石灰软化水pH值对冷却水系统铜管腐蚀结垢的影响

郝树宏，张雷
(山西电力科学研究院 化学室，山西 太原 030001)

　　摘要：大型火电厂中，作为循环冷却水补充水的石灰软化水出水pH值范围较宽，一些机组凝汽器钢管因此产生腐蚀、结垢问题。通过腐蚀和阻垢试验，考察了石灰软化处理系坑出水pH住对火电厂循环冷却水系统腐蚀和结垢的影响，试验表明，石灰软化水系统出水pH值为8.5-9.5时，凝汽唇HSn70-1和BFe30-1-1钢管腐蚀均较轻；随pH值增高，冷却水蛄垢倾向略有增加。
　　关键词：电厂；石灰软化；循环冷却水；pH值
　　中图分类号：TU991.27　　 文献标识码：B　　 文章编号：1009—2455(2004)01-0020-03

Effects of pH Values of Lime-Softened Water on Corrosion and Scaling of Copper Tubes in Cooling Water System
HA0 Shu—hong，ZHANG Lei
(Chemical Office of Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan 030001，China)

　　Abstract：The copper tubes in the condensers of some generating sets in 1arge thermal power plants have the problems of corrosion and scaling because of the wide ranges of pH values of the lime-softened outlet water，which is the makeup water of circulating Cooling water．The effects of the pH values of the outlet water from the lime-softening system on the corrosion and scaling of the circulating cooling water system of thermal power plants were studied through corrosion and anti-scaling experiments．The results of the tests showed that the corrosions of copper tubes HSn70-1 and BFe30-1-1 in the condenser were both lighter when the pH values of the outlet water from the lime-softened water system were 8.5-9.5，while the scaling tendency of the cooling water slightly increased with the rising of the pH values．
　　Key words：power plant；lime-sonened；circulating cooling water；pH value

　　火电厂是用水量较大的企业，循环冷却水占火电厂全部用水量的50％-80％，提高循环冷却水浓缩倍率，减少排污损失，具有较大的经济和社会效益。我国北方地区，水的硬度、碱度和含盐量比较高，为了提高浓缩倍率，一些火电厂采用石灰软化法成功地将浓缩倍率提高到4-5倍。石灰软化处理主要流程如图1。
　　石灰软化过程中加硫酸调节pH值是重要的一步，硫酸的加入在防止滤池结垢、降低澄清池出水脱碳水的pH值同时，也将直接影响循环冷却水系统的腐蚀和结垢。目前我国火电厂对此指标没有明确标准，运行的石灰软化系统出水pH值从7.8到9.8以上都有，有的机组凝汽器铜管因此出现了腐蚀。本文通过试验考察不同pH值的石灰软化水对火电厂循环冷却水系统凝汽器铜合金管腐蚀结垢的影响。

1 试验方法

1.1 试验用水
　　试验用水取自华北某电厂，生水和石灰软化主要指标见表1。

表1 石灰软化前后水质分析结果

1.2 试片材质
　　 试验试片由目前火电厂常用的HSn 70-1 和BFe 30-1-1 凝汽器铜管制成。
1.3 腐蚀试验
　　 腐蚀试验采用电化学动电位扫描法(Potentio-dynamic)和旋转挂片法(HG／T2159-1991)两种方法进行。
1.4 阻垢试验
　　 阻垢试验采用极限碳酸盐硬度法测定。

2 结果与讨论

2.1 石灰软化水pH值对铜合金管腐蚀的影响
　　电化学腐蚀试验以饱和甘汞电极为参比电极，石墨电极为辅助电极，测定HSn 70-1和BFe 30-1-1材质在不同pH值石灰软水浓缩至5．5倍的极化曲线，扫描速率1 mV／s，根据极化曲线判断不同pH值石灰软化水中铜合金的腐蚀倾向。试验中向石灰软化水中加入阻垢缓蚀剂的量为7 mg／L，该阻垢缓蚀剂药品符合《火力发电厂循环冷却水用阻垢缓蚀剂》(DL／T806-2002)标准，其主要指标见表2。

表2 缓蚀阻垢剂药品主要指标

　　测得BFe 30-1-1 和 HSn 70-1 铜合金管的极化曲线见图1、图2。可以看出，在试验范围内，BFe 30-1-1管材随pH值增加腐蚀倾向增大，HSn70-1 管材随pH值增加腐蚀倾向减小。

　　将不伺pH值石灰软化水浓缩至5.5倍(阻垢缓蚀剂加人量7mg／L)进行旋转挂片试验，温度50土1℃，试片线速度0.5m／s，时间180h，结果见表3。

表3 旋转挂片腐蚀实验结果

　　由表3可见，试验范围内虽然铜试片平均腐蚀速率均符合《火电厂水汽化学监督导则》(DL 561—95)≤0.005 mm／a的标准，但石灰软化水pH值小于8.4可能造成HSn 70-1材质的局部腐蚀，pH值升高，很耐腐蚀的BFe 30-1-1试片腐蚀加快，这与电化学测试一致。许多火电厂考虑经济因素和防止氨腐蚀，凝汽器空抽区采用BFe 30-1-1铜管，另外部分采用HSn 70-1管材，这样作为循环冷却水补充水的石灰软化水pH值太高对BFe 30-1-1防腐不利，pH值太低容易造成HSn 70-1局部腐蚀，因此合适的pH值应在8.5-9.5之间。
2.2 石灰软化水pH值对循环冷却水结垢性能的影响
　　石灰软化水pH值对循环冷却水结垢性能的影响用极限碳酸盐硬度法测定。不同pH值石灰软化水加入7mg／L表2所示阻垢缓蚀剂药品，在55土1℃下恒温蒸发浓缩，同时补充相应pH值和加药量的石灰软化水，保持2000mL，基本不变，测定其极限浓缩倍率，以K_cl-K_YD≥0.2为判断标准，式中：K_cl，K_YD分别为用氯离子和硬度表示的浓缩倍率，试验结果见表4。

表4 阻垢试验结果

　　可以看出，随硫酸加入量减少和石灰软化水pH值增加，循环冷却水终点pH值略有增加，极限浓缩倍率和极限碳酸盐硬度均逐渐降低，水质结垢倾向增加。但由于软化水碱度较小，加入少量硫酸就可以使其pH值有较大变化，因此极限碳酸盐硬度变化幅度没有pH值变化明显。大型火力发电厂采用石灰软化水为循环冷却水系统补充水，考虑到浓缩倍率太高的腐蚀问题和节水效益的降低，一般将浓缩倍率控制在5.0以下，由表4可以看出，石灰软化水pH值在7.6-10.0之间均能满足浓缩倍率5.0以下不结垢的要求，因此应根据腐蚀情况决定石灰软化水出水pH值的控制指标。

3 结论

　　生水经石灰软化处理应用于我国北方火电厂循环冷却水系统作为补充水，软化水pH值(即硫酸加入量)影喻循环冷却水系统的腐蚀和结垢，腐蚀和阻垢试验表，明：对于同时包含有HSn 70-1和BFe 30-1-1铜管的冷却水系统，石灰软化水pH值控制在8.5-9.5之间，两种材质冷却管的腐蚀均较小，而且能够满足循环冷却水浓缩倍率小于5.0倍的要求。

作者简介：郝树宏(1974—)，男，山西代县人，工程师，工学硕 士，从事电厂化学及循环冷却水等研究，电话(0351)4215333，[email protected]。