燃气轮发电机组闭式循环冷却水缓蚀剂的选择 - 文章

燃气轮发电机组闭式循环冷却水缓蚀剂的选择

作者：深圳月亮湾燃机电厂王世敏

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前言

燃气轮机冷却系统是一个带压的闭式循环系统，以循环水作工质来冷却润滑油系统、雾化空气系统、透平后支撑等，是电厂重要的辅助系统。从热交换效率和价格等方面考虑，冷却水系统材质一般选用铜和碳钢材料，这二种材料在一般的冷却水介质中易产生腐蚀，因此冷却水中必须加入合适的缓蚀剂。对于新建机组或运行正常的冷却水系统，缓蚀剂的选用已很成熟。但对于已运行多年、且系统存在铁腐蚀的机组，合适缓蚀剂的选择必须十分谨慎：既要保证加入的缓蚀剂能在已腐蚀的金属表面形成保护膜，又要使缓蚀剂不与腐蚀产物发生反应生成垢类物质，影响热交换和水循环，以免造成冷却水系统故障。

深圳月亮湾电厂3#、4#燃机为法国GEC-ALSTOM公司生产的PG6541B型机组，联合循环输出功率为33．2MW至35．2MW。其闭式循环冷却水（简称内冷水）系统用除盐水为介质，除盐水质量标准如下：电导率不大于0．3μs／cm、二氧化硅不大于20ppb。机组于1992年底投产后，内冷水水质控制标准按电力部发电机内冷水标准执行，具体标准如表1：

表1 内冷水控制标准

指标	电导率（25℃）	铜	PH（25℃）
控制标准	≤10μs／cm	< 200μg／L	>7.0

据国内外有关资料介绍，铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、硅酸盐等无机化合物及NALCOOL 2000、RD-11、CORR-SHIEELD K-7、DREWGARD 100R、RDH COMPLEX等复合缓蚀剂均可作为内冷水中的缓蚀剂，但复合缓蚀剂价格较贵，钼酸盐缓蚀效果不如铬酸盐和亚硝酸盐，硅酸盐在已受腐蚀的铁表面形成多孔性的保护膜，在缓蚀剂含量低时有点蚀倾向，而铬酸盐和亚硝酸盐属氧化型缓蚀剂，在金属表面生成一层连续而致密的保护膜，且薄层较薄（30～300埃），传热效率和保护效果好，如铬酸盐对铁的缓蚀速度可下降至0．025mm／a同时价格便宜，因此选择铬酸盐和亚硝酸盐作燃气轮机电厂密闭式循环冷却水系统的有效缓蚀剂。

从氧化型缓蚀剂的保护原理来看，保护膜的致密性是决定保护效果好坏的关键。对于清洁的金属表面，铬酸盐和亚硝酸盐能在其表面生成一层连续而致密的有效保护膜，而对于存在着铁腐蚀、材料内表面不清洁的内冷水系统，铬酸盐和亚硝酸盐能否在这种材料表面形成致密的保护膜，对生锈的材料基体起缓蚀保护作用，并抑制腐蚀的进一步加速，资料中并没有报道。因此决定在实验室模拟3#、4#机内冷水系统的金属材质、金属表面状况及运行温度等工况进行了小型静态试验，具体试验条件如下：

（1）金属材料：无腐蚀碳钢，已受腐蚀碳钢；无腐蚀黄铜，已受腐蚀黄铜；无腐蚀紫铜，已受腐蚀紫铜铜。
（2）介质1：1000mg／L的铬酸钾溶液；
（3）介质2：亚硝酸钠和硼砂溶液，其中亚硝酸钠浓度为500mg／L，pH控制范围：8． 5＜pH＜9．2；
（4）试验温度：38℃；
（5）试验方法：把上述6种金属材料分别浸泡在二种介质中，恒温在38℃；
（6）试验时间：15／3／1999～29／4／1999。
由于亚硝酸盐在酸性介质中是强氧化剂，易被还原为氨，对铜和铜合金发生腐蚀，因此把亚硝酸钠和硼砂复合使用，提高内冷水pH值，使其呈碱性，避免亚硝酸钠被还原。经过44天的试验后，通过目测观察二种介质对各种材料的缓蚀效果，结果见表2。

表2 二种介质对各种材料的缓蚀效果比较

介质\材料	已受腐蚀碳钢	无腐蚀碳钢	已受腐蚀黄铜	无腐蚀黄铜	已受腐蚀紫铜	无腐蚀紫铜
铬酸钾亚硝酸钠-硼砂	差好	好好	好好	好好	好好	好好

从表2可知，不论金属表面的状况如何，亚硝酸钠和硼砂缓蚀剂对碳钢和铜都有良好的保护作用，而铬酸钾却对已受腐蚀的碳钢无缓蚀作用。因此决定选用亚硝酸钠和硼砂作为3#、4#机内冷水的缓蚀剂。采用这种缓蚀剂还有一个十分重要的优点，即亚硝酸钠和硼砂溶液无色，便于监督系统中的铜、铁含量，及时掌握系统腐蚀情况；而铬酸钾溶液为黄色，目前实验室采用的铜、铁分析方法不能监测。

2缓蚀剂的添加及其效果：

通过上面的实验室试验，说明亚硝酸钠和硼砂在静态下对已受铁腐蚀的内冷水系统的缓蚀是有效的，为了进一步确认其在运行的内冷水系统中的缓蚀效果，决定把这种缓蚀剂添加到3#、4#机内冷水系统中。由于3#、4#机内冷水系统本身有腐蚀，内冷水呈浅黄色，铁含量较高，在加药前先更换二台机的内冷水，保证水质符合表1中的标准。为了保证有足够的缓蚀剂浓度在金属表面形成一层致密而连续的保护膜，第一次加缓蚀剂时控制亚硝酸钠浓度为500mg／L，8．5＜pH＜9．2；在添加后几周内，因亚硝酸钠在金属表面形成一层保护膜，水中的亚硝酸钠会随时消耗，所以必须严密监测内冷水中亚硝酸钠浓度，以便及时补加，使其符合表3的内冷水水质控制标准。

表3 添加缓蚀剂后的内冷水水质标准

项目	PH（25℃）	亚硝酸钠(mg/L)	铁（μg/L）	铜（μg/L）
控制标准	8.5< PH< 9.2	300-500	< 500	< 200

添加缓蚀剂后，内冷水澄清、透明，各项监测指标完全符合控制标准，并且随着添加时间的增长，铁含量呈明显下降趋势，如3#机铁含量从1999年4月13日的681ppb下降至1999年9月29日的30ppb，4#机铁含量从1999年3月19日的1000ppb下降至1999年9月29日的30ppb，铜含量维持在50ppb，与添加缓蚀剂前变化不大。从添加缓蚀剂后铁含量下降的速度和数据来看，系统铁腐蚀受到明显的抑制，亚硝酸钠和硼砂缓蚀剂已在生锈的内冷水系统金属表面形成了一层致密的保护膜。二台机铁含量变化具体见图1和图2。

3结论

实验室试验和燃气轮机内冷水系统实际运行情况表明，亚硝酸钠和硼砂缓蚀剂对已发生铁腐蚀的系统具有明显的缓蚀作用，是一种有效的缓蚀剂。内循环水系统添加这种缓蚀剂后，不仅抑制、减缓了系统腐蚀，保证了内冷水系统的安全运行；同时避免了因水质不合格常换水带来的繁重劳动和除盐水的消耗，并保证了水质稳定，延长了监测周期，降低了水质监督量。

参考文献
[1]李文融，曾坚.循环冷却水处理手册[M].
[2]徐寿昌等.工业冷却水处理技术[M].
[3]固本省.工业冷却水系统中金属的腐蚀与防腐[M].
[4]CEC-ALSTOM燃气轮机发电机组运行和维护导则[Z].(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/17/2005)


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