熱電廠供熱管網(wǎng)腐蝕泄露與防護(hù)技術(shù)研究

劉贇

摘要：本文針對(duì)熱電廠供熱管網(wǎng)腐蝕泄露原因展開分析，內(nèi)容包括溶解氧腐蝕、水體pH值、環(huán)境溫度、水體流速、陰離子腐蝕等，通過研究電化學(xué)保護(hù)技術(shù)、調(diào)節(jié)循環(huán)水pH值、補(bǔ)水系統(tǒng)除氧技術(shù)、供熱管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整、合理融入緩蝕劑等技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，其目的在于延緩熱電廠供熱管網(wǎng)腐蝕速度，延長(zhǎng)熱電廠供熱管網(wǎng)使用壽命。

關(guān)鍵詞：熱電廠;溶解氧;供熱管網(wǎng);循環(huán)水

依托于熱電廠組建的供熱管網(wǎng)，是利用發(fā)電產(chǎn)生的余溫加熱循環(huán)水，從而起到為地區(qū)用戶提供暖氣保障的作用。一般情況下，供熱管網(wǎng)會(huì)埋設(shè)在地下，在外部環(huán)境、內(nèi)部環(huán)境的影響下，使得供熱管網(wǎng)出現(xiàn)腐蝕問題，造成水泄漏問題?；诖?，采取可靠防護(hù)技術(shù)來提升供熱管網(wǎng)的耐腐性，對(duì)于減少資源損耗，延長(zhǎng)供熱管網(wǎng)使用壽命有著積極的意義。

1熱電廠供熱管網(wǎng)腐蝕泄露原因

1.1溶解氧腐蝕

在《供熱采暖系統(tǒng)水質(zhì)及防腐技術(shù)規(guī)程》（DBJ01-619-2004）中規(guī)定，要求補(bǔ)充水和循環(huán)水的溶解氧濃度都應(yīng)小于0.1mg/L。在中性或偏堿性的軟化水中，DO（溶解氧）可以加快腐蝕的速度，即使DO含量很低，也會(huì)使得腐蝕很嚴(yán)重。有資料表明，當(dāng)水中DO分別為

0.1mg/L和8mg/L時(shí)，腐蝕速度相差40倍。由此可見，供熱管網(wǎng)中溶解氧濃度的增加，使其管網(wǎng)腐蝕速度不斷加快，從而影響到供熱管網(wǎng)的使用壽命。

1.2水體pH值

根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以得知，循環(huán)水的pH值也會(huì)給供熱管網(wǎng)帶來腐蝕影響。在循環(huán)水的pH值低于4.0時(shí)，此時(shí)水體營(yíng)造的水體環(huán)境，會(huì)加快氫的還原反應(yīng)，使水體中的氫氣得到增加;在循環(huán)水的pH值在4.0-7.0之間時(shí)，此時(shí)水中的氫元素和氧元素會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，此時(shí)產(chǎn)生的腐蝕作用較小;在循環(huán)水的pH值處于7.0-10.0之間時(shí)，此時(shí)水體中會(huì)出現(xiàn)氧的還原反應(yīng)，此時(shí)產(chǎn)生的腐蝕作用最大。根據(jù)《供熱采暖系統(tǒng)水質(zhì)及防腐技術(shù)規(guī)程》（DBJ01-619-2004）可以了解到，對(duì)于鋼制設(shè)備要求循環(huán)水的pH值介于10～12之間，但此時(shí)腐蝕反應(yīng)仍會(huì)進(jìn)行，速度相對(duì)較慢。而pH值增高時(shí)OH-會(huì)與金屬離子反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，借此來起到抑制金屬腐蝕的作用，減緩了腐蝕速度。

1.3環(huán)境溫度

從實(shí)際應(yīng)用情況來看，環(huán)境溫度也會(huì)導(dǎo)致腐蝕問題。供熱管網(wǎng)營(yíng)造了相對(duì)密閉的環(huán)境，提高溫度會(huì)加快分子的活動(dòng)速度，加快水中溶解氧和水中其他離子的交互速度，從而加快腐蝕反應(yīng)速度。基于統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)資料可以了解到，在氧濃度一定的狀態(tài)下，內(nèi)部溫度每提升30℃，那么其產(chǎn)生的腐蝕速度也會(huì)加快100%，尤其是在溫度達(dá)到90～100℃這一區(qū)間時(shí)，管網(wǎng)的腐蝕速度也將達(dá)到最大值。熱電廠供熱管網(wǎng)中的供水溫度和回水溫度相對(duì)較高，在此背景下，也會(huì)加快供熱管網(wǎng)的腐蝕速率。

1.4水體流速

為了提高最終的供熱效果，在供熱管網(wǎng)運(yùn)行期間會(huì)保持較高的水體流速，水體的快速流動(dòng)也會(huì)加快物質(zhì)傳遞速度，并在水體流速超過某一數(shù)值時(shí)，水體中的溶解氧也會(huì)在金屬內(nèi)部上發(fā)生鈍化反應(yīng)，此時(shí)的腐蝕效率將維持在較低水平。但水體流速如果繼續(xù)增長(zhǎng)，也會(huì)沖刷掉金屬表層的鈍化膜，帶來沖擊性腐蝕。通常情況下，熱電廠供熱管網(wǎng)的流速在0.5-2m/s，如果出現(xiàn)超過此流速的情況，也將導(dǎo)致供熱管網(wǎng)的腐蝕，增加泄露問題的發(fā)生概率。

1.5陰離子腐蝕

除上述提到腐蝕因素外，在熱電廠供熱管網(wǎng)的運(yùn)行中，陰離子也是重要的影響因素。再循環(huán)水中，存在硝酸根、硫酸根、氯離子等陰離子，此類活性離子的半徑較小，具備良好的極化度和穿透性，從而破壞掉金屬表面已經(jīng)形成的鈍化膜，導(dǎo)致金屬材料表面腐蝕性問題。而且不同陰離子對(duì)于供熱管道的腐蝕速度也存在較大差異，基于以往經(jīng)驗(yàn)這些陰離子的腐蝕排序如下：高氯酸根>氯離子>硫酸根>醋酸根>硝酸根。

2熱電廠供熱管網(wǎng)腐蝕防護(hù)技術(shù)

2.1電化學(xué)保護(hù)技術(shù)

在熱電廠供熱管網(wǎng)腐蝕防護(hù)中，電化學(xué)保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，可起到良好的保護(hù)作用。其作用原理是將供熱管網(wǎng)中的水體作為電化學(xué)發(fā)生載體，借助陰陽極所發(fā)生的電子變換來完成腐蝕保護(hù)。此類防護(hù)方法在應(yīng)用中，主要適用于熱電廠露出地面的供熱管道，主要在節(jié)點(diǎn)部位進(jìn)行防護(hù)，

但是對(duì)于地下埋藏的供熱管道無法起到良好的防護(hù)效果，同時(shí)其經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較弱，應(yīng)用效果較差。

2.2調(diào)節(jié)循環(huán)水pH值

在對(duì)熱電廠供熱管網(wǎng)運(yùn)行期間，調(diào)節(jié)循環(huán)水pH值也屬于重要的防護(hù)方法。結(jié)合熱電廠運(yùn)行特點(diǎn)，在對(duì)循環(huán)水pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的常用方法如下：第一，向水體環(huán)境中添加堿性物質(zhì)，常用物質(zhì)包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨水等，具體的添加量需結(jié)合循環(huán)水初始pH值來進(jìn)行計(jì)算，以均衡循環(huán)水的pH值。第二，在循環(huán)水通入供熱管道之前，可以將循環(huán)水先通入到含有堿性物質(zhì)的過濾池，借助不同堿性調(diào)節(jié)劑來調(diào)整pH值，從而利用鈍化反應(yīng)來提高材料的抗腐蝕性?；谝酝鶎?shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以得知，常用調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨水等，調(diào)節(jié)效果的排序?yàn)闅溲趸c>氨水>碳酸鈉>碳酸氫鈉[1]。

2.3補(bǔ)水系統(tǒng)除氧技術(shù)

從實(shí)際應(yīng)用情況來看，補(bǔ)水系統(tǒng)除氧技術(shù)也是目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的除氧方法，從而降低循環(huán)水中的溶解氧濃度。在除氧劑的研究應(yīng)用中，最早推出并且使用的無機(jī)除氧劑為亞硫酸鈉，其運(yùn)行工藝的成熟度較高，同時(shí)具備良好的經(jīng)濟(jì)性;聯(lián)氨也是目前使用較多的除氧劑，其具備一定的毒性，也屬于應(yīng)用廣泛的材料;肟類化合物作為一種新型的有機(jī)除氧劑，目前在電熱廠供熱管網(wǎng)中應(yīng)用較多，但是其使用價(jià)格較高，而且現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用資料較少，因此無法進(jìn)行大范圍推廣，只是在少部分電廠供熱管網(wǎng)中得到了應(yīng)用[2]。

2.4供熱管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整

在供熱管網(wǎng)停用后再次啟用時(shí)，因?yàn)椴讳P鋼管道內(nèi)長(zhǎng)期未進(jìn)入水體，在空氣、水分因素影響下，使得內(nèi)壁上附著了大量鐵質(zhì)，此時(shí)直接通入循環(huán)水，也會(huì)增加水體中鐵元素含量，增加腐蝕問題的發(fā)生速率?；诖嗽趯?shí)際應(yīng)用中，也需要做好供熱管網(wǎng)排污和沖洗工作，同時(shí)也需要做好水質(zhì)檢查工作，等待水質(zhì)檢查合格后，再將循環(huán)水通入到管網(wǎng)當(dāng)中。等待供熱管網(wǎng)運(yùn)行一段時(shí)間后，也會(huì)從供熱管網(wǎng)的最底部再次進(jìn)行排污，從而將循環(huán)水中的鐵元素濃度控制在合理范圍內(nèi)，從而提高供熱系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性[3]。

2.5合理融入緩蝕劑

除上述提到的防腐辦法外，也可以通過融入緩蝕劑來提升管網(wǎng)的耐腐性。從目前的使用情況來看，常用緩蝕劑可分為以下幾種類型：第一，無機(jī)緩蝕劑，常用無機(jī)緩蝕劑包括鉬酸鹽、鎢酸鹽、磷系緩蝕劑、鋅鹽等，結(jié)合實(shí)際情況計(jì)算合理用量，以提高系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的穩(wěn)定性。第二，有機(jī)緩蝕劑，常用有機(jī)緩蝕劑包括有機(jī)膦系緩蝕劑、有機(jī)胺類緩蝕劑、葡萄糖酸鹽類緩蝕劑等。第三，天然化合物類緩蝕劑，常用天然化合物類緩蝕劑包括聚磷酸鹽、氨基酸鹽等，結(jié)合實(shí)際情況計(jì)算合理用量，維持系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性[4]。

結(jié)束語

綜上所述，在電熱廠供熱管網(wǎng)運(yùn)行中，腐蝕性問題直接威脅到系統(tǒng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，基于此類問題出現(xiàn)原因，擬定合理的防護(hù)技術(shù)，不僅可以提升供熱管網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，而且對(duì)于延長(zhǎng)供熱管網(wǎng)使用壽命有著積極的意義。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王佳.熱水供熱管網(wǎng)的腐蝕與防護(hù)措施[J].全面腐蝕控制，2019，33（09）：90-91.

[4]燕春生.直埋敷設(shè)供熱管網(wǎng)的防腐蝕問題分析[J].全面腐蝕控制，2019，33（05）：71-72.