關(guān)注：
發(fā)電機(jī)銅導(dǎo)線受內(nèi)冷水腐蝕的機(jī)理及防護(hù)陳社生（云浮發(fā)電廠，廣東云浮527328）能力，關(guān)鍵是提高水的pH值，并結(jié)合現(xiàn)場實踐經(jīng)驗。反復(fù)試驗結(jié)果和國內(nèi)外有關(guān)方面積累的經(jīng)驗教訓(xùn)，經(jīng)綜合比較，提出了可行的防腐操作方法一加氮處理方法。 8：B收稿M4.i*03￡WaAcadcJo咖alElectronicPublishing只當(dāng)由l3n增加到7時銅氧化物飽和溶液濃目前，我國有相當(dāng)數(shù)量在線運行的發(fā)電機(jī)采用直接水冷方式進(jìn)行冷卻，有的采用單水內(nèi)冷，有的采用雙水內(nèi)冷。對于它的腐蝕性，國內(nèi)外都進(jìn)行過大量的試驗研究和現(xiàn)場測試工作，對影響銅導(dǎo)線腐蝕的許多重要因素有了較深入的了解并采取過一些相應(yīng)的預(yù)防措施，即使如此，運行中的電機(jī)銅導(dǎo)線的腐蝕事故仍然時有報導(dǎo)。 本文將對銅導(dǎo)線腐蝕的機(jī)理和銅導(dǎo)線的防腐作一些探討。 1銅導(dǎo)線的腐蝕機(jī)理發(fā)電機(jī)銅導(dǎo)線的材質(zhì)一般為紫銅，在不加保護(hù)的情況下，其腐蝕速率一般為0.002~0.05gAm2h）氧是主要的腐蝕劑，水中二氧化碳的含量和pH值對腐蝕程度影響較大。在P（2）=0.1~2mg/L，P（C2）=1條件下，溶解的氧與銅相互作用，形成氧化膜：這些氧化銅會均勻地覆蓋在銅表面上，它的保護(hù)性能較差，不能防止基體腐蝕過程的進(jìn)一步發(fā)生。腐蝕過程中，腐蝕形成的一價銅離子被溶解氧氧化為二價銅離子，在沒有專門的保護(hù)措施時，腐蝕強(qiáng)度便取決于氧的濃度和Cu2+的含量。 但是，當(dāng)發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)運行時，銅導(dǎo)線的腐蝕與氧化銅的形成過程有關(guān)，氧化銅的形成速度取決于銅離子的含量、溶液的pH值和溫度。 要使溶液中的氧化銅沉淀，必須使Cu2+濃度高于CuO的溶解度；反之，氧化物溶解。氧化銅溶解曲線如所示。 時，氧化銅的溶解得到緩沖；進(jìn)一步提高pH會引起溶解度急劇增大，結(jié)果在溶液中形成陰離子HCuOl在實踐中，甚至于當(dāng)Cu2+的濃度可能最小時，也大大超過CuO的溶解度，即所有的實際溶液都是熱不穩(wěn)定的。為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢，應(yīng)該說是Cu2+在內(nèi)冷水中以膠體狀態(tài)存在的緣故。 實際上，氧化銅的溶解度受溫度的影響特別大。在pH<7時，溶解度隨溫度的升高而急劇下降；當(dāng)pH>9時，氧化銅在水中的平衡濃度呈現(xiàn)出很強(qiáng)的相反特性溶解度隨溫度的增加而增加；當(dāng)7<.8<9時，溶解度最小。 2銅導(dǎo)線腐蝕的影響因素水中氧飽和時，氧的質(zhì)量濃度為6 ~13mg/L；當(dāng)水與空氣直接接觸時，水中氧的質(zhì)量濃度為水中存在溶解氣體、金屬和鹽類氧化物，以及其它有機(jī)物，這些眾多的雜質(zhì)使水具有導(dǎo)電性，也對銅產(chǎn)生了腐蝕性作用，這就直接反映出了電導(dǎo)率越高，腐蝕性越強(qiáng)的關(guān)系。但是，在一定范圍內(nèi)，電導(dǎo)率的升高引起腐蝕加快的速度不及電導(dǎo)率太低引起腐蝕加快的速度�！怪D氧化碳破壞了初始氧化層的保護(hù)作iSh加體體在水中的溶解加快，蝕力一般地說，溫度升高，腐蝕速度也會增加。對于密閉式隔離系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，溫度升高，氧化作用于敞開系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，一方面溫度升高產(chǎn)生上述現(xiàn)象，使腐蝕加快；另一方面溫度升高會使水中氣體溶解度降低，減緩腐蝕。在敞開系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)中，溫度由30*C升到60 *C時，腐蝕逐漸加大；溫度繼續(xù)上升，腐蝕逐漸減小，形成一種所謂的“中間大，兩頭小”狀態(tài)。 23.3流速冷卻水的流動產(chǎn)生兩方面的影響：水的流速越高，機(jī)械磨損越大。資料表明：當(dāng)電解銅空心線內(nèi)冷卻水的流速為0.2m/s時，月腐蝕量約為0.7mg/cm2；當(dāng)水的流速達(dá)到1.65m/s時，月腐蝕量可達(dá)2mg/cm2；水的流速超過5m/s時，還會產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。 實際生產(chǎn)的電機(jī)其耐磨性比電解銅要好，當(dāng)水流速度為3m/s時，需要350年時間，空心銅線內(nèi)表面磨損深度才達(dá)到0.15mm，這說明空心銅導(dǎo)線有相當(dāng)長的壽命。在進(jìn)行電機(jī)設(shè)計時，水流速度計算值一般小于2m/s，與其它腐蝕相比，水流動引起的機(jī)械磨損并不重要。 水的流動會加速水中腐蝕性物質(zhì)向金屬表面遷移，并破壞鈍化膜。大量的實驗數(shù)據(jù)表明，銅的腐蝕速度會隨流速的大而大。 在水中，銅的電極電位低于氧的電極電位。從化學(xué)熱力學(xué)的觀點看，銅是能被氧化腐蝕的。腐蝕反應(yīng)能否不斷地進(jìn)行下去，取決于腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)。如果它在銅表面的沉積速度很快，而且又很致密，就起到了保護(hù)作用，即形成了所謂的保護(hù)膜；反之，腐蝕沉積物不能形成保護(hù)膜，腐蝕就會不斷地進(jìn)行下去。 銅的氧化膜的形成和防腐性能，與溶液的pH值關(guān)系密切。提高介質(zhì)的pH值，可降低氧化銅的溶解度，但過高的pH值會使CuO轉(zhuǎn)變成CuO-2，使保護(hù)膜溶解。實際上，在水中銅的自然腐蝕電位~10，銅處于最穩(wěn)定狀態(tài)，腐蝕速度最小。 氨是一種常用的pH調(diào)節(jié)劑。但由于它可能與銅離子形成穩(wěn)定的銅氨絡(luò)合物，加速銅的腐蝕，所以有人認(rèn)為：水中有溶解氧時，氨會大大加快銅的溶解，原因是形成了極易溶解的四氨化銅的復(fù)離子2.其實，這種認(rèn)識是片面的。實際早己有過報導(dǎo)，國內(nèi)也有同樣的研究報告。早些年國內(nèi)有過對凝結(jié)水銅管處理的報導(dǎo)：在氧的質(zhì)量濃度為10~650咋/L時，用氨調(diào)節(jié)凝結(jié)水中pH值，當(dāng)pH為6.0 ~65時，銅的損失率為0.2gAm2.天）當(dāng)pH為8.0~8.5時，銅的損失率為0.002gAm2天）當(dāng)氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過105時，銅的損失明顯加。 以海軍銅為例進(jìn)行的試驗研究證實，在pH=8. 0~9.5時，銅的抗腐蝕性能良好；p10時，其抗腐蝕性能明顯下降；pH從10上升到11時，腐蝕加速，可從每年的2Wn加到2mm以上，加上千倍。 只有氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大（超過10-5）時，腐蝕才明顯加。但是，在發(fā)電機(jī)這個特定環(huán)境和條件下，由于受電導(dǎo)率控制標(biāo)準(zhǔn)的限制，氨的含量不可能高到足以加速腐蝕發(fā)電機(jī)空心銅導(dǎo)線的地步。 3防腐方法對于發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水防腐的處理方法，國內(nèi)外有過一些報導(dǎo)，如采用密閉式隔離水冷系統(tǒng)，采用開式水冷系統(tǒng)，采用連續(xù)補(bǔ)水、連續(xù)排放方式，加緩蝕劑處理等等。 3.1密閉式隔離水冷系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)保持一定壓力的惰性氣體一氮氣或氫氣（氫氣對有氫冷系統(tǒng)的機(jī)組而言），使氧和二氧化碳不能進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)，對防止氧腐蝕和二氧化碳酸性腐蝕起到一定作用。它的條件是系統(tǒng)必須嚴(yán)密，使用脫氧脫碳水，并引入離子交換系統(tǒng)，所以操作起來比較麻煩。 3.2開式水冷系統(tǒng)將汽輪機(jī)的凝結(jié)水引入到內(nèi)冷水系統(tǒng)中，對發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻后又回水到凝汽器中。這是因為凝結(jié)水的pH值比較高，對防腐有利。但是，人們擔(dān)心內(nèi)冷水含銅量的加會引起鍋爐水質(zhì)的銅含量加，影響鍋爐的安全性。當(dāng)給水、爐水含銅量加時，會使水冷壁管的腐蝕加速，反應(yīng)如下：由于有可能存在腐蝕的危險，所以必須通過試驗才能確定采用開式水冷系統(tǒng)是否可行。 3.3連續(xù)補(bǔ)水、連續(xù)排放方式上i氨對銅的腐蝕是有條件的。對于這1點611國外仙也補(bǔ)補(bǔ)充含氨）疑結(jié)水的方式。排放水量依據(jù)電導(dǎo)率和bookmark1國內(nèi)一些電廠采用內(nèi)冷水系統(tǒng)連續(xù)排放、連續(xù)含銅量來確定，方法是從內(nèi)冷水水箱上部溢流，從而達(dá)到降低水中含銅量的目的。這種方法操作簡單，但實際上沒有起到防腐作用，并且用水量大，不好控制各種指標(biāo)。 3.4添加緩蝕劑原蘇聯(lián)的一些發(fā)電廠，在密閉式水冷系統(tǒng)中加入一些聯(lián)胺，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（0.5~1）X10 3，電導(dǎo)率可控制在很低范圍內(nèi)，防腐效果相當(dāng)好。聯(lián)胺的防腐作用不言而喻，但其要求系統(tǒng)密閉，且藥品對人體有一定的毒害作用，故使用起來不太方便，因而不好推廣應(yīng)用。 在20世紀(jì)80年代末90年代初，國內(nèi)許多發(fā)電廠采用了加MBT（2―硫基苯駢噻唑）的防腐處理方法。具體做法是：將MBT溶于NaOH溶液內(nèi)制成母液，加入到內(nèi)冷水箱，維持MBT的質(zhì)量濃度在0.5~8mg/L電導(dǎo)率小于10陽/cm.很明顯，這樣會出現(xiàn)以下問題：因為MBT不溶于水，要靠加NaCH來溶解，必然會提高冷卻水的電導(dǎo)率這是其一；其二，MBT有可能析出，并沉積在空心銅導(dǎo)線內(nèi)壁，造成銅線散熱不良，或者發(fā)生空心銅導(dǎo)線堵塞事故。 20世紀(jì)80年代末90年代初，湖南省各發(fā)電廠在發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)添加BTA+EA（苯駢三氮唑+乙醇胺）進(jìn)行防腐處理，收到一定效果。其做法是：將BTA溶于EA水溶液，加到內(nèi)冷水箱，維持BTA起始質(zhì)量濃度為10 ~15mg/L電導(dǎo)率小于10咫/cm.同樣，BTA不溶于水，要靠EA來溶解，施行起來也容易出現(xiàn)與加MBT藥品同樣的問題。 4云浮發(fā)電廠的防腐措施云浮發(fā)電廠現(xiàn)在運行的是國產(chǎn)125MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)組，1991年投產(chǎn)。其化學(xué)除鹽水在送主廠房前就已在除鹽水泵出口加了氨，加氨量由化學(xué)人員調(diào)節(jié)控制；除鹽水進(jìn)主廠房后可直接進(jìn)入內(nèi)冷水箱；另外，經(jīng)改進(jìn)后汽機(jī)凝結(jié)水也可直接進(jìn)入內(nèi)冷水箱。特別強(qiáng)調(diào)電導(dǎo)率，而不重視pH和含銅量，這是很多發(fā)電廠的通病。開始時，該廠對內(nèi)冷水也作過一些處理，但都是被動的，僅僅是為了保證內(nèi)冷水的電導(dǎo)率合格而采取的措施，水的pH值則長期不合格，銅的質(zhì)量濃度亦長期不合格，有時高達(dá)1.2mg/L.廠水汽監(jiān)督導(dǎo)則》，對發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的控制指標(biāo)作了重大修改，其中電導(dǎo)率由原來的不大于5咫/L改為不大于10咫/L這就為提高pH值創(chuàng)造了條件。根據(jù)以上條件和前面的分析研宄，結(jié)合具體情況，云浮發(fā)電廠選擇了在內(nèi)冷水中加氨提高pH值的方式來實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)空心銅導(dǎo)線的防腐處理。通過試驗證實了前面2. 34的理論研宄是正確的。試驗時，為確保發(fā)電機(jī)組絕對安全運行，試驗人員采取了謹(jǐn)慎的態(tài)度，把電導(dǎo)率控制在2~6咫/cm之間，所以pH的上升上限還沒有超過8.5.然而，得出的結(jié)論是可行的。 的相關(guān)性曲線圖。從可看出，pH與銅的溶解程度關(guān)系密切：當(dāng)pH<7時，水中Cu2+的質(zhì)量濃4時，水中Cu2+的質(zhì)量濃度低于200咋/L全部在合格范圍內(nèi)；當(dāng)pH>7.8時，水中Cu2+的質(zhì)量濃度全部都低于50咋/L而當(dāng)pH〈64時，水中Cu2+的質(zhì)量濃度達(dá)到900Pg/L以上。所以，對于發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的處理，在保證電導(dǎo)率合格的情況下，應(yīng)盡量提高水中的pH值，至少保證pH>7.4如果能保證pH>8. 0則更好。 5結(jié)論提高發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的防腐能力，關(guān)鍵在于提高水的pH值。采用加氨的方法來提高內(nèi)冷水的pH值，從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都具有很大的優(yōu)勢：藥品成本低，易于購買，使用安全；節(jié)省了除鹽水的用量；的基礎(chǔ)，是穩(wěn)定燃燒的重要因素之一。 3.4改變乏氣擋板開度在一定的消旋桿格數(shù)和一定的一次粉管風(fēng)速下，隨機(jī)選取兩組燃燒器，改變乏氣擋板開度，測量乏氣噴口與主氣噴口的一次風(fēng)速，以考察乏氣擋板開度與主、乏噴口速度的關(guān)系。根據(jù)測量結(jié)果，在熱態(tài)調(diào)整時，更可靠地將火焰的行程、著火及其爐膛充滿度調(diào)整至最佳狀態(tài)。 3.5改變消旋桿格數(shù)在一定的乏氣擋板開度和一定的一次粉管風(fēng)速下，隨機(jī)選取兩組燃燒器，改變消旋桿格數(shù)，測量乏氣噴口與主氣噴口的一次風(fēng)速，以考察消旋桿位置與主、乏噴口速度關(guān)系。熱態(tài)時，根據(jù)燃煤質(zhì)量調(diào)整消旋桿位置，使主噴口風(fēng)速更合適、更有效地控制著火點。 3.6爐內(nèi)配風(fēng)調(diào)平爐內(nèi)配風(fēng)調(diào)平，包括一、二次風(fēng)的調(diào)平。選擇配風(fēng)方式，在爐內(nèi)進(jìn)行風(fēng)速測量，檢查并調(diào)平燃燒器配風(fēng)，保證對應(yīng)組燃燒器對應(yīng)擋板出口風(fēng)速對稱相等，這一環(huán)節(jié)是形成良好的*W*型燃燒方式的基礎(chǔ)。 3.7煙花示蹤根據(jù)�；恚挤艧熁ú⑴恼�，直觀爐內(nèi)氣流流動、混合與擴(kuò)展?fàn)顩r。由于*W*型火焰鍋爐燃燒系統(tǒng)的對稱性，因而可根據(jù)試驗情況隨機(jī)選取幾組燃燒器設(shè)計若干工況，檢驗爐內(nèi)調(diào)平情況，判斷爐膛火焰充滿度，評估配風(fēng)方式等。我們在進(jìn)行韶關(guān)發(fā)電廠10號鍋爐冷態(tài)試驗時，設(shè)計了如下幾個試驗工況：選擇一組燃燒器，選擇不同的一次風(fēng)風(fēng)速放煙花，以考察一次風(fēng)的貫穿度、一次風(fēng)對爐膛充滿度及形狀的影響。 選擇一組燃燒器，設(shè)計一次風(fēng)不對稱或?qū)?yīng)的二次風(fēng)不對稱，分別觀察配風(fēng)不對稱性對*W*形狀的影響。 選擇一組燃燒器，改變二次風(fēng)的配風(fēng)方式，觀察配風(fēng)方式對*W*形狀的影響。 選擇一個燃燒器，改變消旋桿位置，觀察氣流擴(kuò)展?fàn)顩r及主氣流貫穿度；改變乏氣擋板位置，觀察主氣流及乏氣流貫穿度變化情況。 半爐膛燃放煙花，檢驗爐內(nèi)整體空氣動力場狀況是否良好。 4結(jié)論*W*型火焰鍋爐的主要特點是其燃燒系統(tǒng)對稱，因此冷態(tài)試驗應(yīng)圍繞這個特點進(jìn)行設(shè)計，這樣既可以節(jié)約人力物力，又能較真實地反映爐內(nèi)熱態(tài)情形；*W*型火焰鍋爐的冷態(tài)試驗內(nèi)容應(yīng)包括靜態(tài)檢查，特別是燃燒器套筒同心度檢查，并考察其偏心對一次風(fēng)剛性的影響程度；*W*型火焰鍋爐的冷態(tài)試驗應(yīng)進(jìn)行爐內(nèi)配風(fēng)調(diào)平，這是保證*W*型燃燒方式的基礎(chǔ)；按照以上所討論的試驗方法和內(nèi)容進(jìn)行冷態(tài)試驗，基本上可以掌握爐內(nèi)流動信息，能適應(yīng)變煤種的熱態(tài)調(diào)整。
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