循环冷却水浓缩倍率对凝汽器管路的腐蚀和结垢趋势_祝欢

循环冷却水浓缩倍率对凝汽器管路的腐蚀和结垢趋势Studyontheinflunceofcirculatingcoolingwaterconcentrationrateuponcondensertubeerosionandscaling祝欢1,陈颖敏1,2,寇利卿2,魏元祯1,2(1.华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003;2.河北省保定水文水资源勘测局,河北保定071000)摘要:利用水质判断指数来预测不同循环冷却水浓缩倍率下水的结垢趋势,确定形成最佳碳酸钙保护膜所对应的浓缩倍率,以达到最经济的防止循环冷却水系统腐蚀和结垢的目的。关键词:循环冷却水;浓缩倍率;结垢预测;碳酸钙Abstract:Thewaterscalingtendencywerepredictedatdifferentconcentrationrateofcirculatingcoolingwaterbyusingwaterqualityjudgingindex.ThebestcorrespondingconcentrationrateforCaCO3protectingmembraneincirculatingcoolingwatersystemwasreached.Itwastheeconomicalwayforpreventingerodingandscalingofcirculatingcoolingwatersysteminthermalpowerplants.Keywords:circulatingcoolingwater;concentrationrate;scalingprediction;CaCO3中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1009-4032(2009)04-052-03火力发电厂是工业用水大户,而循环冷却水的用、耗水量在整个火电厂用水量中所占比例是最高的,提高循环冷却水的浓缩倍率是一种既经济又环保的措施。但是,随着浓缩倍率的提高,冷却水系统的腐蚀和结垢趋势也将增大,所以有必要找到一种比较经济的防腐方法。1结垢机理与水质判断指数1.1结垢机理研究发现:冷却水的结垢趋势是决定腐蚀速率的主要因素,而一些有害离子,如Cl-、SO2-4的腐蚀则成为次要因素。因此,在有碳酸钙膜析出的循环水系统中,腐蚀并不是主要问题。在管壁上形成一层碳酸钙保护膜是一种行之有效的防腐手段,其生成原理是:阴极过剩的OH-与HCO-3反应生成CO2-3,CO2-3再与Ca2+反应生成CaCO3。碳酸钙保护膜可以使金属表面不直接与水中的有害物质接触,抑制腐蚀电极的反应过程。但这种碳酸钙膜并不是沿着整个管长连续存在的,它开始出现于腐蚀电池的阴极部位,再延伸覆盖阳极部位。在阳极部位面积较小的情况下,腐蚀电极反应会得到控制。反之,当阳极部位面积很大时,从阴极部位延伸过来的保护膜不能将全部阳极覆盖住,这种情况下的腐蚀控制效率就会降低。阳极部位的相对数量和它们的面积大小与水的pH值有很大关系。一般认为,在pH值7.0～7.4范围内,高碳酸盐硬度的水所产生的碳酸钙保护膜,对控制冷却水系统腐蚀的作用较好。为了形成碳酸钙保护膜,就要使溶液中的碳酸钙处于过饱和状态,即饱和指数pH-pHs>0。为了形成一层薄的、致密的保护膜,CaCO3的沉积速度应该慢一些。一般的沉积速度是随着过饱和程度而增加的,但还存在其他一些有关因素,如锌盐对碳酸钙沉淀起减速作用,聚磷酸盐甚至对过饱和碳酸钙溶液起着沉淀稳定作用。1.2水质判断指数在冷却水系统运行过程中,利用水质判断指数对循环冷却水的水质进行判断,只需要一些基本的数据和做一些简单的运算,不需要进行各种试验。1.2.1Langlier饱和指数Langlier根据碳酸平衡理论推导出碳酸钙饱和pH值(pHs)的计算方法,并用水的实际pH值与pHs的差值来判断水的腐蚀、结垢倾向,即:Is=pH-pHs1.2.2Ryznar稳定指数Ryznar提出用经验公式来代替饱和指数,该指522009年8月电力环境保护第25卷第4期数是根据饱和指数的含义并在对各种水的实际运行结果进行总结的基础上提出的,其公式为:S=2pHs-pH因为Langlier饱和指数与Ryznar稳定指数都是以碳酸钙的溶解平衡作为判断依据,所以在一般情况下,利用这两种指数得出的结论基本相同;但是,Langlier饱和指数的理论性较强,而Ryznar稳定指数是一个经验指数,具有较强的实用性。在实际生产过程中配合应用这两种指数,将会更有助于判断水的结垢与腐蚀倾向。1.2.3Puckorius结垢指数1979年,帕科拉兹提出用平衡pH值(pHeq)代表实际pH值,以修正Ryznar指数。他认为水的pH值受到缓冲,往往不能与HCO-3始终存在正确的对应关系。而水的总碱度不易受到缓冲