在我國(guó)的火力發(fā)電廠中，由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理不當(dāng)而引起的發(fā)電機(jī)組凝汽器腐蝕結(jié)垢問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮。凝汽器腐蝕容易引起銅管穿孔、開(kāi)裂，增加設(shè)備的檢修時(shí)間和次數(shù)，縮短設(shè)備的使用壽命，減少發(fā)電量，增加發(fā)電成本；凝汽器結(jié)垢一方面導(dǎo)致垢下腐蝕，另一方面降低換熱器的熱交換效率（從而影響到生產(chǎn)效率），增加能源消耗。

在正常運(yùn)行狀況下，凝汽器的真空度下降為89%-92%。如果所使用的緩蝕阻垢劑的性能不當(dāng)，導(dǎo)致系統(tǒng)一定程度的結(jié)垢，使凝汽器的真空度下降為86%-89%，這將使發(fā)電熱耗增大4.5%-7.5%，發(fā)電煤耗增高8%-14%/kW?H。如果考慮停車(chē)清洗、設(shè)備腐蝕和增加維修頻率等所引起的連帶后果，其經(jīng)濟(jì)損失是異常驚人的。

總之，凝汽器腐蝕結(jié)垢所造成的直接后果真空度下降、蒸汽出力減小、正常生產(chǎn)處理不當(dāng)而引起的發(fā)電機(jī)組凝汽器周期縮短、設(shè)備壽命降低、運(yùn)行成本提高、生產(chǎn)效率下降，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，采用經(jīng)濟(jì)的有效的手段防止循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢是非常重要的。

火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水的處理方式

我國(guó)許多缺水地區(qū)的火力發(fā)電廠，普遍采用地下水作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。一般而言，地下水普遍存在含鹽量高和硬度、堿度高的特點(diǎn)。隨著系統(tǒng)誰(shuí)的不斷濃縮，硬度離子如（Ca2+,Mg2+,HCO3-等）和侵蝕性離子（如Cl-和SO42-等）的濃度不斷升高，超過(guò)一定的容忍度后極易引起設(shè)備管道的腐蝕與結(jié)垢。

另外，在這些缺水地區(qū)，為了節(jié)水節(jié)能的需要，循環(huán)水的濃縮倍數(shù)一般控制較高，這就進(jìn)一步加重了系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢的危險(xiǎn)性。對(duì)于有些以地表水作補(bǔ)充水的電廠循環(huán)水系統(tǒng)，雖然硬度離子和侵蝕性離子濃度較低，但如果濃縮倍數(shù)過(guò)高，再加上處理方式不合適，同樣也會(huì)引起機(jī)組的腐蝕和結(jié)垢。為了解決循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕結(jié)垢問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的火力發(fā)電廠常規(guī)的處理方法有以下幾種。

1利用軟化水降低補(bǔ)水的硬度

該方法通過(guò)離子交換去除補(bǔ)水中的Ca2+和Mg2+等硬度離子而達(dá)到預(yù)防無(wú)機(jī)垢沉積的目的。其初期投資成本高，且需要嚴(yán)格控制軟化器的失效終點(diǎn)，及時(shí)對(duì)交換樹(shù)脂進(jìn)行再生，因此日常運(yùn)行費(fèi)用較高。對(duì)于補(bǔ)水量較大的系統(tǒng)，由于需要處理的水量大，交換樹(shù)脂的再生必須跟得上制水的要求，這可能難以保證弱酸處理后的水質(zhì)的硬度要求，整個(gè)制水成本也較高，因此目前這種方法較少采用。

2無(wú)機(jī)酸+水質(zhì)穩(wěn)定劑的處理

該方法是通過(guò)向循環(huán)水系統(tǒng)加入無(wú)機(jī)酸（一般都是使用硫酸），中和掉水中的部分堿度，降低臨界pH值再配合投加水質(zhì)穩(wěn)定劑而減輕結(jié)垢傾向。其反應(yīng)式如下：

H2SO4+2CO32-=2HCO3-+SO42-誠(chéng)然，加酸不失為一種簡(jiǎn)便有效的防止結(jié)垢的途徑，但是對(duì)于水容量較大的系統(tǒng)，pH值、堿度等指標(biāo)的檢測(cè)常常滯后于加藥時(shí)間，因此加酸量不太容易控制，有時(shí)加酸量可能不夠，超過(guò)藥劑阻垢的臨界值而使凝汽器結(jié)垢；有時(shí)又可能出現(xiàn)加酸過(guò)量的情況而引起循環(huán)水局部短時(shí)間內(nèi)pH值過(guò)低，加重了系統(tǒng)的腐蝕（包括凝汽器黃銅管的腐蝕和循環(huán)水碳鋼管道的腐蝕），硫酸的加入，本身也使循環(huán)水含鹽量增加，會(huì)加重銅管的點(diǎn)蝕。

因此，應(yīng)選擇阻垢分散性能優(yōu)良的水質(zhì)穩(wěn)定劑，不加酸或盡量減少加酸量。對(duì)于該種處理方法，一般允許循環(huán)水中SO42-極限質(zhì)量濃度不超過(guò)500mg/L，超過(guò)該極限值就容易對(duì)冷卻塔的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生中等程度的腐蝕。因此對(duì)于補(bǔ)充水中硫酸根離子含量較高的循環(huán)水系統(tǒng)不宜采用加酸處理。

3弱酸陽(yáng)離子樹(shù)脂+水質(zhì)穩(wěn)定劑聯(lián)合處理

該方法是通過(guò)采用弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂處理部分生水，降低補(bǔ)充水的部分碳酸鹽硬度和部分堿度，然后配合水質(zhì)穩(wěn)定劑處理以防止系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕。該方法不失為一種控制循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢的較有效的措施，相比較而言，不存在系統(tǒng)pH可能過(guò)低而腐蝕銅管及其管道的危險(xiǎn)，不足的是一次性投資大，日常需要嚴(yán)格控制生水和軟化水的比例，樹(shù)脂需要再生，管理要求和運(yùn)行成本均較高。

火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1結(jié)垢問(wèn)題

雖然加酸處理、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂弱酸處理等方法能在一定程度上起到降低補(bǔ)水的碳酸鹽硬度以減少結(jié)垢的作用，但由于加酸量的控制問(wèn)題、軟水和補(bǔ)水的比例問(wèn)題、離子交換樹(shù)脂的失效與再生等問(wèn)題的存在，增加了管理上的難度，使得水質(zhì)不穩(wěn)定，經(jīng)典的水處理劑也不能正常發(fā)揮其應(yīng)有的作用，最終常發(fā)生間隙式結(jié)垢現(xiàn)象。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，垢也越積越厚，最終影響正常生產(chǎn)。

2銅腐蝕問(wèn)題

凝汽器銅管腐蝕是火力發(fā)電廠普遍存在的問(wèn)題。銅管使用最多的材質(zhì)為黃銅。銅管的腐蝕包括黃銅脫鋅腐蝕、電偶腐蝕、應(yīng)力腐蝕和沖擊腐蝕等多種形態(tài)。但其中最常見(jiàn)的是黃銅脫鋅腐蝕和電偶腐蝕。

3銅腐蝕的主要形態(tài)

（1）黃銅脫鋅腐蝕。電廠凝汽器使用最多的銅材為黃銅，黃銅的脫鋅腐蝕是電廠最常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)，它包括均勻型層狀脫鋅和局部型栓狀脫鋅，但主要為局部型栓狀脫鋅腐蝕，該腐蝕易造成局部穿孔，因此危害性較大。黃銅脫鋅腐蝕反應(yīng)式如下：

陰極：1/2O2+H2O+2e→2OH-

陽(yáng)極：Zn?Cu→Cu2++Zn2++4e

Cu2+在表面聚集，與金屬本體發(fā)生置換反應(yīng)如下：

Cu2++Zn?Cu→Cu+Zn2+

銅管脫鋅后的腐蝕產(chǎn)物與循環(huán)水水質(zhì)有關(guān)，腐蝕產(chǎn)物可能為Zn(OH)2,ZnCl2?Zn(OH)2,ZnCO3?Zn(OH)2等并覆蓋在腐蝕點(diǎn)上，腐蝕產(chǎn)物加劇了管壁上水垢的形成和固體顆粒的沉積，沉積物下面的金屬因缺氧而成為陽(yáng)極，與周?chē)糠中纬裳醯臐獠铍姵囟霈F(xiàn)潰瘍型脫鋅，此潰瘍深入金屬內(nèi)部直到完全穿透。

（2）電偶腐蝕。循環(huán)水管道、凝汽器管板多選用碳鋼材質(zhì)，而凝汽器的換熱管與管道一般采用脹接方式連接，黃銅與碳鋼的電位差較大，因此在脹接處容易形成電偶而發(fā)生電偶腐蝕。

4銅腐蝕的主要影響因素

（1）含鹽量的影響。在含鹽量小的水中，銅管表面可能生成一層致密的Cu(OH)2保護(hù)膜，而在含鹽量大或硬度、堿度較大的水中腐蝕產(chǎn)物為綠色堿式銅鹽CuCl2?Cu(OH)2或CuCO3?2Cu(OH)2，此類(lèi)膜疏松多孔，容易被破壞而失去保護(hù)作用。

（2）Cl-的影響。水中Cl-是引起銅點(diǎn)蝕的原因之一。其腐蝕反應(yīng)式如下：

Cl-+Cu→CuCl→CuO2+HCl

如果氯化亞銅的形成速度減慢或氯化亞銅的水解速度加快，則會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕，而沉積物阻礙最初的腐蝕產(chǎn)物氯化亞銅的擴(kuò)散，抑制了氯化亞銅的水解，從而在有沉積物的地方形成點(diǎn)蝕，其反應(yīng)式如下：

CuCl→Cu2++Cl-+e,Cu2++Cu→2Cu+

形成自催化反應(yīng)，加速點(diǎn)蝕處的腐蝕。

藥劑本身引起的光亮腐蝕。人們一般較難注意由于加入循環(huán)水中的有機(jī)磷藥劑和聚羧酸等阻垢分散劑所引起的腐蝕。循環(huán)水中含有多種硬度離子和堿度離子組成多組平衡，加入阻垢分散劑后，形成較高的分散體系，破壞了水中原有的離子對(duì)平衡，沉積物離子的有效反應(yīng)概率降低，沉積離子重新建立新的平衡，當(dāng)水溶液中聚羧酸等阻垢分散劑的物質(zhì)超過(guò)水體防垢最佳含量一定范圍時(shí)，水中有機(jī)磷和分散劑的富余部分對(duì)銅合金具有強(qiáng)烈的絡(luò)合作用而形成表面吸附，一方面阻礙唑類(lèi)緩蝕劑向金屬表面擴(kuò)散，另一方面這種覆蓋膜的絡(luò)合不穩(wěn)定性使Cu,Zn絡(luò)離子的化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)電位趨于相等，形成共溶出，較銅活潑的鋅離子首先與有機(jī)磷和聚羧酸形成穩(wěn)定的螯合物而脫離金屬本體。

在金相顯微鏡下放大500倍后觀察：對(duì)于不加任何藥劑的循環(huán)水中銅管的腐蝕形態(tài)是金屬表面類(lèi)似蜂窩狀的海綿銅，而添加水質(zhì)穩(wěn)定劑后腐蝕的銅管的腐蝕形態(tài)是海綿體中夾雜著大量不規(guī)則的亮點(diǎn)，這就是所謂由于藥劑本身引起的銅金屬的光亮腐蝕。因此，把握水質(zhì)穩(wěn)定劑中各復(fù)合配方的宏觀計(jì)量，選取合適的比例是非常重要的，否則，添加的藥劑再多，也不能有效地解決系統(tǒng)的腐蝕，甚至?xí)铀巽~管的腐蝕。

5碳鋼的腐蝕問(wèn)題

循環(huán)水管道、凝汽器管板一般都使用碳鋼材質(zhì)，據(jù)我們了解，很少有電廠考慮碳鋼的腐蝕問(wèn)題。事實(shí)上，碳鋼的腐蝕雖然不像銅管結(jié)垢腐蝕那樣在短時(shí)間內(nèi)影響發(fā)電生產(chǎn)，但由于循環(huán)水管道埋在地下，腐蝕情況相比較而言不易觀察和發(fā)現(xiàn)，隨著腐蝕程度的加深，容易引起穿孔、泄漏。由于建廠時(shí)就將碳鋼管道深埋地下，地上常安裝設(shè)備、興建廠房、鋪設(shè)道路，因此維修起來(lái)遠(yuǎn)沒(méi)有銅管維修來(lái)得簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用也昂貴得多。因此，碳鋼的腐蝕問(wèn)題雖不能在短期內(nèi)影響生產(chǎn)，但也應(yīng)是火電廠循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)注意的問(wèn)題，也應(yīng)當(dāng)受到足夠的重視。

解決措施

1保持穩(wěn)定的濃縮倍數(shù)和穩(wěn)定的水質(zhì)

實(shí)踐表明，對(duì)于水質(zhì)穩(wěn)定的體系，藥劑才能較好地發(fā)揮作用，因此問(wèn)題的關(guān)鍵是加強(qiáng)水質(zhì)管理。對(duì)于具有恒定補(bǔ)水水源的系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)格控制濃縮倍數(shù)；對(duì)于不具有恒定補(bǔ)水水源或部分補(bǔ)充弱酸軟化水的系統(tǒng)，應(yīng)注意控制各種補(bǔ)水的比例，以盡量保證系統(tǒng)水質(zhì)的穩(wěn)定；對(duì)于用硫酸調(diào)節(jié)堿度的系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)格控制連續(xù)投加的速度。對(duì)所使用的水處理劑，應(yīng)熟悉藥劑的硬度容忍度、堿度容忍度等性能。

2選擇綜合性能優(yōu)良的復(fù)合水穩(wěn)劑

巰基苯駢噻唑、苯駢三氮唑、苯駢咪唑、聚苯駢咪唑等含氮雜環(huán)類(lèi)化合物對(duì)金屬銅具有很強(qiáng)的親和力，它們能與銅離子以共價(jià)鍵和配位鍵結(jié)合形成一個(gè)致密的保護(hù)膜，吸附在金屬表面的反應(yīng)活性位置上而阻滯有色金屬的溶解反應(yīng)，因此復(fù)合水穩(wěn)劑中應(yīng)含有足夠濃度的噻唑類(lèi)或其他具有相同功能的物質(zhì)，才能保證良好的緩蝕效果。

對(duì)于具有“三高”（高硬度、高堿度、高pH值）性質(zhì)的水質(zhì)，通常的阻垢劑（如電廠循環(huán)水系統(tǒng)常用的ATMP,EDTMP,HPMA,PAA等）常不能滿(mǎn)足其要求。在這種情況下，應(yīng)使用新型的、具有優(yōu)良抗硬度、抗堿度性能的組分。適合于三高惡劣水質(zhì)的藥劑有PBTCA，PESA，POCA,PAPEMP及其他多元共聚物等。

PBTCA（2-膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷）具有優(yōu)異的阻垢緩蝕性能，耐高溫、耐氧化，對(duì)碳酸鈣垢具有優(yōu)異的抑制作用，與有機(jī)磷酸鹽、鋅鹽等具有良好的協(xié)同作用。PESA（聚環(huán)氧琥珀酸）具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，對(duì)碳酸鈣、硫酸鈣均具有優(yōu)良的阻垢分散作用，與鋅鹽復(fù)配具有優(yōu)良的緩蝕阻垢性能，是一種無(wú)磷、非氮、有較好生物降解性能的綠色水處理劑。

POCA（膦酰基羧酸）和PAPEMP（多氨基多醚基有機(jī)磷酸）具有很高的鈣容忍度和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性（幾乎不與氯作用）和熱穩(wěn)定性，對(duì)磷酸鈣、硫酸鈣、鋅鹽沉積以及鐵氧化物具有優(yōu)良的阻垢分散作用，適用于高硬度、高堿度、高pH值、高濃縮倍數(shù)的水質(zhì)處理，是國(guó)內(nèi)目前處理“三高”水質(zhì)的理想藥劑。其他多元共聚物如PCA、AA/AMPS共聚物等，在三高體系中也表現(xiàn)出了良好的性能。只有選擇的配方組成合理，性能優(yōu)良，才能保證良好的阻垢緩蝕效果，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3科學(xué)合理添加碳鋼緩蝕劑

不同行業(yè)具有不同的行業(yè)習(xí)慣。在石化系統(tǒng)、鋼鐵系統(tǒng)和化工行業(yè)等的循環(huán)冷卻水處理中，規(guī)范的商品藥劑投加質(zhì)量濃度為50-80mg/L（按補(bǔ)水計(jì)），而電力行業(yè)的循環(huán)冷卻水處理中，規(guī)范的商品藥劑投加質(zhì)量濃度為5-10mg/L（按補(bǔ)水計(jì)）。

在電力行業(yè)的水處理藥劑中，如果藥劑配方合理、水質(zhì)不十分惡劣，這種投加量對(duì)于解決銅的腐蝕問(wèn)題和一般阻垢問(wèn)題是足夠的，但要照顧碳鋼的緩蝕問(wèn)題則是不可能的。因?yàn)樽鳛榫徫g劑的有機(jī)磷化合物只有在藥劑濃度較高的條件下才對(duì)碳鋼具有一定的緩蝕作用，為了保證其在較低濃度下就能發(fā)揮作用，通常需投加2mg/L左右的陰極緩蝕劑Zn2+。因此在電力系統(tǒng)，如欲考慮碳鋼的緩蝕問(wèn)題，應(yīng)投加陰極緩蝕劑硫酸鋅。

不同火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行工況各有差異，引起銅管腐蝕和結(jié)垢的原因也不盡相同。但都應(yīng)該有針對(duì)性地查找問(wèn)題的原因，采取有效的措施，盡量保證循環(huán)水的正常運(yùn)行，從而保證機(jī)組的正常運(yùn)行，真正節(jié)省發(fā)電成本。