝、組裝連接應(yīng)力、堅固程度直接影響系統(tǒng)抗腐蝕性能。

焊縫金屬和焊接過程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)由于熔化過程而導(dǎo)致焊縫切面上金屬成分和顯微結(jié)構(gòu)的微小差別，引起這些不同區(qū)域之間電化學(xué)電位的不同，帶來了惰性最小的元素的優(yōu)先溶解作用，也就是常說的電池作用腐蝕。故焊縫及其附近會優(yōu)先發(fā)生腐蝕[1]。加藥系統(tǒng)管道焊口從外觀比對，焊接工藝稍差，所以發(fā)生優(yōu)先腐蝕可能性更高。

3.2 藥品成分影響

B公司根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》GB 50050—2007及《冷卻水動態(tài)模擬試驗方法》HG/T 2160—2008，模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的流速、流態(tài)、水質(zhì)，金屬材質(zhì)（A3、銅、不銹鋼），換熱強(qiáng)度冷卻水進(jìn)出口溫度等主要參數(shù)，對ZC-504阻垢緩蝕劑進(jìn)行動態(tài)實驗并評定藥劑阻垢和緩蝕性能，效果較理想。由于藥劑出廠驗收執(zhí)行《火力發(fā)電廠循環(huán)水用戶阻垢緩蝕劑》DL/T 806—2013中B類標(biāo)準(zhǔn)，無明確氯離子含量要求，故廠家未出具藥劑氯離子含量實驗報告，同時未對原已建加藥系統(tǒng)進(jìn)行評估。針對計量泵在線連續(xù)加藥后造成的腐蝕現(xiàn)狀，化學(xué)部于2016年7月19日對ZC-504阻垢緩蝕劑（原液）進(jìn)行測定，見表1。

表1中第1—7項執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及化驗方法參照DL/T 806—2013中B類標(biāo)準(zhǔn)。第8項化驗方法參照GB6905.1—1986《鍋爐用水和冷卻水分析方法二氧化物的測定》，無明確執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

表1 ZC-504阻垢緩蝕劑(原液)成分檢測

根據(jù)GB 50050—2007[2]中3.1.8“間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)”規(guī)定，指標(biāo)見表2。

由表1可見，實際藥劑原液顯強(qiáng)酸性，且Cl-含量遠(yuǎn)大于表2中“不銹鋼設(shè)備”Cl-許用值（≤700 mg/L），大大增加了加藥系統(tǒng)溶液箱（S30408）、計量泵 （不銹鋼） 及加藥管道（TP304）的氯離子應(yīng)力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕等風(fēng)險，且風(fēng)險程度隨介質(zhì)溫度升高而增大。水循環(huán)系統(tǒng)由于藥品投加量濃度較?。?5 mg/L），氯離子腐蝕風(fēng)險很小，腐蝕速率都在設(shè)計規(guī)范控制范圍內(nèi)。（GB50050—2007中3.1.6的6規(guī)定：碳鋼設(shè)備傳熱面水側(cè)腐蝕速率小于0.075 mm/a，銅合金和不銹鋼腐設(shè)備傳熱面水側(cè)腐蝕速率小于0.005 mm/a）。

表2 間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)

在藥劑廠家未評估前期已建加藥系統(tǒng)工程現(xiàn)狀的前提下，系統(tǒng)由于安裝質(zhì)量及藥劑成分等多方面影響，優(yōu)先在焊接的熱損傷區(qū)及連接件應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生不同程度的點蝕及孔蝕，由于運(yùn)行時間僅47 d后及時排出藥液退出運(yùn)行，雖敲擊計量箱體及管道等部位，未明顯失去金屬聲音 (典型氯離子腐蝕不銹鋼特征)，但加藥系統(tǒng)已完全癱瘓，必須全部更換，造成直接和間接經(jīng)濟(jì)損失近15萬元。

4 加藥系統(tǒng)腐蝕防止方法

4.1 合理選材

有機(jī)磷酸鹽系列緩蝕阻垢劑具有化學(xué)穩(wěn)定性好、不易水解、加藥量低等優(yōu)點，目前市場上應(yīng)用比較廣泛。此類藥劑在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一定量的鹽酸副產(chǎn)品，造成氯離子含量增加，這就要求在選材上優(yōu)先考慮鋼材內(nèi)壁襯膠、襯塑，使用聚氯乙烯PVC（polyvinyl chloride）、硬聚氯乙烯U-PVC（unplasticized polyvinyl chloride）、無規(guī)共聚聚丙烯PPR（polypropylene random） 等系列材質(zhì)，有條件可以考慮選用耐氯化物性能較好的鐵素體不銹鋼和雙相不銹鋼、鈦材。就奧氏體不銹鋼而言，增加鎳含量，加入較多的硅，降低P、N含量，有利于提高設(shè)備的耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂性能[2]。計量泵采用液壓隔膜泵，泵頭材質(zhì)可選用PVC或聚四氟乙烯，避免高濃度氯離子介質(zhì)與不銹鋼材質(zhì)直接接觸產(chǎn)生腐蝕。

4.2 嚴(yán)格把控設(shè)備加工和安裝質(zhì)量

不銹鋼在含有氧的氯離子腐蝕介質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕失效所占的比例高達(dá)45%左右。各種應(yīng)力中，以殘余應(yīng)力所占比重最大。設(shè)備在經(jīng)過各種加工過程中，如冷卻、熱加工、鍛造、焊接時均會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，焊接不當(dāng)時可以產(chǎn)生的殘余應(yīng)力會達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度[2]。因此，設(shè)備在加工、安裝、連接和裝配時，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中，并使其與介質(zhì)接觸部分具有最小的殘余應(yīng)力，防止磕碰劃傷，達(dá)到控制應(yīng)力腐蝕的效果；同時，嚴(yán)格遵守焊接工藝規(guī)范，將焊接過程中熱影響區(qū)導(dǎo)致的優(yōu)先腐蝕可能性降至最低。

4.3 綜合評估現(xiàn)場要求

造成加藥系統(tǒng)嚴(yán)重腐蝕的一個不可忽略的原因是藥劑廠家未對現(xiàn)場要求進(jìn)行全面評估，僅對水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行過動態(tài)模擬試驗，藥劑招標(biāo)與基建期加藥設(shè)備工程脫節(jié)，導(dǎo)致基建期加藥系統(tǒng)所選用材質(zhì)嚴(yán)重不適于ZC-504有機(jī)磷酸鹽阻垢緩蝕劑。所以，綜合評估現(xiàn)場設(shè)備情況及生產(chǎn)要求，明晰設(shè)備特定的服役環(huán)境至關(guān)重要。

輔機(jī)循環(huán)加藥系統(tǒng)應(yīng)做到全面評估現(xiàn)場要求、合理選材、嚴(yán)格把控設(shè)備加工和安裝質(zhì)量，全部更換加藥系統(tǒng)設(shè)備，保障循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 賴春曉.焊縫腐蝕的原因和解決方法 [J].全面腐蝕控制,2004(12)：10-12.

[2] 曹新生.不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂成因的分析 [J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2002(12)：212-213.

Circulating water system of auxiliary equipment for corrosion and prevention

LIU Hailing1,PENG Jiemin1,YIN Zhijun2
（1.CPI Shentou Power Generation Co.,Ltd.,Shuozhou,Shanxi036011,China;2.Shanxi China Coal Pingshuo Energy and Chemical Co.,Ltd.,Shuozhou,Shanxi036000,China）

The circulatingwater chemical feedingsystemofan auxiliaryunit was added intolarge amount ofcorrosive chloride ions to which steels are quite sensitive,meanwhile,the installation of the unit is not proper so that after running only for 47 days,the system was malfunctioned due to serious corrosion.In response to this situation,countermeasures and suggestions are put forward,including comprehensive site assessing,reasonable material selection,strict control on equipment fabrication and installation etc.so as to ensure the safe and stable operation ofcirculatingwater coolingsystem.

corrosion;chlorine ion;water stabilizer;scale and corrosion inhibitor

TM621.8

A

1671-0320（2017）06-0059-03

2017-02-16，

2017-10-19

劉海玲（1973），女，山西朔州人，1995年畢業(yè)于太原理工大學(xué)化工工程專業(yè)，高級工程師，從事發(fā)電設(shè)備防腐防垢及水處理技術(shù)工作；

彭杰民（1961），男，山西忻州人，1982年畢業(yè)于大同電力學(xué)校熱能動力專業(yè)，工程師，從事發(fā)電設(shè)備防腐防垢及水處理技術(shù)工作；

尹志君（1971），男，山西朔州人，2014年畢業(yè)于中央廣播電視大學(xué)行政管理專業(yè)，助理工程師，朔州市安監(jiān)局客座專家，從事化工防腐及水處理技術(shù)工作。