摘要：间接空冷系统循环水采用除盐水，循环水水质直接影响散热设备的性能，在国内已投产的间接空冷系统机组中，京能康巴什热电厂、华电魏家峁电厂等曾因PH值超标发生过严重的间接空冷散热器铝管束腐蚀问题，造成重大经济损失。因此，为了保证机组长期安全稳定运行，循环水PH值必须控制在合理范围内。本文通过对国华宁东二期扩建工程循环水PH值进行分析、研究，为后续同类型机组循环水PH值控制措施提供借鉴。
关键词：间接空冷系统；循环水；PH；铝管束腐蚀
1.引言
火力发电厂的蒸汽冷却技术分为湿冷、直接空冷和间接空冷技术，空冷技术比传统湿冷技术节水约65%～90%，这对于富煤缺水地区火电厂的可持续发展具有重要的战略意义。直接空冷技术与间接空冷技术相比，直接空冷需要机械设备强制通风，厂用电的消耗非常大，而间接空冷技术有效解决了节约水资源和厂用电的目的。因此，近年来在我国富煤缺水地区的火力发电厂中得到广泛应用。间接空冷系统循环水PH值作为重要控制指标，对间接空冷系统散热器铝管束腐蚀有重要影响，为了保证机组长期安全稳定运行，循环水PH值必须控制在合理范围内。
2.概况
神华国华宁东发电厂2×660MW机组扩建工程采用自然通风表凝式间接空冷系统，即汽轮机排汽通过凝汽器凝结，热水由循环水泵送入由翅片管束组成的冷却三角内，由翅片管外侧的空气进行冷却的整个过程。管内介质不与空气直接接触，从而形成一个密闭循环系统，冷却水几乎无蒸发、排污损失，从而节水环保。
间接空冷系统冷却三角散热器沿间冷塔外侧圆周方向垂直布置，共分为10个冷却扇区（包括174个26.2m高冷却三角，2个19.65m高冷却三角），总换热面积152万㎡，为闭式循环冷却，冷却水采用除盐水，单台机组循环水系统储水量约为16000m³。
3.间冷系统存在的主要问题
为保证冷却三角散热器的性能，运行中要严格控制循环水的水质，其水质控制标准如下：
PH值6.7~8；电导率小于2us/cm；
AL子小于8ug/l；悬浮物5mg/l。
通过对已投产机组的调研发现，循环水PH值对机组安全运行的影响最大，当循环水进入冷却三角散热器铝管束后，PH值一般会在一周内升高至9以上，进而引发铝管束腐蚀，导致冷却三角管束泄漏。
本工程间接空冷系统在注入除盐水后，尚未进入冷却三角散热器之前，循环水PH值在三日内由6.59升至9.38，第六日PH值达到9.67。而同类型间接空冷机组（京能康巴什、华电魏家峁电厂等）循环水在进入冷却扇区前PH值均符合运行要求，在进入冷却扇区后，PH值才开始升高对冷却三角散热器产生腐蚀。因此，本工程需要解决以下三个方面的问题：
1）分析循环水在进入冷却三角散热器之前PH升高的真实原因；
2）采取措施将循环水PH值控制在标准内，然后再进入冷却三角散热器；
3）循环水进入冷却三角散热器后如何将PH值控制在标准范围内，以防止冷却三角散热器铝管束腐蚀。
4.循环水PH值超标的危害及腐蚀原理
4.1循环水PH值超标的危害
循环水PH值超标会引起冷却三角散热器铝管束内表面保护膜破坏，进而导致铝管束腐蚀。若循环水PH值不能得到有效控制，在冷却三角底部，管束与管箱接口处会最先出现腐蚀现象，并逐渐发生泄漏，严重时会导致机组长期停运。
4.2铝管束腐蚀原理
循环水PH值在4～8.5时，冷却三角散热器铝管束内表面可形成致密的AL2O3膜，发生钝化，起到保护管束的作用；当PH值大于8.5时，铝管束内表面的AL2O3保护膜逐渐溶解于水中，保护膜被破坏，导致冷却三角铝管束腐蚀，PH值越高，冷却三角铝管束的腐蚀速度越快。通过对制造、安装、调试运行环节进行分析，主要在以下两个方面存在问题：
1）厂家生产过程中存在的问题
铝管束内壁处理工艺：
管束穿胀—0.5Mpa蒸汽吹扫（除油污）—水洗—酸洗—清水洗—钝化—清水洗—加热封孔。
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从以上流程中可以看出，铝管束在出厂前管束内壁采用了一种弱碱性的钝化方法（MBV法），钝化完毕后用自来水对管束内壁进行了简单冲洗，再未做任何处理，导致Na+、CLˉ残留在管束内壁。在散热设备投运初期，使得循环水PH值逐步升高，随着运行时间的延长，PH值升高的速度逐步减慢。
2）间冷空冷系统问题
间接空冷系统总体来说是闭式循环系统，但是该系统的地下水箱、高位水箱、各扇区的排气管道均同大气相通，空气中的氧气可以进入系统，与铝管束内壁残留的Na+、CLˉ发生化学反应，从而导致铝管束腐蚀。
在干燥的空气中铝表面会形成一层致密的保护膜AL2O3，起到保护铝管束的作用，但是在含有Na+、CLˉ的介质中该层保护膜被破坏，导致破坏的地方呈活化状态为阳极，未受破坏的区域保持钝化状态为阴极，形成一个原电池反应，进而加速腐蚀。
5.循环水PH值超标原因分析
5.1循环水PH值变化过程分析
循环水系统于6月4日开始注入除盐水，6月12日系统注水完成，启动循环水泵，并对循环水以边补边排的方式进行冲洗。6月14日，对循环水进行取样化验，发现PH值高达9.58。为降低PH值加大了补排量，之后多次取样化验，PH值仍高居9.5以上，无下降趋势。针对这种情况，对循环水系统水样进行了抽样送检。
化验结果可以看出，导致循环水PH值升高的主要是NH4+、铝离子，为了分析NH4+、铝离子来源，对PH值升高原因进行了全面分析。
5.2PH值超标原因确定
通过对PH值变化过程的分析，基本确定厂区循环水管道为污染源，初步锁定在厂区循环水管道防腐涂层。通过对该部分管道防腐涂层进行拨片，送第三方检测机构进行析出成分检测，检测结果证实了上述分析。由此确定，进扇区前循环水PH值超标原因是厂区循环水管道防腐涂层质量不合格，析出成分导致PH值超标。
6.解决措施
6.1绝缘处理，避免电化学腐蚀
冷却三角散热器与循环水环形管道之间通过膨胀节（材质304）法兰连接，法兰垫片为石墨缠绕垫片，螺栓为普通碳钢螺栓，为避免电化学腐蚀，将膨胀节进行了孤立处理，即：膨胀节与冷却三角散热器、循环水环形管道之间彼此绝缘。将石墨缠绕垫片更换为膨胀聚四氟乙烯垫片，连接螺栓采取绝缘处理（配绝缘套管、绝缘垫片），更换完毕后，测试绝缘情况，确保每对法兰均处于绝缘状态。
6.2添加药品，调节循环水水质
1）添加SO2气体
将纯度99.9%的SO2气体注入加药箱内，配成PH值为1.38的溶液，通过加药泵持续向循环水系统中添加酸液，以调整循环水PH值、吸收循环水中的部分氧气。
为防止加入的酸液量过大，加药期间循环水泵保持运行状态，循环水不进冷却扇区在管道内打大循环，将循环水PH值调整至7.0～8.0。
分析得出，在持续加药30h后，循环水系统各区域PH值降至8以内，达到间接空冷系统PH值6.7～8的运行要求。
2）添加联胺
在循环水PH值达到预定目标后，启动循环水加联胺计量泵，向循环水系统加入1%浓度的联胺溶液，循环2h后取样化验，每2h取样化验一次联胺含量，确保循环水中联胺含量保持在20～40ug/L。
3）添加抗坏血酸
循环水进入冷却扇区后，如果PH值持续升高，达到9.7及以上，立即向循环水中加入抗坏血酸，防止PH值继续升高。
7.结语
通过采取以上措施，基本解决了间接空冷系统循环水PH值超标问题，使得循环水PH值得到有效控制，有效解决了机组因冷却三角铝管束腐蚀泄漏而埋下的安全风险，保证了机组的安全稳定运行。
参考文献
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[2]陈亮，周瑜，梁金丽，350MW机组间冷循环水PH异常的原因分析及优化控制，《冶金动力》2017年第1期总第203期：38-40
[3]曹楚男，腐蚀电化学原理[M]，北京：化学工业出版社，2008:25-40
作者简介
姓名：王永明，工作单位：山东电力建设第三工程有限公司，职务：项目汽机专业经理。
论文作者:王永明 王东方
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/13
标签：散热器论文; 铝管论文; 机组论文; 系统论文; 水系论文; 内壁论文; 垫片论文; 《电力设备》2018年第17期论文;