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凝汽器管水侧的腐蚀与控制
发布时间:2011/3/25  阅读次数:2777  字体大小: 【】 【】【
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3.1 防止凝汽器管腐蚀的技术关键
控制凝汽器管腐蚀的技术手段有以下几种:a)采用成膜法,如硫酸亚铁成膜、铜缓蚀剂成膜、K2S2O8 成膜等方法;b)表面清洁法:凝汽器化学清洗、高压水冲洗、运行中胶球清洗、运行中加杀菌剂和粘泥剥离剂等;c)减少水的腐蚀性方法:调节循环冷却水的pH 值、向水中添加铜缓蚀剂等;d)电化学保护方法:外加电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护。
由于凝汽器管腐蚀原因、腐蚀程度、凝汽器管材质、循环冷却水条件各不相同,究竟采用哪种防腐方法才能有效控制凝汽器管的腐蚀,是无法单凭经验或实验室研究所能确定的。
采用在线腐蚀监测技术,测量采取防腐措施前后凝汽器管腐蚀速度的变化,可以准确判断所采取的防腐措施的有效性,根据在线测量的腐蚀速度,调整防腐措施,直到将凝汽器管的腐蚀速度控制到安全值以下。另外,根据在线测量的腐蚀速度,进一步调整加药量,避免加入过多药剂造成浪费和增大成本,使防腐措施达到经济、有效。因此,在线监测凝汽器管的腐蚀速度成为有效控制凝汽器管腐蚀的技术关键。
然而,国内外已有的腐蚀在线监测技术存在两个问题:
(1)不能测量凝汽器管的小孔腐蚀速率;
(2)用与被监测凝汽器管材质相同的金属加工成棒状电极,制成三电极或双电极传感器,安装在凝汽器水室或循环水系统中。这种电极的表面状态与凝汽器铜管内壁的表面状态完全不同。此外,传感器表面的流体状态与凝汽器管内表面的流体状态也不同。这样所测得的腐蚀速率和腐蚀状态不能真实反映凝汽器铜管的实际腐蚀速率和腐蚀状态。
针对上述问题,西安热工研究院有限公司成功研制出FZJ-Ⅱ 型凝汽器管腐蚀在线监测系统,获2004 年中国电力科技二等奖,成果整体水平达到国际先进水平。该系统有以下特点:
(1)国内外首创局部腐蚀速率测量方法(已申请中国发明专利和美国发明专利),可以灵敏、可靠地测量凝汽器管的局部腐蚀速率。
(2)抽取最有代表性的凝汽器管制作腐蚀传感器,保持腐蚀传感器内表面状态与实际铜管相同,使腐蚀在线监测结果更准确地反映凝汽器管的实际腐蚀状况。
下面介绍采用FZJ-Ⅱ 型凝汽器管腐蚀在线监测系统解决凝汽器铜管腐蚀问题的几个实例。
3.2 监测并控制残碳膜引起的凝汽器管小孔腐蚀
某电厂安装两台135MW 机组,凝汽器安装上海产的HSn70-1 黄铜管。由于铜管表面有残碳膜,#1 机组2002 年9 月投产,2003 年2 月凝汽器铜管发生大面积点腐蚀泄漏,一次堵管480 多根。2003 年5 月将#1 机组凝汽器全部铜管更换为不锈钢管,直接经济损失达200多万元。为了避免#2 机组凝汽器铜管发生同样的腐蚀泄漏,2003 年5 月采用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统对#2 机组凝汽器防腐措施进行优化处理。测量的局部腐蚀速率为0.04mm/a~0.02mm/a,稳定后局部腐蚀速率为0.02mm/a,表明局部点腐蚀速率已降低到安全速率以下。
每天用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统测量的均匀腐蚀速率平均值汇总在图2。由图2 看出,现场采取防腐措施后(例如加入一定浓度的铜缓蚀剂),铜管的腐蚀速率明显降低并趋于稳定,稳定后的腐蚀速率0.003mm/a 以下。测量凝汽器管溶解到循环水中的铜浓度,其变化情况见图3。对比图2 和图3 可以看出用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统监测的腐蚀速率与测量的循环水溶解的铜离子浓度有较好的对应关系。

图片
5 月30 日开始添加第二种缓蚀剂,在总加药量(药剂厂家推荐的加药量)降低一倍的情况下,腐蚀速率仍可控制在较低水平。
根据监测结果优化加药处理,可使铜管的均匀腐蚀速率降低到0.003mm/a 以下,局部点腐蚀速率降低到0.02mm/a,同时,对缓蚀剂加药量进行优化,一台机组每年节约加缓蚀剂成本12.8 万元。#2 机组运行四年多未发生腐蚀泄漏,涡流探伤检查也未发现铜管有明显腐蚀。
3.3 监测并控制凝汽器管的脱锌腐蚀
某电厂#6 机组装机容量200MW,凝汽器安装捷克产的海军黄铜管。该机组1986 年投产,2003 年11 月涡流探伤发现凝汽器约30%的铜管发生局部脱锌腐蚀,约10%以上的铜管腐蚀穿透。电厂首先采用了一次成膜法对凝汽器铜管进行防腐处理。2004 年2 月采用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统对电厂采用的成膜防腐处理(铜缓蚀剂一次成膜)效果进行检查,发现成膜处理可减小均匀腐蚀速率约40%,但对于危害最大的局部脱锌腐蚀无防腐效果,反而使局部腐蚀速度明显增大。
随后采用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统对运行中添加缓蚀剂的效果进行监测和优化,最终确定的处理方案不仅使均匀腐蚀速率降低到标准值以下(小于0.005mm/a),同时使局部腐蚀速率降低70%以上。采用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统避免了同类型的其他3 台200MW机组采用无效的铜缓蚀剂一次成膜处理(甚至增加局部腐蚀速率),可减少处理成本几十万元,同时采用运行中添加缓蚀剂处理,有效地控制了局部腐蚀速度,延长了铜管的使用寿命,保证了机组的安全经济运行。
3.4 监测并控制凝汽器管的条纹状腐蚀
某电厂#5、#6 机组装机容量为2×660MW,凝汽器采用HSn70-1B 黄铜管。#5、#6 机组分别于2002 年6 月29 日和2002 年10 月13 日完成了168h 试运行。2002 年11 月27 日,在#5 机组试运行6 个月、#6 机组试运行2 个月后,对凝汽器进行抽管检查,发现管内壁出现了有规律的、与铜管轴向成一定角度(约45°)的交叉条纹状损伤,并且部分铜管出现点腐蚀。电厂准备全部更换两台机组的凝汽器铜管。
2003 年5 月10 日#6 机组采用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统,经过一个多月的监测和指导调整缓蚀剂的品种与加药量,最终将均匀腐蚀速度降低到0.002mm/a 以下,条纹状腐蚀速度控制在0.005mm/a 左右,点腐蚀速度控制在0.02mm/a 以下。
利用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统对铜管的腐蚀速率进行有效监测,指导现场采取经济有效的防腐措施,避免更换铜管造成巨大浪费,同时也保证了机组的安全经济运行。两台凝汽器运行至今未发生腐蚀泄漏问题。
3.5 监测并控制凝汽器管的冲刷腐蚀
某电厂安装两台800MW 超临界燃煤机组,2000 年相继投入商业运营。冷却面积41200m2,铜管尺寸Φ28 mm×1 mm×12000mm,铜管数量为39232 根,材质为含镍30%的铜镍合金。运行不久发现凝汽器铜管管口存在大量的冲刷腐蚀,虽然电厂采用了在管口加装套管来防止冲刷腐蚀的方法,但在运行过程中凝汽器仍出现较为频繁的泄漏,为了查找出现上述腐蚀的原因和采取有效措施抑制或减缓腐蚀,采用FZJ-Ⅱ型腐蚀在线监测系统对铜管腐蚀速度进行了监测(见表1)。结果表明,该厂凝汽器管口出现的冲刷腐蚀主要原因是冷却水中的含砂量较高造成的。
进一步试验测量发现,采用适当的阴极保护电流,可以有效地控制凝汽器管口的冲刷腐蚀。
表1 管口冲刷腐蚀测试结果
时间(天)                                                         流速(m/s)                                               腐蚀速度(mm/a)
1                                                                                         1.83                                                                         0.3014
2                                                                                         1.83                                                                         0.0420
4                                                                                         2.21                                                                         0.0516
8(加砂后)                                                           2.49                                                                         2.3425
10                                                                                     2.21                                                                         1.6492
12                                                                                     1.83                                                                          1.0003
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