闭式冷却水系统腐蚀诊断及化学清洗技术

电力18讯：    摘要：介绍了火电厂闭式冷却水系统作用和组成，对闭冷水系统腐蚀原因进行了分析，并提出了解决措施。介绍了采用有机膦酸对闭冷水系统进行了清洗情况。
关键词：闭式冷却水系统；腐蚀诊断；化学清洗
1.闭式冷却水系统的作用和组成
1.1 系统作用
华能珞璜电厂＃4闭式冷却水系统是以除盐水为介质的闭式循环回路，系统的主要作用是为机组27个设备提供冷却水。如：汽轮机润滑油冷却器、发电机氢气冷却器、发电机励磁机冷却器、发电机定子冷却器、取样冷却器、锅炉给水泵电动机和锅炉循环泵轴承等。
闭式冷却水从上述设备吸收热量后，通过两台管式表面式冷却器，将热量传给来自江河的循环冷却水。闭式冷却水被冷却到较低温度后又循环进入上述需要冷却的设备。
1.2系统的组成
   系统包括两台闭冷水泵、两台管式冷却器、一个大气式高位事故膨胀水箱（有效容积73.9m3）,能保证在两台闭冷水泵停运时向炉水泵、给水泵等重要设备供水三小时以上，一个氢气分离罐（用于发电机氢冷器的冷却水回水进行氢气分离，提高系统安全性）。系统设置了事故排放阀。其主要作用是当两台闭冷水泵停运时，事故排放阀开启，事故膨胀水箱的水在重力作用下流动，完成对给水泵、炉水泵等重要设备的冷却。闭式冷却水的补水来自除盐水。
   每台热交换器由一台增压泵供给循环水。热交换器里的除盐水侧压力大于循环水水侧压力，避免循环水漏入。热交换器之间的连接管道上配备有电动隔离阀，允许任何一台循环水增压泵向每台热交换器供水。
1.3设备规范
a. 闭冷水泵：流量1650m3/h、扬程40mH2O
b. 升压泵：流量1850m3/h、扬程12.2mH2O
c. 管式冷却器：换热面积1006m2、热交换功率11500KW、闭冷水侧入/出口水温39℃/33℃;水流量1650m3/h；设计压力10bar;设计温度50℃。循环水入口/出口水温28℃/33.4℃;水流量1850m3/h；设计压力5.4 bar，设计温度50℃。
d. 事故膨胀水箱：容积80～84.75m3，长3.6m、直径3.6m.
2.腐蚀诊断
2.1．系统腐蚀情况
    本次＃4机组B修检查闭式冷却水系统结果为：高位事故膨胀水箱内腐蚀严重，水箱内壁均匀分布2cm左右大小鼓疱，水箱底部有泥状红色沉积物，腐蚀厚度约2mm；检修取下的管道（如发电机冷却水）内壁均匀分布许多1～2mm的腐蚀鼓疱，鼓疱次层是黑色粉末状物质，把腐蚀产物除掉以后，便可看到因腐蚀造成的小坑。
根据以上现象，该闭式冷却水系统属典型氧腐蚀，腐蚀产物为铁的氧化物。系统的腐蚀已导致闭式冷却水系统启动时水质长时间浑浊，同时已造成部分管道堵塞。
2.2 腐蚀原因分析
   根据氧腐蚀理论，运行设备的氧腐蚀，关键在于形成闭塞电池。虽然在闭冷水系统中氧和Cl-的浓度很低，但是同样具备闭塞电池腐蚀的条件。第一，能够组成腐蚀电池，由于闭冷水管表面的电化学不均一性，可以组成腐蚀电池，阳极反应为铁的离子化，生成的Fe2+会水解使溶液酸化，阴极反应为氧的还原；第二，可以形成闭塞电池，腐蚀反应的结果产生铁的氧化物，所生成的氧化物不能形成保护膜，却阻止氧的扩散，腐蚀产物下面氧的浓度在反应耗尽后，得不到氧的补充，形成闭塞区；第三，闭塞区内继续腐蚀，钢变成Fe2+,并且水解产生H+,为了保持电中性，Cl-可以通过腐蚀产物电迁移进入闭塞区，O2在腐蚀产物外面蚀坑的周围还原成为阴极保护区。
   由此可知，pH、O2和Cl-是闭冷水系统腐蚀的主要因素。
a. pH 闭冷水系统运行控制是靠添加Na3PO4来提高和维持闭冷水pH在9.5～11.0，使钢铁自然钝化，形成完整的保护膜。由于Na3PO4加入一般为每4天一次，即人工分析pH下降时才补加，难免由于监测滞后，导致pH不合格；
b. O2 引起闭冷水溶氧增加主要因素有两个方面，一是高位事故膨胀水箱是通大气的，正常运行时闭冷水泵旁路与高位事故膨胀水箱连通，连续向闭冷水中补充O2；二是杂用和仪表用压缩空气漏进空气。
c. Cl- 腐蚀性Cl-主要来源于工业Na3PO4。工业Na3PO4中氯化物标准要求小于0.3％，从“四川电力试验研究院关于川渝火电厂水处理用工业Na3PO4普查结果”看，氯化物大于0.3％为78.6％，同时由于闭冷水系统运行时一般不排污，随着运行时间增加，Cl-累积量将会越来越多。
2.3 处理措施
2.3.1 从系统检查看，高位事故膨胀水箱内氧腐蚀面积大，采用喷沙除锈工艺，对其内壁进行了除锈，然后对其内壁进行了涂层防腐处理。
2.3.2 对闭冷水水系统采用有机膦酸进行了化学清洗，并进行了钝化处理。
2.3.3用分析纯磷酸三钠代替原用工业磷酸三钠，大大降低了闭冷水中Cl-含量。
2.3.4 将闭冷水运行pH由运来的10.0左右，调整为10.5～11.0。
2.3.5通过监测补水量和闭冷水水质，判断系统严密性。如发现异常，及时通知查漏。
3. 闭冷水系统化学清洗
3.1清洗工艺设计应注意的问题
3.1.1 清洗系统涉及材质多：碳钢、不锈钢、铜、钛管及