閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)PH穩(wěn)定性的探索

趙文娟

摘要：閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是循環(huán)水冷卻的一種重要方式，其為全封閉內(nèi)路循環(huán)，水質(zhì)不易被污染，水量損失較小，能夠達(dá)到節(jié)水節(jié)電的目的。在火力發(fā)電廠中，閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)通常采用軟化除鹽水作為補(bǔ)充水源能夠大大提高換熱效率，減少換熱設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕，提高設(shè)備的運(yùn)行壽命，但是水中的氧對(duì)設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生腐蝕，因此通常采用加聯(lián)氨的化學(xué)方式進(jìn)行閉式循環(huán)冷卻水的除氧，并控制水質(zhì)PH值，防止氧腐蝕。本文對(duì)閉式循環(huán)冷卻水加聯(lián)氨控制系統(tǒng)水質(zhì)PH穩(wěn)定性進(jìn)行了相關(guān)探索。

關(guān)鍵詞：閉式循環(huán)冷卻水;聯(lián)氨;水質(zhì)PH值

1引言

閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)用除鹽水作為冷卻介質(zhì)，水質(zhì)含鹽量減少，大大降低了系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題，因除鹽水中具有一定的含氧量，易腐蝕鋼鐵管道。氧含量越高，腐蝕越嚴(yán)重，通常在閉式冷卻水系統(tǒng)中加入聯(lián)氨進(jìn)行化學(xué)除氧防腐蝕。根據(jù)《GB12145-2016火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的要求，含銅系統(tǒng)閉式冷卻水的控制標(biāo)準(zhǔn)為電導(dǎo)率小于20us/cm，PH為8.0-9.2。近幾年，我廠在通過(guò)添加聯(lián)氨的方式控制閉式水氧腐蝕過(guò)程中，水質(zhì)PH值經(jīng)常出現(xiàn)達(dá)不到8.0最低控制標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，為此進(jìn)行了原因分析查找。本文嘗試對(duì)閉式水加聯(lián)氨與水質(zhì)PH值穩(wěn)定性關(guān)系以及水質(zhì)出現(xiàn)PH值超標(biāo)時(shí)的調(diào)整方法進(jìn)行了探索。

2實(shí)驗(yàn)及討論

2.1聯(lián)氨含量對(duì)PH值和電導(dǎo)率的影響

理論上聯(lián)氨溶于水呈弱堿性，但是在本實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)聯(lián)氨標(biāo)液隨聯(lián)氨濃度的增大顯酸性，隨著聯(lián)氨濃度的增大，電導(dǎo)率與PH值出現(xiàn)背離現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表一所示。

在閉式水系統(tǒng)中，氧帶入主要方式是補(bǔ)充水入、水泵吸入口以及閉冷水箱的通氣帶入，正常運(yùn)行情況下聯(lián)氨測(cè)出量較低甚至長(zhǎng)時(shí)間為零，其PH值仍能保持在8.0-9.2之間，電導(dǎo)率穩(wěn)定在2～4us/cm，當(dāng)PH值開(kāi)始出現(xiàn)下降時(shí)，電導(dǎo)率出現(xiàn)降低，聯(lián)氨加藥量增大時(shí)，仍不能調(diào)節(jié)在8.0-9.2的控制范圍，后期聯(lián)氨含量增大，電導(dǎo)率和PH值仍不能恢復(fù)。閉式水電導(dǎo)率降低且與PH值的具有變化方向的一致性。

聯(lián)氨在堿性水中呈現(xiàn)強(qiáng)還原性，與水中的氧再發(fā)生還原反應(yīng)，少量聯(lián)氨在水中進(jìn)行電離：

N2H4+O2=N2+2H2O，N2H4+H2O=N2H++OH-，N2H++H2O=N2H2++OH-

當(dāng)水中含氧量增加，聯(lián)氨被大量消耗，不能維持堿性環(huán)境時(shí)，水質(zhì)PH值迅速下降，堿性環(huán)境消失。進(jìn)而大量的聯(lián)氨加藥造成N2H5+的累積達(dá)到飽和，抑制了聯(lián)氨的電離作用，水質(zhì)PH值無(wú)法進(jìn)行恢復(fù)，聯(lián)氨濃度較大。

2.2? 閉式水箱補(bǔ)水變化的原因

閉式水箱出現(xiàn)補(bǔ)水頻率的變化，一種是因?yàn)殄仩t疏水泵快速消耗閉式水，導(dǎo)致水箱短時(shí)間補(bǔ)水，聯(lián)氨濃度不夠，電導(dǎo)率、PH值下降，一般在鍋爐用水完畢及時(shí)關(guān)閉用水閥門(mén)后，加大聯(lián)氨即可恢復(fù);另外一種是閉式水作為冷卻介質(zhì)，水體熱脹冷縮使水箱溢流，經(jīng)閉冷水換熱器冷卻后，水位降低，水箱進(jìn)行補(bǔ)水。系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)，水溫上升，溢流水增加，補(bǔ)水周期縮短，長(zhǎng)期的補(bǔ)水變化引起堿性環(huán)境越來(lái)越弱，聯(lián)氨含量出現(xiàn)迅速降低，氧含量、換水頻率、加藥量以及水質(zhì)溫度的平衡被打破，當(dāng)值班員發(fā)現(xiàn)PH值難以調(diào)節(jié)再加大加藥量時(shí)，導(dǎo)致聯(lián)氨含量迅速上漲，PH值反而繼續(xù)降低。因此降低補(bǔ)水頻率、提高水溫才能恢復(fù)水體系平衡，恢復(fù)PH值。

2.3? 閉式水中銅鐵離子對(duì)聯(lián)氨含量的影響

閉式 水體 系中 ，聯(lián) 氨除 與氧 反應(yīng) 外，還 與銅 、鐵 反應(yīng) ：12Fe+7O2+12H+=2Fe3O4+6Fe2++6H2O，4Fe2++4H2O+O2=2Fe2O3+8H+，6Fe2O3+N2H4=4Fe3O4+2H2O+N2，4CuO+N2H4=2Cu2O+2H2O+N2。

閉式水PH值持續(xù)超標(biāo)的情況，銅鐵的含量也是反應(yīng)進(jìn)行的主要因素，長(zhǎng)期的補(bǔ)水頻率變化，導(dǎo)致銅鐵離子減少，與聯(lián)氨的氧化還原反應(yīng)減慢。在檢測(cè)到閉式水PH值降低時(shí)，通過(guò)加大加藥量來(lái)提高PH，反而加大了聯(lián)氨的濃度，PH值仍然得不到很好的調(diào)整。

通過(guò)向水中添加氨水，短時(shí)間提高PH值，聯(lián)氨除氧的反應(yīng)也能得以糾正，加氨水又會(huì)加快系統(tǒng)管道的腐蝕，因?yàn)閾?dān)心加過(guò)量氨水和聯(lián)氨對(duì)銅系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕，會(huì)在加氨量達(dá)不到調(diào)整效果時(shí)停止加氨，水質(zhì)PH值的平衡難以控制。進(jìn)行水質(zhì)全部置換操作，重新加聯(lián)氨調(diào)整，輔助加氨水，進(jìn)行新PH值平衡體系的建立，可以盡快恢復(fù)水質(zhì)合格。但在新加聯(lián)氨調(diào)整的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)加藥量不夠而不能恢復(fù)PH值現(xiàn)象。

2.4加氨水在聯(lián)氨調(diào)節(jié)PH值中的作用

加聯(lián)氨過(guò)程中，因?yàn)镻H值調(diào)整困難，進(jìn)行加氨水輔助調(diào)整，短時(shí)間對(duì)PH值的調(diào)整有效果，也出現(xiàn)不能長(zhǎng)時(shí)間維持的現(xiàn)象，在氨水加藥量與聯(lián)氨加藥量成比例時(shí)，達(dá)到鍋爐給水AVT（R）的調(diào)節(jié)效果。這種加藥方式，論證了氨水對(duì)聯(lián)氨調(diào)節(jié)PH值的輔助作用，使銅鐵腐蝕長(zhǎng)期控制在鈍化區(qū)域。

另外，在加氨水后會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)聯(lián)氨含量迅速增大的情況，為確定是因?yàn)橐徊糠致?lián)氨停留在抑制分解階段還是因?yàn)殇@根離子對(duì)聯(lián)氨的測(cè)定產(chǎn)生了影響，為此進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)表二實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，氨水對(duì)水質(zhì)電導(dǎo)率和PH值具有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用，在聯(lián)氨標(biāo)液含量為零時(shí)監(jiān)測(cè)到聯(lián)氨含量，說(shuō)明銨根離子對(duì)聯(lián)氨的測(cè)定產(chǎn)生了影響。隨著聯(lián)氨含量的增加，氨水對(duì)聯(lián)氨檢測(cè)值的影響越來(lái)越小，對(duì)二甲氨基苯甲醛優(yōu)先與聯(lián)氨進(jìn)行顯色反應(yīng)。因此，增加氨水后，聯(lián)氨含量增大是氨水產(chǎn)生銨根離子對(duì)化驗(yàn)檢測(cè)的干擾。

3結(jié) 論

通過(guò)試驗(yàn)和分析，推論在閉式水出現(xiàn)不合格前期，負(fù)荷變動(dòng)引起補(bǔ)水增加，補(bǔ)水周期的改變引起聯(lián)氨濃度減小，水中的含氧量消耗了大量聯(lián)氨，聯(lián)氨的電離作用減弱，水質(zhì)PH值降低，后期因加聯(lián)氨量增大，聯(lián)氨的電離正向電離較慢，能對(duì)PH值有較好的調(diào)整。加氨水的量不足，也不能使聯(lián)氨與氧的反應(yīng)穩(wěn)定在堿性環(huán)境中進(jìn)行，不能盡快的調(diào)整閉式水的PH值。因此，長(zhǎng)期單獨(dú)用加聯(lián)氨的方式不能長(zhǎng)期維持閉式水的PH值在控制標(biāo)準(zhǔn)，采用加氨和聯(lián)氨聯(lián)合的控制方式對(duì)閉式水PH值的穩(wěn)定性有一定的參考價(jià)值。另外，在水質(zhì)出現(xiàn)惡化時(shí)，及時(shí)進(jìn)行水質(zhì)的置換和重新加藥調(diào)整也可以及時(shí)恢復(fù)水質(zhì)的PH值。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 陳陡，火電廠閉式循環(huán)除鹽冷卻水AVT—O處理法的探討，神華國(guó)華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司

[2]?? 張萬(wàn)峰譯，作為純水中腐蝕抑制劑的聯(lián)氨，西德拜爾藥廠