小批量铜管Fe2SO4一次成膜技术研究
                                                                              


河北电力技术    2003年  第1期
史海象  （河北兴泰发电有限责任公司　邢台　054000）



1　概述
　　凝汽器换热管通常采用的材质有：HSn70－1A、HSn70－1B、B30、B10、Ti、各种牌号的不锈钢等。为防止凝汽器的腐蚀，在凝汽器选材时，虽然根据各地水质而选用了不同的材质及采取不同的循环水处理工艺，但铜管腐蚀还是影响凝汽器安全运行的主要问题。河北兴泰发电有限责任公司是19世纪80年代初建设的电厂，共建有6台200  MW机组，凝汽器空抽区材质为B30铜管，其余部分为HSn70－1A铜管。投产后，对凝汽器铜管普遍进行了Fe2SO4成膜，为防止铜管腐蚀起到了较好的作用。但因为各种原因，每台机组凝汽器均出现了不同程度的结垢现象，影响了机组的经济运行，因此对凝汽器进行了化学清洗。由于该公司循环水处理采用加复合水质稳定剂＋50％弱酸水处理方案，大量的磷酸盐不能消除，达不到Fe2SO4运行成膜的技术要求。为此，分别利用机组大修的机会，采用传统工艺进行了Fe2SO4一次成膜的工艺试验，但效果不理想。为了进一步探索Fe2SO4一次成膜工艺，从1999年始，进行了小批量铜管一次成膜试验研究。经过不懈努力，终于获得成功。
　　小批量铜管Fe2SO4成膜的成功，不仅消除了凝汽器部分铜管更换时的无膜给机组运行带来的安全隐患，并为凝汽器整体Fe2SO4一次成膜提供了一定的借鉴。2001年根据小批量铜管成膜试验，在＃4机大修时，对凝汽器进行了Fe2SO4一次成膜，达到了理想效果。
2　小批量铜管Fe2SO4一次成膜工艺研究
2．1　Fe2SO4一次成膜系统  
　　小批量铜管Fe2SO4一次成膜系统主要由溶液槽（箱）、离心泵、铜管支架、胶球泵及收球装置组成。离心泵的出力以铜管支架可安装铜管数量多少而定，但应以经济、快捷、匹配、工艺控制方便为目的。既不要因系统过小而浪费人力（每个成膜周期历时10余d），也不要过大而不便控制工艺条件和浪费材料。
2．2　小批量铜管Fe2SO4一次成膜工艺
2．2．1　酸洗
　　酸洗是新、旧铜管进行Fe2SO4一次成膜必须首先进行的一项工作，它是去除铜管在生产及贮存过程中产生厚氧化皮或旧铜管中其它膜及各种杂质的重要手段。酸洗条件如下：
        材质　　HSn70－1A、B30
        铜缓蚀剂加入量　　0．2％
        消泡剂加入量　　适量
        盐酸浓度　　1．5％～2．5％
        温度　　室温（水温）
　　时间　　1～1．5  h2．
2．2　氧化
　　酸洗结束后，将酸液放掉，系统上水冲洗至pH值为7以上，通压缩空气，开泵循环，时间120  h。
2．2．3　成膜控制条件
　　氧化结束后，系统放水后重新上水加Fe2SO4，开始第一次成膜。控制工艺如下：
        pH值：5．3～6．0；
        Fe2＋浓度：50～100  mg／L；
        连续通压缩空气；
        流速：＞0．3  m／s；
　　时间：8  h。
2．2．4　胶球擦洗
　　第一次Fe2SO4成膜过程结束后，关闭压缩空气，放掉Fe2SO4溶液，重新上水，开泵循环。循环过程中进行胶球擦洗，时间1  h。
2．2．5　成膜、胶球擦洗交替进行
　　经过第一次成膜、胶球擦洗后，进行下一次成膜、胶球擦洗循环。前后进行15次，共计成膜时间120  h，通胶球时间15  h。
3　小批量铜管Fe2SO4一次成膜技术要点
　　要成功地进行Fe2SO4一次成膜，必须对氧化、胶球擦洗、pH值、加药频次及Fe2＋离子浓度等进行很好的控制，否则，不能达到好的成膜效果。下边就各指标的具体要求进行说明。
　　a．氧化　新酸洗过的铜管，必须进行氧化，使其表面形成一层良好的氧化层，为成膜打下基础。
　　b．胶球擦洗　主要作用是为了防止因成膜时流速过低，系统中形成的氢氧化铁等物质沉积而影响成膜效果。在一定意义上是为了使Fe2SO4膜形成时缓慢而达到致密的效果。
　　c．pH值　pH值是一个主要控制指标。过高，会加速Fe（OH）2等物质的形成；过低，对所形成的Fe2SO4膜又进行了一次"酸洗"。pH值高时，可通过补排水来调节；pH值低时，可通过加入少量的NaOH进行调节。pH值一般控制在5．7左右。
　　d．加药频次及Fe2＋浓度　加入Fe2SO4后，在回水搅拌下，Fe2SO4很快与空气中氧等反应，生成Fe（OH）2等物质而沉积在铜管表面，阻止Fe2SO4膜的形成。因此应控制好加Fe2SO4的频率。加药过快或量过大都容易造成Fe2SO4含量高而形成沉积物。加药频次间隔时间长或加药量小时，在系统中Fe2SO4浓度低而影响有效的Fe2＋含量，也不易成膜。加药频次控制在0．2  kg／min左右、Fe2＋浓度控制在70  mg／L为宜。
　　e．时间　据资料介绍，Fe2SO4成膜时间在75h，但通过试验，发现时间较短，达不到理想的成膜效果，所形成的Fe2SO4膜还不完整和均匀。原因可能是这一时间内还处在"形成期"，但超过100  h后，成膜速度明显加快。
　　f．运行流速　在条件允许时，流速应尽可能高，如果太低，会在系统中形成大量的Fe（OH）2沉积物，并不能使胶球有效地通过和起到良好的擦洗作用。
　　g．排污、通压缩空气　系统运行时应连续排污，以除去Fe（OH）2，并通过补水而带入氧气，使形成的膜致密。
4　结束语
　　自1999年，通过对小批量铜管Fe2SO4一次成膜工艺技术的不断调整和完善，已成功地掌握了小批量铜管Fe2SO4一次成膜工艺技术的关键条件。前后共对2  000余根新铜管进行了Fe2SO4一次成膜，解决了运行凝汽器抽管、堵管后无合适铜管更换的窘境。进行Fe2SO4成膜的铜管安装在凝汽器内后，对胀口进行了刷胶等防腐处理，避免了由于胀接造成亚铁膜破裂引起的铜管腐蚀，进一步加强了管口的耐冲刷性能，达到了理想的效果。

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