太钢电厂2 号机凝汽器铜管硫酸亚铁预膜失败原因分析
姚春根
(山西太钢供水厂, 山西太原　030003)
摘要: 介绍了发电厂凝汽器酸洗后, 铜管内表面进行硫酸亚铁预膜, 其中亚铁离子量、氧化、水温、pH、溶解氧含量、流速等因素对预膜过程的影响及镀膜不良原因分析, 为同类系统操作提供参考。
关键词: 凝汽器; 预膜; 亚铁离子; 温度; pH 值; 溶解氧; 流速
中图分类号: TK26411 　　　文献标识码:A 　　　文章编号: 167120320 (2004) 0120018202
1　系统参数及预膜目的
111　参数介绍
太钢发电厂2 号汽轮发电机于1958 年投产, 由民主德国葛利资厂制造, 型号为EK40ö12ö16, 设计容量为12 000 kW , 额定蒸汽压力为315M Pa±015M Pa, 蒸汽温度为435 ℃±15 ℃, 凝汽器型号为K15, 铜管根数为4 800 根, 铜管规格为<21ö2 3,材质为铝黄铜, 铜管长度为5 245 mm。
112　预膜目的
太钢发电厂每年冬季来临之前, 都要将汽轮机冷却水循环改为低真空循环供热, 为确保凝汽器进出口加热水温差端差, 在改系统前, 都进行一次酸洗, 使凝汽器铜管内表面恢复清洁状态, 但从对铜管的防腐方面, 为防止铜管内“婴儿期”的腐蚀(即铜管酸洗后铜管内金属基本裸露, 如不很快镀膜, 水质对铜管内表面腐蚀更厉害, 象婴儿一样无任何预防、抵抗疾病能力) 所以对铜管内酸洗后进行了硫酸亚铁预膜。
2　预膜工况介绍
211　预膜机理
硫酸亚铁成膜是使其发生水解, 形成氢氧化铁,使其粘附在管壁上再氧化为氢氧化铁, 生水合氧化铁(FeOOH) , pH 过低不能生成氢氧化亚铁则无法成膜; pH 过高氢氧化亚铁在水中迅速转化为氢氧化铁, 在管壁上附着不牢, 仅松散附着, 很容易脱落。水中如无足够的氧也不能使亚铁氧化。
预膜时控制一定流速, 流速太低, 铜管下半部会沉积氢氧化亚铁。
温度要适宜, 要求在10 ℃～ 35 ℃, 温度太低成膜速度太慢, 太高则生成膜时结晶速度太快, 膜过于粗糙、不牢固, 影响膜质效果, 所以硫酸亚铁预膜时受诸多因素影响, 造膜工艺就有一定要求, 硫酸亚铁所含的水合氧化铁, 膜质致密均匀, 比其它膜耐腐蚀, 而且抗冲击腐蚀能力强。
212　预膜系统(见图1)
1—酸溶液箱(半敝口,V = 16 m3) ; 2—酸洗泵; 3—凝汽器
图1　预膜系统
预膜所用泵为单级单吸离心泵, 型号: IS 150-125 - 315, 出力200 töh , 扬程32 m。酸溶液箱体积为16 m 3, 用D= 12 钢板制作内衬, 防腐涂料,规格为415 m 3 ×212 m 3 ×118 m 3, 酸洗管路采用< 100 mm 吸引管连接, 吸引管接头处用200 mm 长的0<102 铁管, 用铁丝绑扎固定。排空气管用< 50mm 寸吸引管绑扎连接, 溶液箱内所放水源为电厂生水一回收水(自来水)。
213　预膜过程(过程用表格更为直观)
2 号电机于2001 年10 月22 日17: 40 分开始酸洗, 19: 25 分酸洗结束后, 将残余酸液排入地沟。
在溶液箱内放满回收水(工业水) , 启动泵冲洗2 次凝汽器铜管, 冲洗水量约30 m 3, 冲洗水通过化验明
显呈酸性, 10 月23 日3: 00, 第一次加FeSO 4·7H2O10 kg, 然后又用N aOH 调pH 至6～ 7 并开始循环,10 月23 日14: 30 分, 测入口pH = 713, 出口pH =7115, 又补加FeSO 4·7H2O 215 kg, 15: 35 分别测入口pH = 617, 出口pH = 713, 10 月23 日20: 57 分因故停泵, 10 月24 日2: 06 又启动泵循环, 直到第二天早晨。第二天8: 40 化验, 入口pH = 616, 出口pH= 6165, 9: 15 经查泵进口门振动大, 手轮自动关1ö3, 这样溶液箱出口少, 退回溶液箱的较多, 系统不太严, 所以溶液箱液位也逐渐变满。
10 月24 日9: 30 测温度为28 ℃, Fe2+ = 6712m göl, 在循环中因管道有砂眼, 处理缺陷达6 h, 处理后10 月24 日19: 20 又开启泵循环, 一直循环至10 月27 日早上。这样, 从10 月23 日3: 00到10 月27 日8: 00, 累计泵运转时间为90 h。
在运转中, 注意了镀膜的这几个因素:
a ) 镀膜液中Fe2+ 含量在50 m gö l～ 100 m göl之间;
b) pH 值在515～ 710 之间, 用工业水配制, 提高溶液pH 值缓冲性;
c) 确保镀膜液中溶氧量, 根据有关资料使回酸管超过溶液箱液位1 m 以上, 溶液箱为半敝口, 同时停泵循环后, 让凝汽器内镀膜液倒回溶液箱, 尽量让空气通过回酸管多进入凝汽管内, 对成膜进行氧化;
d) 镀膜液温度为28℃, 也基本满足镀膜要求。
3　预膜后凝汽器铜管检查状况
2 号电机按上述工艺镀膜后, 打开凝汽器端盖进行观察看, 凝汽器铜管内镀膜不太均匀, 铜管内下部有部分褐红色沉淀物, 沉淀物不牢, 上部镀了一层薄薄的膜。经测量约3 Lm～ 5 Lm, 用手摸上去是比较光滑的, 但也不是太牢固。在电机运行后端差比较大, 不能适用于低真空运行。
4　镀膜不良原因分析
有关资料介绍影响硫酸亚铁的成膜的因素的诸条, 如水中亚铁离子量、亚铁离子的水解氧化时间、水温、水的pH 值, 水的溶解氧含量和流速等。
经根据实际情况认真研究, 认为太钢发电厂2号机凝汽器镀膜不好有如下原因。
a) 酸洗后冲洗不彻底。经酸洗后已经变得疏松的垢, 还有一些附着物等, 在镀膜前需要清除干净,镀膜前铜管表面应有良好的清洁状态, 但是酸洗后仅靠酸洗泵的出口流速是不够的, 因为酸洗泵在节流调节下, 铜管内流速是较小的。而且冲洗水量也大, 仅将酸箱内水放满两次就冲洗, 总冲洗水量均为30 m 3, 所以镀膜前铜管内有不少杂质, 不是处于清洁状态。
b) 镀膜流速太小。所用的泵为IS150- 125-315, 出力Q = 200 töh , 在镀膜过程中, 由于酸洗系统连接管路用的吸引管, 承受压力的限制, 而且出口门稍开大, 吸引管连接处会崩开泄漏。所以出口阀门采用节流调节, 阀门仅开出约1ö6 , 这样泵出口流量约为35 töh, 每根铜管截面积S = 1ö4P010212 =01000 346M 2, 凝汽器铜管总数为4 800 根。
每根铜管流速为: 35 ö4800÷01000346= 211m öh = 01005 85 m ös , 这么小的流速远远不能满足
镀膜要求, 而镀膜要求流速最好是> 012 m ös, 这样铜管下半部沉积了大量氢氧化铁, 影响膜质。
5　建议
通过上述讨论看, 预膜工艺要求是较复杂的, 预膜要求是严格的, 影响预膜的因素是多方面的, 如果有其中一个因素没有控制好, 都会直接影响预膜的效果, 以后进行预膜时吸取本次经验教训, 并兼取以下措施:
a) 保持管面清洁, 铜管酸洗后一定要大流量水冲洗铜管, 必要时采用水力机械冲洗(因太钢发电厂无胶球清洗系统) 确认铜管清洁后方可进行预膜;
b) 选用出力较大的泵, 并禁止采用吸管连接管路, 宜采用正规的无缝钢管(内涂防腐材料) 连接, 并且通过认真计算控制好流速, 必要时对凝汽器两次双侧分开清洗来提高流速;
c) 加强现场预膜培训管理, 由于预膜时间长达96 h 以上, 现场操作人员要进行倒班, 要求技术人员做好安全技术培训, 经常在现场指导, 解决问题,加强现场预膜动态管理。

Fault Cause Ana lyse on Conden ser Copper Tabe Ferrous
Sulpha te Premembrane in Ta iyuan Steel Power Plan t.
YAO Chun-gen
(Shanx i Ta iyuan Steel Plan t,Wa ter Suppl ing Branch, Ta iyuan Shanx i　030003, Ch ina)
　　Abstract: It int roduces ferrous Sulphate p rememebraning to copper tube inner surface. after conderser acid cleaning
among w h ich and gas memebrane depo sit ion poo r influences of p remembraning to armount of ferrous io rn. oxidate, w ater
temperature, PH value so lut ion of oxdren contents, and flow velocity, etc. it gives reference to the same system operat ion.
　　Key words: conderser; p rememberane; ferrous io rn; temperature; PH value; so lut ion of oxdren; flow velocity.