工業(yè)水處理-電廠化學(xué)課件7-10

電廠化學(xué)—培訓(xùn)目錄第七章熱力系統(tǒng)的金屬腐蝕第八章冷卻水處理第九章蒸汽污染的預(yù)防第十章電廠水處理實(shí)例第七章熱力系統(tǒng)的金屬腐蝕第一節(jié)腐蝕基礎(chǔ)第二節(jié)金屬電化學(xué)腐蝕的基本原理第三節(jié)熱力設(shè)備腐蝕的類(lèi)型和特點(diǎn)第四節(jié)熱力設(shè)備的氧腐蝕第五節(jié)熱力設(shè)備的酸腐蝕第六節(jié)停用腐蝕與停用保護(hù)第一節(jié)腐蝕基礎(chǔ)一、腐蝕的定義

由于材料與環(huán)境反應(yīng)而引起材料的破壞或變質(zhì)；或指除了單純機(jī)械破壞以外的材料的各種破壞；甚或?yàn)椴牧吓c環(huán)境之間的有害反應(yīng)。

上述定義中的材料為金屬時(shí)，即為金屬腐蝕。

金屬腐蝕的過(guò)程是發(fā)生在金屬與介質(zhì)界面上的復(fù)雜多相反應(yīng)，因此破壞總是從金屬表面逐漸向內(nèi)部深入。表現(xiàn)為：一般發(fā)生外貌變化（潰瘍斑、小孔、表面有腐蝕產(chǎn)物或金屬材料變薄等）；機(jī)械性能、組織結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，如變脆、強(qiáng)度降低，其中某種元素的含量發(fā)生變化或金屬組織結(jié)構(gòu)發(fā)生相變等。二、金屬腐蝕環(huán)境

一般指材料所處的介質(zhì)、溫度和壓力等。

幾乎所有的介質(zhì)都有一定的腐蝕性。金屬材料不同，介質(zhì)的狀態(tài)不同、成分不同、濃度不同，腐蝕的程度也各不相同。一般溫度和壓力的升高會(huì)使腐蝕加劇。介質(zhì)的流速也是影響腐蝕的重要因素。熱力設(shè)備的腐蝕應(yīng)分析熱力設(shè)備腐蝕的特點(diǎn)，了解腐蝕產(chǎn)生的條件，找出腐蝕產(chǎn)生的原因，掌握腐蝕的防止辦法三、金屬腐蝕的分類(lèi)1、按腐蝕機(jī)理（反應(yīng)特點(diǎn)）分為電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。鍋爐在水側(cè)的腐蝕屬于前者；煙氣側(cè)溫度在露點(diǎn)以上的腐蝕屬于后者。2、按腐蝕形態(tài)分為均勻腐蝕和不均勻或局部腐蝕。金屬表面幾乎全面遭受腐蝕的稱(chēng)為均勻腐蝕；只有一部分遭受腐蝕的稱(chēng)不均勻腐蝕或局部腐蝕。局部腐蝕又可分為小孔腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕等等。3、按腐蝕的溫度劃分為低溫腐蝕和高溫腐蝕。4、按腐蝕介質(zhì)的狀態(tài)劃分為干腐蝕和濕腐蝕。5、按介質(zhì)的種類(lèi)劃分為大氣腐蝕、土壤腐蝕和海水腐蝕。各種腐蝕分類(lèi)之間有一定聯(lián)系，如干腐蝕一般為化學(xué)腐蝕，濕腐蝕一般為電化學(xué)腐蝕。金屬在高溫下氧化引起的腐蝕屬于化學(xué)腐蝕。四、金屬的腐蝕速度

金屬腐蝕的速度代表單位時(shí)間內(nèi)金屬的腐蝕程度，通常是用平均腐蝕速度來(lái)表示，簡(jiǎn)稱(chēng)為腐蝕速度。(1)按質(zhì)量的減少表示。這種方法常用來(lái)比較各種介質(zhì)的侵蝕性。(2)按腐蝕深度表示。為了表示腐蝕的危害性，用腐蝕深度來(lái)評(píng)定腐蝕速度更為適當(dāng)，通常用毫米／年來(lái)表示。第二節(jié)金屬電化學(xué)腐蝕的基本原理在金屬遭到破壞的過(guò)程中，伴有電流產(chǎn)生的腐蝕稱(chēng)為電化學(xué)腐蝕。金屬在水溶液中或在潮濕空氣中的腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕。如在電廠，原水、補(bǔ)給水、給水、鍋爐水、冷卻水以及與濕蒸汽接觸的設(shè)備所遭受的腐蝕等。一、電極與電極電位

將一塊金屬插入電解質(zhì)溶液中時(shí)所構(gòu)成的體系，稱(chēng)為電極。電廠中所有與水相接觸的熱力設(shè)備均可看作電極。金屬是以金屬晶體的形式存在的，金屬的原子和金屬的陽(yáng)離子構(gòu)成晶體的晶格結(jié)點(diǎn)，自由電子在其間的孔隙中作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。通過(guò)靜電引力使各晶格結(jié)點(diǎn)緊密聯(lián)系起來(lái)，也使各晶格結(jié)點(diǎn)在金屬原子和金屬離子之間不斷相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)金屬與水溶液接觸時(shí)，由于極性水分子的水合作用，使金屬陽(yáng)離子脫離其表面形成水合離子溶入水溶液中，反應(yīng)如下：Fe+nH2O=Fe2+·nH2O+2e由于金屬陽(yáng)離子脫離金屬表面，而自由電子仍留在金屬上，因此金屬帶負(fù)電，水溶液帶正電。通過(guò)靜電引力，溶液中的過(guò)剩陽(yáng)離子緊緊靠近金屬表面，與金屬上的多余負(fù)電荷形成雙電層。隨著金屬的不斷溶解，金屬中的負(fù)電荷越來(lái)越多，其對(duì)于金屬陽(yáng)離子的束縛作用越來(lái)越強(qiáng)，金屬的溶解速度逐漸降低。另一方面，水溶液中的金屬陽(yáng)離子可以擺脫水分子的水合作用而返回到金屬的表面發(fā)生沉積，同樣隨著金屬的不斷溶解，這種沉積的趨勢(shì)將越來(lái)越強(qiáng)，即金屬離子的沉積速度逐漸增大。當(dāng)金屬與溶液之間發(fā)生的溶解和沉積的速度相等時(shí)，則電極反應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡：此時(shí)，雙電層中正負(fù)電荷的數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，溶液中的過(guò)剩離子數(shù)量亦穩(wěn)定。二、腐蝕電池

當(dāng)電極過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，金屬與溶液間形成的雙電層亦處于一種動(dòng)態(tài)平衡，它將阻礙金屬繼續(xù)溶解。若將金屬上的自由電子引出則平衡將被破壞，金屬將繼續(xù)溶解。不同電極的電極電位不同，如果將兩個(gè)不同電極連接起來(lái)，形成閉合回路即組成原電池。如由銅電極與鋅電極組成的銅一鋅原電池。由于銅電極的電極電位高于鋅電極的電極電位，即銅的溶解能力弱于鋅，故鋅電極上有更多的剩余自由電子，這些自由電子在兩電極間的電位差的作用下，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)到達(dá)銅電極，在外電路形成電流。此時(shí)銅電極上的自由電子過(guò)剩，溶液中的銅離子沉積到銅電極板上中和過(guò)剩的自由電子，而在鋅電極上，由于自由電子數(shù)量減少，平衡被破壞，鋅將繼續(xù)溶解。該過(guò)程一直持續(xù)到鋅極板完全溶解為止，這種能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱(chēng)為原電池。金屬與水溶液接觸時(shí)，由于各種原因，金屬內(nèi)部的不同部分產(chǎn)生不同的電極電位而組成原電池。這是金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的根本原因，這種原電池稱(chēng)為腐蝕電池。金屬各部位形成不同電位的原因很多，如金屬中含有雜質(zhì)又處于介質(zhì)(潮濕空氣、水或電解質(zhì)溶液)中時(shí)，金屬晶粒與晶界之間的能量差別，金屬加工時(shí)所產(chǎn)生的變形和內(nèi)應(yīng)力不同而造成的金屬的物理不均勻性，金屬所接觸的溶液組成和濃度的差異，金屬表面的溫度不同等。實(shí)際上，腐蝕電池是由于各種原因在金屬的某些部分形成的許多肉眼看不見(jiàn)的小型微原電池。在原電池中，失去電子的金屬電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，該金屬溶解(即腐蝕)，此電極稱(chēng)為陽(yáng)極(如鋅電極)，另一個(gè)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的電極稱(chēng)為陰極(如銅電極)。

金屬的電化學(xué)腐蝕是由腐蝕電池作用引起的，其腐蝕速度決定于此腐蝕電池所產(chǎn)生電流的大小，據(jù)此可估算出腐蝕速度。在腐蝕電池中，金屬本體就是它的外電路。因?yàn)楫?dāng)電池形成閉合回路后，即使時(shí)間很短，其兩極的電位差也會(huì)比原先的數(shù)值小得多，因此實(shí)際上腐蝕速度要遠(yuǎn)小于估算值。這是這種電位差比起始值減小的現(xiàn)象稱(chēng)為極化。當(dāng)電池接通后，陰極電位變低(稱(chēng)為陰極極化)，陽(yáng)極電位變高(稱(chēng)為陽(yáng)極極化)，從而導(dǎo)致陰極和陽(yáng)極的電位差變小，使腐蝕速度大幅度降低。通常，在腐蝕電池中陽(yáng)極極化的程度不大，只有當(dāng)陽(yáng)極上因氧化產(chǎn)物的積累使金屬表面狀態(tài)發(fā)生了變化，產(chǎn)生了所謂鈍態(tài)的情況下，才顯示出顯著的極化。而在陰極部分，假使接受電子的物質(zhì)不能迅速地?cái)U(kuò)散，或者陰極反應(yīng)產(chǎn)物不能很快被排走，則由于金屬傳送電子的速度很快，由陽(yáng)極傳送過(guò)來(lái)的電子就會(huì)堆積起來(lái)，產(chǎn)生陰極極化。由此可見(jiàn)，在發(fā)生電化學(xué)腐蝕的情況下，溶液中必定有易于接受電子的物質(zhì)，這些物質(zhì)在陰極上接受電子，消除陰極的極化，使腐蝕速度加快。這種消除或減小電極極化的作用稱(chēng)為去極化。起去極化作用的物質(zhì)稱(chēng)為去極化劑。例如，當(dāng)水中有溶解氧(O2)時(shí)，水中溶解氧將會(huì)消耗陰極上的自由電子起去極化作用：

O2+2H2O+4e=4OH—這種水中溶解氧充當(dāng)去極化劑發(fā)生的金屬腐蝕過(guò)程稱(chēng)為吸氧腐蝕（氧的去極化腐蝕）。當(dāng)水溶液的pH值較低時(shí)，水中H+濃度大，此時(shí)H+就是去極化劑，它的去極化作用為：2H++2e=H2這種氫離子充當(dāng)去極化劑，發(fā)生的金屬腐蝕過(guò)程稱(chēng)為析氫腐蝕（氫的去極化腐蝕）。

第三節(jié)熱力設(shè)備腐蝕的類(lèi)型和特點(diǎn)熱力設(shè)備在運(yùn)行中或停用時(shí)，各種腐蝕性成分會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。根據(jù)運(yùn)行實(shí)踐，國(guó)內(nèi)外火電廠和核電站的各種熱力設(shè)備，比如火電廠的鍋爐、核電站的蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)、凝汽器、加熱器、給水泵、水處理設(shè)備以及各種水、汽管道，均發(fā)生過(guò)比較嚴(yán)重的腐蝕。熱力設(shè)備的腐蝕形態(tài)也比較多，例如點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂、腐蝕疲勞、氫脆、選擇性腐蝕、電偶腐蝕以及磨損腐蝕等。目前，大容量、高參數(shù)的機(jī)組大量投產(chǎn)，300MW的機(jī)組已成為火電廠的主力機(jī)組。隨著爐外水處理技術(shù)的發(fā)展，鍋爐結(jié)垢和汽機(jī)積鹽問(wèn)題已得到有效控制，腐蝕已成為突出的問(wèn)題。1、氧腐蝕

熱力設(shè)備運(yùn)行和停用時(shí)，都可能發(fā)生氧腐蝕。運(yùn)行氧腐蝕在水溫較高的條件下發(fā)生，停用氧腐蝕在低溫下發(fā)生。兩者本質(zhì)上是相同的，但腐蝕產(chǎn)物的特點(diǎn)有區(qū)別。氧腐蝕是熱力設(shè)備常見(jiàn)的一種腐蝕形式。2、酸腐蝕

熱力設(shè)備和管道可能與酸接觸，產(chǎn)生析氫腐蝕。例如，水處理設(shè)備、給水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)和汽輪機(jī)低壓缸的隔板、隔板套等部位都可能和酸性介質(zhì)接觸，產(chǎn)生析氫腐蝕。水處理設(shè)備可能和鹽酸接觸，例如氫離子交換器再生時(shí)就和鹽酸接觸，產(chǎn)生腐蝕。給水系統(tǒng)和凝結(jié)水系統(tǒng)因?yàn)橛坞xCO2的溶解，使水的pH值低于7，產(chǎn)生析氫腐蝕，就也是通常所說(shuō)的二氧化碳腐蝕。3、應(yīng)力腐蝕包括應(yīng)力腐蝕破裂和腐蝕疲勞。無(wú)論是鍋爐還是汽輪機(jī)，都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。比如鍋爐的苛性脆化、鍋爐汽包、過(guò)熱器、再熱器、高壓除氧器、主蒸汽管道、給水管道的應(yīng)力腐蝕、汽輪機(jī)葉片的應(yīng)力腐蝕破裂、汽輪機(jī)葉輪的應(yīng)力腐蝕破裂和凝汽器銅管的應(yīng)力腐蝕破裂等。4、鍋爐的介質(zhì)濃縮腐蝕主要是爐水蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生濃堿或濃酸時(shí)出現(xiàn)的，尤其是當(dāng)凝汽器漏泄，漏入堿性水或海水時(shí)，情況更明顯。腐蝕主要發(fā)生在水冷壁管，它是鍋爐特有的一種腐蝕形態(tài)。5、亞硝酸鹽腐蝕爐水亞硝酸鹽會(huì)在水冷壁管產(chǎn)生腐蝕。因?yàn)閬喯跛猁}在鍋內(nèi)受高溫作用會(huì)分解產(chǎn)生新生態(tài)氧，這種新生態(tài)氧和水冷壁管內(nèi)表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生Fe2O3，使水冷壁管腐蝕。由于亞硝酸鹽腐蝕的本質(zhì)是氧和鋼發(fā)生反應(yīng)，因此，它的特征和氧腐蝕相似，都出現(xiàn)點(diǎn)蝕坑，腐蝕產(chǎn)物是鐵的氧化物。但亞硝酸鹽腐蝕的產(chǎn)物一般是高價(jià)氧化鐵，呈紅棕色，而且它的部位只限于水冷壁管，這些和設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)生的氧腐蝕是不同的。6、汽水腐蝕當(dāng)過(guò)熱蒸汽溫度超過(guò)450℃時(shí)，蒸汽會(huì)和碳鋼發(fā)生反應(yīng)生成鐵的氧化物，發(fā)生化學(xué)腐蝕，使管壁變薄。汽水腐蝕常常在過(guò)熱器中出現(xiàn)，同時(shí)，在水平或傾斜度很小爐管內(nèi)部，由于水循環(huán)不良，出現(xiàn)汽塞或汽水分層時(shí)，蒸汽也會(huì)過(guò)熱，出現(xiàn)汽水腐蝕。7、核電站蒸汽發(fā)生器凹陷（denting）管子的凹陷是目前對(duì)壓水反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器危害最嚴(yán)重的問(wèn)題。它是水中氯離子所形成的酸性環(huán)境對(duì)碳鋼支撐板腐蝕的結(jié)果，發(fā)生在管板同管子交接處，腐蝕產(chǎn)物是磁性氧化鐵。8、電偶腐蝕鍋爐化學(xué)清洗時(shí)，如果控制不當(dāng)，可能在爐管表面產(chǎn)生銅的沉積，即“鍍銅”。由于鍍銅部分電位正，其余部分電位負(fù)，形成腐蝕電池，產(chǎn)生電偶腐蝕。核電站蒸汽發(fā)生器，在管子表面有銅沉積，銅鍍到管子上以后，組成電偶電池，產(chǎn)生腐蝕。9、銅管選擇性腐蝕凝汽器銅管的水側(cè)常常發(fā)生選擇性腐蝕，對(duì)于黃銅管就是脫鋅腐蝕。腐蝕的結(jié)果，在銅管表面形成白色的腐蝕產(chǎn)物—鋅化合物，在腐蝕產(chǎn)物下部有紫銅。銅管?chē)?yán)重腐蝕后，機(jī)械性能顯著下降，會(huì)引起穿孔甚至破裂。10、磨損腐蝕給水泵、汽輪機(jī)和凝汽器銅管都可能發(fā)生磨損腐蝕。例如，當(dāng)鍋爐補(bǔ)給水為除鹽水或全部為凝結(jié)水時(shí)，高壓給水泵易發(fā)生沖擊腐蝕，腐蝕主要發(fā)生在鑄鐵和鑄銅部件的水泵上，如水泵葉輪、導(dǎo)葉等。在凝汽器銅管的入口端，由于水的湍流作用，易產(chǎn)生沖擊腐蝕。11、鍋爐煙側(cè)的高溫腐蝕這主要指鍋爐水冷壁管、過(guò)熱器管及再熱器管外表面發(fā)生的腐蝕。水冷壁管煙側(cè)高溫原因是硫化物或硫酸鹽的作用。過(guò)熱器和再熱器煙側(cè)高溫腐蝕是由于積有Na3Fe(SO4)3和K3Fe(SO4)3造成的。對(duì)于燃油鍋爐，過(guò)熱器和再熱器的煙側(cè)將產(chǎn)生釩腐蝕。12、鍋爐尾部的低溫腐蝕它是鍋爐尾部受熱面（空氣預(yù)熱器和省煤器）煙氣側(cè)的腐蝕。低溫腐蝕是由于煙氣中的SO3和煙氣中的水分發(fā)生反應(yīng)生成H2SO4造成的。此外，還有凝汽器銅管水側(cè)發(fā)生的微生物腐蝕、點(diǎn)蝕、汽側(cè)的氨腐蝕，以及汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)發(fā)生的銹蝕等。第四節(jié)熱力設(shè)備的氧腐蝕一、氧腐蝕概況氧腐蝕不僅直接造成熱力設(shè)備的損壞，降低設(shè)備的使用壽命，而且氧腐蝕產(chǎn)物隨給水進(jìn)入鍋爐，將在受熱面沉積，引起鍋爐的其他腐蝕破壞，造成更嚴(yán)重的后果。火電廠熱力設(shè)備的氧腐蝕有運(yùn)行氧腐蝕和停用氧腐蝕兩大類(lèi)。運(yùn)行氧腐蝕條件通常是：水中溶氧含量較低、溫度較高、水為流動(dòng)狀態(tài)、pH較高；停用氧腐蝕一般是在高含氧量、常溫、靜態(tài)和pH接近7的條件下發(fā)生。二、運(yùn)行氧腐蝕的特征和機(jī)理1、腐蝕的部位

通常發(fā)生在給水管道、省煤器、補(bǔ)給水管道、疏水系統(tǒng)的管道和設(shè)備。另外凝結(jié)水系統(tǒng)可能遭受氧腐蝕，但腐蝕程度較輕。2、腐蝕的特征

表面形成許多小型鼓皰，鼓皰的大小相差很大，表面的顏色也有差別（低溫時(shí)的腐蝕產(chǎn)物FeOOH為黃褐色、高溫時(shí)的腐蝕產(chǎn)物Fe3O4為黑褐色），鼓皰次層是黑色粉末狀物質(zhì)，除去這些腐蝕產(chǎn)物后，便可看到因腐蝕造成的小坑。Fe(OH)2在有氧環(huán)境下不穩(wěn)定，室溫下會(huì)變?yōu)椋?/p>

γ—FeOOH、α—FeOOH或Fe3O4。三、運(yùn)行中氧腐蝕的機(jī)理1、點(diǎn)蝕源

碳鋼表面的不均勻性金相組織的差別、夾雜物的存在、氧化膜的不完全和氧濃度的差別等。2、腐蝕反應(yīng)

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH-所生成的Fe2+進(jìn)一步反應(yīng)，即Fe2+水解產(chǎn)生H+，反應(yīng)式為：Fe2++H2O→FeH++H+而且鋼中的夾雜物如MnS就會(huì)和氫離子反應(yīng)，生成H2S會(huì)加速鐵的溶解，并導(dǎo)致腐蝕形成的微小蝕抗加速發(fā)展。3、氧濃度差異閉塞電池的形成

生成的腐蝕產(chǎn)物覆蓋在坑口，導(dǎo)致氧氣很難擴(kuò)散進(jìn)入坑內(nèi)，坑內(nèi)由于鐵離子的水解使pH溶液進(jìn)一步下降，硫化物溶解產(chǎn)生了H2S，從而加速鐵的溶解。而氯離子通過(guò)電遷移進(jìn)入坑內(nèi)，氫離子和氯離子都會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部陽(yáng)極腐蝕反應(yīng)加速。這樣，蝕坑進(jìn)一步擴(kuò)展，形成閉塞電池。熱力設(shè)備運(yùn)行氧腐蝕機(jī)理和上面提到的情況相似。雖然運(yùn)行時(shí)水中溶氧和氯離子的濃度都很低，但具備形成閉塞電池的條件，即：（1）能夠組成腐蝕電池：電化學(xué)不均勻性導(dǎo)致腐蝕反應(yīng)發(fā)生。（2）可以形成閉塞電池：腐蝕產(chǎn)物不能形成完整的保護(hù)膜，反而阻礙了氧的擴(kuò)散?？觾?nèi)的氧耗盡后，得不到及時(shí)補(bǔ)充，而形成閉塞區(qū)。（3）閉塞區(qū)內(nèi)繼續(xù)腐蝕：鋼變成離子態(tài)，并水解產(chǎn)生氫離子，氯離子可以通過(guò)電遷移進(jìn)入閉塞區(qū)。氧氣在腐蝕產(chǎn)物外面還原成陰極保護(hù)區(qū)。四、運(yùn)行中熱力設(shè)備氧影響因素1、氧氣濃度

在發(fā)生氧腐蝕的條件下，氧增加，加速腐蝕反應(yīng)。2、pHpH4~10范圍內(nèi)無(wú)影響，因?yàn)槿苎鯘舛葲](méi)有改變，陰極反應(yīng)也不變；pH低于4時(shí)，氫離子會(huì)加速溶解，陰極反應(yīng)的去極化作用增強(qiáng)；pH10~13范圍內(nèi)腐蝕減小，因?yàn)樾纬闪吮Ｗo(hù)膜。3、水溫在密閉系統(tǒng)中，氧濃度一定時(shí)，溫度升高導(dǎo)致陰、陽(yáng)極反應(yīng)加速；敞口情況下，腐蝕速度在80℃下達(dá)到最大值。4、水中離子氫、氯、硫酸根加速腐蝕，對(duì)氧化膜起破壞作用，水中氫氧根離子不太大時(shí)，可抑制腐蝕，因?yàn)橛欣谛纬杀Ｗo(hù)膜。對(duì)于各種離子共存時(shí)，離子的作用應(yīng)綜合分析。5、水的流速一般情況下，流速增大會(huì)加速腐蝕；但流速達(dá)到一定程度時(shí)，金屬表面溶解氧的濃度達(dá)到臨界濃度，鐵出現(xiàn)鈍化，且水流可把覆蓋物帶走，使不能形成閉塞電池，從而使腐蝕速度穩(wěn)定；流速又增加時(shí)，鈍化膜被水的沖刷作用破壞，腐蝕速度重新上升。五、防止運(yùn)行中氧腐蝕的方法1、嚴(yán)格控制凝結(jié)水和給水的純度。2、依照不同水化學(xué)工況的要求，通過(guò)加氨適當(dāng)提高凝結(jié)水和給水的PH值，并通過(guò)除氧或加氧控制水中溶解氧的濃度，促使鋼表面形成良好的鈍化膜。第五節(jié)熱力設(shè)備的酸腐蝕一、熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)中酸性物質(zhì)的來(lái)源1、二氧化碳

熱力設(shè)備中碳酸化合物主要來(lái)源于鍋爐補(bǔ)給水，其次是凝汽器的泄漏，由漏入汽輪機(jī)凝結(jié)水的冷卻水帶入的，主要是碳酸氫鹽。碳酸化合物進(jìn)入給水系統(tǒng)后，碳酸氫鹽會(huì)在除氧器中分解一部分，碳酸鹽也會(huì)部分水解，放出二氧化碳：2HCO3→CO32-+H2O+CO2↑CO32-+H2O→2OH-+CO2↑熱力除氧器能將水中的大部分二氧化碳除去，碳酸氫鹽和碳酸鹽的分解需較長(zhǎng)時(shí)間，當(dāng)它們進(jìn)入鍋爐后，隨溫度和壓力的增加，幾乎能完全分解成二氧化碳。生成的二氧化碳隨蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)和凝汽器。水汽系統(tǒng)中二氧化碳的主要來(lái)源是真空狀態(tài)運(yùn)行的設(shè)備不嚴(yán)密處漏入的，例如汽輪機(jī)低壓缸與凝汽器，這會(huì)使凝結(jié)水中二氧化碳含量增加。在凝汽器中會(huì)有一部分二氧化碳被凝汽器抽氣器抽走，但仍有相當(dāng)一部分二氧化碳溶入汽機(jī)凝結(jié)水，使凝結(jié)水受二氧化碳污染。2、低分子有機(jī)酸和無(wú)機(jī)強(qiáng)酸

水汽系統(tǒng)中有機(jī)物的來(lái)源如表所示，這些有機(jī)物都會(huì)在高壓高溫下產(chǎn)生酸性物質(zhì)。

天然水中有機(jī)物在經(jīng)過(guò)補(bǔ)給水處理系統(tǒng)后，大約能除去80％左右，仍有一部分有機(jī)物會(huì)進(jìn)入給水系統(tǒng)；而由于凝汽器泄漏，冷卻水中的有機(jī)物質(zhì)也會(huì)直接進(jìn)入水汽系統(tǒng)。這些有機(jī)物雜質(zhì)在鍋爐內(nèi)高溫、高壓條件下分解，使得水汽系統(tǒng)中酸性物質(zhì)增多。由于離子交換器運(yùn)行時(shí)，不可避免的會(huì)有一些破碎樹(shù)脂顆粒，隨著給水進(jìn)入鍋爐水汽系統(tǒng)。在高溫、高壓條件下，樹(shù)脂會(huì)分解釋放出低分子有機(jī)酸、無(wú)機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)強(qiáng)酸。這些物質(zhì)在鍋爐水中濃縮，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t水pH值下降，也會(huì)被攜帶到蒸汽中，隨之轉(zhuǎn)移到其它熱力設(shè)備，在整個(gè)水汽系統(tǒng)中循環(huán)。此外，水中一些細(xì)菌和微生物停留在水處理設(shè)備中，離子交換器可能成為它繁殖的場(chǎng)所，隨它們數(shù)量的增加，交換床可能會(huì)向通過(guò)的水流放出大量細(xì)菌、微生物，造成除鹽水有機(jī)物增加，隨之進(jìn)入水汽系統(tǒng)，并在高溫、高壓下分解釋放出酸性物質(zhì)。二、水汽系統(tǒng)中的二氧化碳腐蝕1、易受二氧化碳腐蝕部位

給水系統(tǒng)中，CO2腐蝕比較嚴(yán)重的部位是汽輪機(jī)低壓缸與凝結(jié)水系統(tǒng)。因?yàn)榻o水中的碳酸化合物在鍋爐水中分解產(chǎn)生的二氧化碳隨蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，隨后雖有一部分在凝汽器抽氣器中被抽走，但仍有部分溶入凝結(jié)水中。由于凝結(jié)水水質(zhì)較純，緩沖性很小，溶入少量的二氧化碳就會(huì)使它的pH值顯著下降。此外，疏水系統(tǒng)也會(huì)受到二氧化碳的腐蝕。2、二氧化碳腐蝕機(jī)理含少量二氧化碳的水溶液對(duì)鋼材的侵蝕性比同樣pH值的完全電離的強(qiáng)酸溶液（如鹽酸溶液）的更強(qiáng)，因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)，氫氣從含二氧化碳的水溶液中析出是通過(guò)兩條途徑同時(shí)進(jìn)行的：（1）水中的二氧化碳分子與水分子結(jié)合成碳酸分子，它產(chǎn)生的氫離子擴(kuò)散到金屬表面上，得電子還原為氫氣放出；（2）水中二氧化碳分子向金屬表面擴(kuò)散，被吸附在金屬表面上，在金屬表面上與水分子結(jié)合形成吸附碳酸分子，直接還原析出氫氣。由于碳酸是弱酸，其水溶液中存在弱酸電離平衡H2CO3→H++HCO3－

這樣，在腐蝕過(guò)程中被消耗完之前，水溶液的pH值維持不變，這是與完全電離的強(qiáng)酸溶液中的情況不相同的，在二氧化碳溶液中，腐蝕過(guò)程持續(xù)不斷。另一方面，水中游離二氧化碳又能通過(guò)吸附，在鋼鐵表面上直接得電子還原，從而加速了腐蝕過(guò)程中的陰極過(guò)程（即得電子過(guò)程），這樣使鐵的陽(yáng)極溶解（腐蝕）速度也增大，就是這種特殊的還原機(jī)理，使二氧化碳水溶液對(duì)鋼鐵的腐蝕性比預(yù)料中的大得多。二氧化碳水溶液對(duì)鋼鐵的腐蝕是氫損傷，包括氫鼓泡、氫脆、脫碳和氫蝕。3、影響二氧化碳腐蝕速度的因素（1）水中游離二氧化碳的含量。鋼鐵腐蝕速度隨溶解二氧化碳量的增多而增加。（2）溫度。在溫度較低時(shí)，隨溫度升高腐蝕加??；在100℃附近，腐蝕速度最快；溫度再高，腐蝕速度反而下降。（3）介質(zhì)的流速。隨著流速的增大，腐蝕速度增加，但當(dāng)流速增大到流動(dòng)狀況已成紊流時(shí)，腐蝕速度不再隨流速變化而變。（4）溶解氧。溶解氧的存在腐蝕會(huì)加速。（5）金屬材質(zhì)。一般說(shuō)增加合金元素的含量，可耐二氧化碳腐蝕。4、防止二氧化碳腐蝕的方法

為了防止或減輕水汽系統(tǒng)中游離二氧化碳對(duì)熱力設(shè)備及管道金屬材料的腐蝕，除了選用不銹鋼來(lái)制造某些部件外，應(yīng)減少進(jìn)入系統(tǒng)的二氧化碳和碳酸鹽量，采取的措施包括：（1）降低補(bǔ)給水的堿度。（2）盡量減少汽水損失，降低系統(tǒng)的補(bǔ)給水率。（3）防止凝汽器泄漏，提高凝結(jié)水質(zhì)量。（4）注意防止空氣漏入水汽系統(tǒng)，提高除氧器的效率，減少水中溶解氧含量。

此外為了減輕系統(tǒng)中二氧化碳腐蝕的程度，還普遍采取向水汽系統(tǒng)中加入堿化劑（如NH3）來(lái)中和游離二氧化碳的措施。第六節(jié)停用腐蝕與停用保護(hù)一、熱力設(shè)備停用時(shí)的腐蝕

熱力設(shè)備停用時(shí)，如果不采取有效的保護(hù)措施，其水汽系統(tǒng)的金屬內(nèi)表面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的氧腐蝕，即停用腐蝕。發(fā)生這種腐蝕是因?yàn)楫?dāng)熱力設(shè)備（如鍋爐）停用后，外界空氣必然會(huì)大量進(jìn)入爐內(nèi)水汽系統(tǒng)內(nèi)，此時(shí)，鍋爐雖已放水，但在爐管金屬的內(nèi)表面上往往因受潮而附著一薄層水膜，空氣中的氧便溶解在此水膜中，使水膜中飽含溶解氧，所以很容易引起金屬的氧腐蝕。若停用后未將鍋內(nèi)的水排放或者有的部位水無(wú)法放盡，使一些金屬表面仍被水浸潤(rùn)著，則同樣會(huì)因大量空氣中的氧溶解在這些水中，而使金屬遭到溶解氧腐蝕。停用腐蝕的危害性：（1）在短期內(nèi)使停用設(shè)備金屬表面遭到大面積腐蝕，而運(yùn)行鍋爐一般只在省煤器前部發(fā)生氧腐蝕；（2）加劇熱力設(shè)備運(yùn)行時(shí)的腐蝕。停爐腐蝕產(chǎn)物在鍋爐運(yùn)行時(shí)大量進(jìn)入鍋爐水中，使鍋爐水含鐵量增大，加劇鍋爐爐管中沉積物的形成。停用腐蝕使金屬表面上產(chǎn)生的沉積物及所造成的金屬表面粗糙狀態(tài)，會(huì)成為運(yùn)行中腐蝕的促進(jìn)因素。由上述可知，停用腐蝕的危害性非常大，防止鍋爐水汽系統(tǒng)的停用腐蝕，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行有重要的意義。為此，在鍋爐停用期間，必須對(duì)其水汽系統(tǒng)采取保護(hù)措施。二、鍋爐停用保護(hù)的方法防止鍋爐水汽系統(tǒng)發(fā)生停用腐蝕的方法較多，按其作用原理可分為以下三類(lèi)：(1)阻止空氣進(jìn)入停用鍋爐的水汽系統(tǒng)內(nèi)這類(lèi)方法包括充氮法、保持蒸汽壓力法等。(2)降低熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)內(nèi)部的濕度當(dāng)停用設(shè)備內(nèi)部相對(duì)濕度小于20％時(shí)，就能避免腐蝕。這類(lèi)方法有烘干法、干燥劑法等。(3)加緩蝕劑或加堿化劑，使金屬表面生成保護(hù)膜如加十八烷胺。

1、加聯(lián)氨—氨法

此法是在鍋爐內(nèi)充滿(mǎn)聯(lián)氨(N2H4)和氨(NH3)的混合液。防腐原理是利用聯(lián)氨的還原性，除掉水中的溶解氧。其反應(yīng)為：

N2H4+O2=N2+2H2O加氨的目的是調(diào)節(jié)水的pH。為了保證保護(hù)效果，聯(lián)氨的過(guò)剩量應(yīng)維持在200mg/L，pH值應(yīng)大于10。在保護(hù)過(guò)程中，應(yīng)定期檢查聯(lián)氨濃度和pH值，以便及時(shí)采取措施。聯(lián)氨法宜用于停用時(shí)間較長(zhǎng)或備用的鍋爐。使用聯(lián)氨保護(hù)的鍋爐，在啟動(dòng)前，應(yīng)將聯(lián)氨和氨水排放干凈，并進(jìn)行沖洗。在鍋爐點(diǎn)火以后，應(yīng)先向空排汽，當(dāng)蒸汽中氨含量小于2mg／kg時(shí)才可送汽，以免氨濃度過(guò)大腐蝕凝汽器銅管。2、保持給水壓力法

保持給水壓力法是在鍋爐內(nèi)充滿(mǎn)除氧合格的給水，并用給水泵頂壓，使鍋爐內(nèi)水的壓力為0.5～1.0MPa，然后將水汽系統(tǒng)所有閥門(mén)關(guān)閉，以防止空氣滲入鍋爐內(nèi)而達(dá)到防腐的目的。保護(hù)期間應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)督鍋爐內(nèi)的壓力。如果發(fā)現(xiàn)水的壓力下降，應(yīng)查明原因，再送給水頂壓。保護(hù)期間應(yīng)每天分析水中溶解氧一次。若含氧量超過(guò)給水所允許的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)換含氧量合格的給水。此法一般適用于短期停用的鍋爐。冬季采用此法保護(hù)時(shí)，應(yīng)有防凍措施。3、氨液法

此法基于在含氨量很大的水(800～1000mg/L)中，鋼鐵具有不會(huì)被氧腐蝕的性能。即將凝結(jié)水或補(bǔ)給水配制成含氨量為800mg/L以上的稀氨液，用泵打入鍋爐水汽系統(tǒng)內(nèi)，并在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，直到各采樣點(diǎn)的氨液濃度趨于相同，然后關(guān)嚴(yán)所有閥門(mén)，以免氨液漏掉。在保護(hù)期間，每星期應(yīng)分析氨液濃度一次，以便采取措施。鍋爐充氨液前，應(yīng)將存水放掉，或用氨液將積水頂出。因?yàn)榘币簳?huì)腐蝕銅，事先應(yīng)拆除或者隔離可能與氨液接觸的銅制件。氨液容易蒸發(fā)，故水溫不宜過(guò)高，系統(tǒng)要求嚴(yán)密。鍋爐啟動(dòng)前，應(yīng)將全部氨液排出后再進(jìn)水，在鍋爐點(diǎn)火并升壓后，用蒸汽沖洗過(guò)熱器并向空排汽，直到蒸汽含氨量小于2mg/kg，才可向汽輪機(jī)送汽，以防止銅制件腐蝕。氨液法適用于保護(hù)長(zhǎng)期停用的鍋爐，冬季應(yīng)注意防凍。4、烘干法此法適用于從運(yùn)行轉(zhuǎn)入檢修的鍋爐的保護(hù)。鍋爐熄火后，當(dāng)鍋爐壓力降至一定值，鍋爐水水溫大約降至120℃～150℃時(shí)，進(jìn)行放水。放水后，利用爐內(nèi)余熱或用點(diǎn)火設(shè)備在爐內(nèi)點(diǎn)微火，將鍋內(nèi)金屬表面烘干，同時(shí)輔以負(fù)壓系統(tǒng)抽出濕蒸汽，使鍋爐金屬表面干燥以防止腐蝕。鍋爐檢修完畢后如果不立即投入運(yùn)行，應(yīng)采取其它保護(hù)措施。5、充氮法

此法利用氮?dú)獾臒o(wú)腐蝕性，防止鍋爐的停用腐蝕。方法：在鍋爐停爐降壓至0.3MPa～0.5MPa時(shí)將充氮管路接好。當(dāng)鍋內(nèi)壓力降至0.05MPa時(shí)，開(kāi)始經(jīng)充氮臨時(shí)管路向鍋爐汽包和過(guò)熱器等處送氮?dú)?。所用氮?dú)獾募兌葢?yīng)達(dá)到99％或更高。充氮時(shí)，鍋爐水汽系統(tǒng)中的水放掉不放掉均可。充氮后，鍋爐水汽系統(tǒng)中氮?dú)獾膲毫?yīng)維持在0.5MPa以上。對(duì)于未放水的鍋爐或鍋爐中不能放盡水的部分，充氮前最好在鍋內(nèi)存水中加入一定劑量的聯(lián)氨，用氨將水的pH值調(diào)至10以上，并定期監(jiān)督水中溶解氧和過(guò)剩聯(lián)氨量。充氮時(shí)，應(yīng)關(guān)閉鍋爐水汽系統(tǒng)的所有閥門(mén)，并應(yīng)嚴(yán)密不漏。在充氮保護(hù)期間，要經(jīng)常監(jiān)督鍋爐水汽系統(tǒng)中氮?dú)獾膲毫湾仩t的嚴(yán)密性，以便及時(shí)采取措施。6、氣相緩蝕劑法

此法應(yīng)在鍋爐停運(yùn)并用余熱烘干后才能實(shí)施，應(yīng)根據(jù)鍋爐的容量、結(jié)構(gòu)和材質(zhì)等，選用合適的氣相緩蝕劑。要采用適當(dāng)?shù)墓に嚕箽庀嗑徫g劑揮發(fā)出的氣體能均勻分布在被保護(hù)部分的金屬表面上。對(duì)于大型鍋爐，應(yīng)利用壓縮空氣作載體，將氣相緩蝕劑由鍋爐底部排放水管系統(tǒng)充入，經(jīng)下聯(lián)箱引入鍋爐內(nèi)，充滿(mǎn)鍋爐各部分金屬內(nèi)表面。在充入氣相緩蝕劑時(shí)，定時(shí)從鍋爐爐頂空氣門(mén)或排氣門(mén)處抽出氣體，測(cè)定氣相緩蝕劑的含量。當(dāng)氣相緩蝕劑的含量符合規(guī)定值時(shí)，停止充氣并迅速封閉鍋爐。停用保護(hù)期間，氣相緩蝕劑的含量應(yīng)符合規(guī)定的控制標(biāo)準(zhǔn)。

三、汽機(jī)和凝汽器停用保護(hù)汽輪機(jī)和凝汽器在停用期間一般是采用干法保護(hù)，所以必須使停運(yùn)的汽機(jī)和凝汽器內(nèi)部保持干燥。凝汽器停用后應(yīng)先放干水，再使系統(tǒng)自然干燥或吹干或加入干燥劑。四、加熱器的停用保護(hù)由于低壓加熱器的熱交換管是銅管，一般宜用干法保護(hù)或充氮保護(hù)；而高壓加熱器的熱交換管為鋼管，可采用聯(lián)氨－氨保護(hù)，保護(hù)液中聯(lián)氨的濃度為50mg/L～200mg/L，視保護(hù)期長(zhǎng)短而定。保護(hù)液的pH值用氨調(diào)至大于10。五、除氧器的停用保護(hù)除氧器的停用保護(hù)根據(jù)保護(hù)期長(zhǎng)短而定。在停用時(shí)間在一周內(nèi)，可采用熱蒸汽有熱循環(huán)的保護(hù)方法，應(yīng)維持水溫高于106℃。停用時(shí)間在一周至一季度，宜采用放水充氮保護(hù)，或采用聯(lián)氨溶液－充氮聯(lián)合保護(hù)。若停用一季度以上，應(yīng)采用放水充氮干法保護(hù)。第八章循環(huán)冷卻水處理第一節(jié)凝汽器冷卻水系統(tǒng)第二節(jié)冷卻水水質(zhì)的穩(wěn)定性判斷第三節(jié)污泥的形成和防止第四節(jié)凝汽器銅管內(nèi)結(jié)構(gòu)及防止第五節(jié)凝汽器銅管的清洗第六節(jié)其他管材凝汽器

凝汽器冷卻水系統(tǒng)分直流式、密閉循環(huán)式和敞開(kāi)循環(huán)式三種。一、直流式冷卻水系統(tǒng)冷卻水只通過(guò)設(shè)備一次，用過(guò)后直接排走。一般在水源充足及水一次通過(guò)不易引起結(jié)垢的地方采用。該系統(tǒng)無(wú)需冷卻塔處理，故投資少，操作簡(jiǎn)單，但是耗占水資源量大，不符合可持續(xù)發(fā)展。如順德五沙，原廣州員村熱電廠等。二、封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)這是指冷卻水在完全密閉的系統(tǒng)中循環(huán)運(yùn)行，其在凝汽器中獲得的熱量通過(guò)一個(gè)面式冷卻器散發(fā)至大氣中。其特點(diǎn)是：冷卻水不與空氣接觸，不受陽(yáng)光照射，進(jìn)行密閉循環(huán)，基本上不需補(bǔ)充水。此系統(tǒng)中，常采用加有緩蝕劑的除鹽水作為冷卻介質(zhì)。第一節(jié)凝汽器冷卻水系統(tǒng)三、敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

指循環(huán)冷卻水在凝汽器中獲得的熱量，直接在冷卻塔或其它設(shè)備散發(fā)至大氣中。在水源比較緊張和天然水污染日趨嚴(yán)重的今日，此系統(tǒng)應(yīng)用最廣。本章以此為主。在這類(lèi)系統(tǒng)中，水不斷蒸發(fā)而損失，因而水中各種物質(zhì)不斷濃縮，水質(zhì)隨著濃縮倍數(shù)（循環(huán)冷卻水中的含鹽量或氯離子濃度與補(bǔ)充水中的對(duì)應(yīng)量的比值）的增加而變差。導(dǎo)致系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕和微生物繁殖。為防止水質(zhì)惡化，必須排放一部分濃縮了的水，補(bǔ)充一部分新鮮水。循環(huán)冷卻水經(jīng)過(guò)循環(huán)水泵打至凝汽器，在其中冷卻汽輪機(jī)作功后的乏汽。然后回至雙曲線(xiàn)冷卻塔，使冷卻水的熱量散發(fā)至大氣中，再由循環(huán)水泵打至凝汽器。補(bǔ)充水補(bǔ)充系統(tǒng)因蒸發(fā)、風(fēng)吹、泄漏和排污而損失的水。第二節(jié)冷卻水水質(zhì)的穩(wěn)定性判斷一、冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)問(wèn)題

在敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，因水質(zhì)問(wèn)題可能發(fā)生的事故是水中雜質(zhì)附著在冷卻設(shè)備的傳熱面上或其他通道中。此種物質(zhì)稱(chēng)為沉積物或污垢。沉積物的組成通常很復(fù)雜，這里把它分為水垢和污泥兩類(lèi)。水垢以鹽類(lèi)化合物為主要組成。它通常是致密和堅(jiān)硬的、牢固地附著在設(shè)備的過(guò)水通道中，特別是受熱面上。冷卻水系統(tǒng)中出現(xiàn)的水垢，是一些難溶的化合物，如碳酸鈣、磷酸鎂和硅酸鎂等。天然水作為冷卻水時(shí)，最常見(jiàn)的水垢是碳酸鈣型的水垢。污泥是指那些比較疏松的、多孔的或呈凝膠狀的沉積物。污泥的組成物質(zhì)通常很多，常常夾雜有泥砂、各種腐蝕產(chǎn)物、微生物或其分泌的粘液以及生物的代謝產(chǎn)物及其腐爛產(chǎn)物等。冷卻水系統(tǒng)中形成的沉積物有時(shí)是水垢與污泥的混雜體，難以區(qū)分。二、水質(zhì)穩(wěn)定性的判斷1）循環(huán)冷卻水的穩(wěn)定性在循環(huán)式冷卻水系統(tǒng)中，最容易形成水垢的物質(zhì)是CaCO3，如果水中CO2小于平衡值，反應(yīng)向左進(jìn)行，水中有CaCO3析出，形成水垢；如果水中CO2大于平衡值，水具有侵蝕性且CaCO3溶解，可引起金屬等的腐蝕；如果恰好維持上述平衡關(guān)系，則這種水不會(huì)在管道中結(jié)垢和產(chǎn)生腐蝕，即為穩(wěn)定的水。不穩(wěn)定的水一個(gè)明顯標(biāo)志是有CaCO3析出或在加入CaCO3后會(huì)溶解。CaCO3垢的形成必然是因水中CaCO3超過(guò)了其溶解度。但是天然水中還存在著許多干擾成垢過(guò)程的物質(zhì)，如有機(jī)物常常會(huì)抑制垢的形成。為此，CaCO3是否會(huì)成垢的問(wèn)題不僅僅憑溶度積判斷，而需采用理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法。2）水質(zhì)穩(wěn)定性的判斷方法（a）

極限碳酸鹽硬度法如果將循環(huán)水的補(bǔ)充水，在其工作溫度下進(jìn)行蒸發(fā)，則通?？梢园l(fā)現(xiàn)在其濃縮的初期水中碳酸鹽硬度隨著升高，但當(dāng)達(dá)到某一極限值時(shí)，它便不再升高，而是停留在某一數(shù)值上。這個(gè)值稱(chēng)為此循環(huán)水在此溫度下的極限碳酸鹽硬度，其所以有一個(gè)極限是因?yàn)樵诖撕蟮臐饪s過(guò)程中有CaCO3沉淀物析出，水中碳酸鹽硬度不再隨著升高的關(guān)系。各種循環(huán)水的極限碳酸硬度值可由運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)調(diào)試尋求，在設(shè)計(jì)工作中可用模擬試驗(yàn)求取。（b）朗格里爾飽和指數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)飽和指數(shù)）IL法

水的實(shí)際PH值與水中碳酸鈣處于平衡時(shí)的PH值間的差值稱(chēng)為飽和指數(shù)。IL=pH0–pHS式中：pH0—水的實(shí)際pH值；pHS—水中碳酸鈣處于平衡時(shí)的pH值（也稱(chēng)飽和pH）.當(dāng)IL＝0不結(jié)垢不腐蝕；IL＞0結(jié)垢；IL＜0腐蝕。在實(shí)用上，IL在±0.25～0.30范圍內(nèi)時(shí)，可以認(rèn)為是穩(wěn)定水。另外，在教材中，還推薦了通過(guò)濃縮倍率、銅管內(nèi)流動(dòng)阻力、溫差變化等方法判斷水質(zhì)的穩(wěn)定性。第三節(jié)污泥的形成與防止冷卻水系統(tǒng)中的污泥主要來(lái)源于循環(huán)冷卻水中各種懸浮物和微生物新陳代謝過(guò)程中生成的黏泥。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中水溫和pH值適宜多種微生物的生長(zhǎng)，微生物的數(shù)量和它們生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)源均隨循環(huán)水的濃縮而增加，冷水塔水池常年露置室外，陽(yáng)光充足，也有利于微生物的生長(zhǎng)。微生物的滋長(zhǎng)，對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)會(huì)構(gòu)成危害，所以必須對(duì)其進(jìn)行控制。一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物

循環(huán)冷卻水中最常見(jiàn)并有危害作用的微生物，大致有藻類(lèi)、細(xì)菌和真菌三類(lèi)。1、藻類(lèi)藻類(lèi)可分為藍(lán)藻、綠藻、硅藻、黃藻和褐藻。大多數(shù)藻類(lèi)是廣溫性的，最適宜的生長(zhǎng)溫度約為10～20℃。冷卻塔和噴水池是藻類(lèi)最適宜的生長(zhǎng)區(qū)域，因?yàn)檫@些地方具備了藻類(lèi)繁殖的三個(gè)基本條件，即空氣、水和陽(yáng)光。藻類(lèi)在構(gòu)筑物上不斷地繁殖和脫落，易于導(dǎo)致冷卻水系統(tǒng)內(nèi)形成泥垢。其結(jié)果是影響正常的水流分配和冷卻效果，甚至?xí)l(fā)生加速點(diǎn)蝕。2、細(xì)菌在冷卻水系統(tǒng)中生存的細(xì)菌有多種，對(duì)它們的控制比較困難，因?yàn)閷?duì)一種細(xì)菌有毒性的藥劑，對(duì)另一種細(xì)菌可能沒(méi)有作用。細(xì)菌產(chǎn)生的粘液會(huì)導(dǎo)致污泥，因?yàn)樗鼈儠?huì)把懸浮于水中的固體微粒粘合起來(lái)，并附著于金屬表面。3、真菌真菌的種類(lèi)很多，大量繁殖時(shí)可以形成棉團(tuán)狀，附著于金屬表面或堵塞管道。二、微生物的危害

冷卻水系統(tǒng)中，由微生物的滋生繁殖引起的危害如下：1．形成粘泥沉積物產(chǎn)生粘液的微生物，在凝汽器管內(nèi)附著生長(zhǎng)，形成一種軟的有彈性的微生物粘液層。這些粘液能將懸浮在水中的無(wú)機(jī)垢、腐蝕產(chǎn)物、灰沙淤泥等粘結(jié)在一起，在管壁上形成粘泥沉積物。進(jìn)而影響水側(cè)傳熱系數(shù)，使水管截面積變小，限制水流量，影響冷卻效果。2．加速金屬設(shè)備的腐蝕凝汽器管內(nèi)附著微生物粘泥后，將產(chǎn)生垢下腐蝕。有些細(xì)菌在代謝過(guò)程中生成的分泌物會(huì)直接腐蝕金屬。有些細(xì)菌的氧化物，可使局部區(qū)域的pH值降低，加速金屬腐蝕。細(xì)菌促進(jìn)金屬腐蝕的過(guò)程是多種多樣的，大多數(shù)情況下，是其共同作用的結(jié)果。三、影響微生物生長(zhǎng)的因素(1)溫度。在20℃～30℃的水溫中，微生物滋生繁殖很快，高于35℃時(shí)，冷卻水中常見(jiàn)的微生物大部分死亡。因此，凝汽器中有機(jī)附著物生長(zhǎng)，以春秋季嚴(yán)重。(2)光照。光照能促進(jìn)藻類(lèi)繁殖。光照越強(qiáng)，藻類(lèi)越易繁殖，所以藻類(lèi)特別易于在冷卻塔內(nèi)出現(xiàn)。脫落的藻類(lèi)會(huì)促進(jìn)銅壁內(nèi)粘垢的形成。(3)水中其它物質(zhì)含量。水中含有微量蛋白質(zhì)，會(huì)助長(zhǎng)微生物生長(zhǎng)。采用磷酸鹽處理冷卻水時(shí)，磷化物是微生物和藻類(lèi)生長(zhǎng)的養(yǎng)分。(4)銅管的清潔度。在潔凈的銅管內(nèi)，微生物不易生長(zhǎng)。這是因?yàn)樾裸~管壁上有一層銅的氧化物，可以殺死微生物。舊銅管內(nèi)的這種氧化物被外來(lái)的附著物覆蓋，容易滋生微生物。(5)冷卻水中的含砂量。夾帶有大量的粘土和細(xì)砂等雜質(zhì)時(shí)，會(huì)把有機(jī)附著物沖掉，所以用江河水作為冷卻水時(shí)，洪水期，凝汽器銅管內(nèi)有機(jī)附著物就會(huì)減少。四、微生物的控制控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物生長(zhǎng)的方法可根據(jù)微生物的生長(zhǎng)條件進(jìn)行選擇，其控制方法一般有以下幾種：1、防止日光照射藻類(lèi)的生存和繁殖，需要日光照射進(jìn)行光合作用，如能遮斷陽(yáng)光，就可防止藻類(lèi)的產(chǎn)生。對(duì)于小型水池、水箱可以采用加蓋的方法來(lái)遮斷陽(yáng)光，而對(duì)大型水池和高大的冷水塔則無(wú)法采用；2、過(guò)濾處理對(duì)補(bǔ)充水進(jìn)行過(guò)濾預(yù)處理，可除去水中的藻類(lèi)、浮游物和細(xì)菌等。對(duì)循環(huán)水進(jìn)行旁流過(guò)濾處理，可去除懸浮的渾濁物和菌、藻類(lèi)等微生物；3、殺菌處理A、殺菌劑的選擇

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，投加殺生劑是目前控制微生物污染的常用方法。殺生劑的作用是殺死或抑制生物的生長(zhǎng)和繁殖。選用時(shí)應(yīng)盡量滿(mǎn)足以下要求：1）低毒或無(wú)毒，并不會(huì)產(chǎn)生毒性積累。如有毒時(shí)，其毒性應(yīng)易于降解且便于處理；2）必須具有廣譜性，對(duì)藻類(lèi)、細(xì)菌、真菌等均能殺滅；同時(shí)，對(duì)微生物粘泥有穿透性和分散性；3）所選殺生劑必須與系統(tǒng)中所用的緩蝕、阻垢劑相匹配，不相互干擾；4）要有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。在冷卻系統(tǒng)中要盡量少與其它物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，以免影響殺菌滅藻效果；5）配制和使用要方便，價(jià)格便宜，且便于操作。B、殺菌劑的分類(lèi)按化學(xué)成分可分為無(wú)機(jī)殺生劑和有機(jī)殺生劑兩類(lèi)。氯、臭氧、二氧化氯屬于無(wú)機(jī)殺生劑；氯化酚、季胺鹽、丙烯醛等屬于有機(jī)殺生劑。按殺生劑的機(jī)理分，一般可分為氧化型殺生劑和非氧化型殺生劑兩大類(lèi)。氯、臭氧、二氧化氯均為氧化型殺生劑；電力公司循環(huán)水處理一般采用的是氧化型殺生劑。1）氯用于殺菌的氯劑有：液氯、漂白粉、次氯酸鈉等。氯是最常用的殺菌劑，它具有價(jià)格低廉、有效、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛采用。氯溶解在水中，和水發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):Cl2＋H2O→HOCl＋HCl此反應(yīng)是可逆的，生成的次氯酸（即有效氯）是一種非常強(qiáng)的氧化劑，它很容易通過(guò)微生物的細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，發(fā)揮其氧化作用，使細(xì)菌中的酶遭到破壞，將細(xì)菌殺滅。次氯酸在水中還會(huì)電離為次氯酸根，其反應(yīng)為：HOCl→H＋＋OCl－此反應(yīng)也是可逆的，次氯酸根的殺菌作用遠(yuǎn)不如次氯酸好，一般只有HOCl的1%～2%.影響次氯酸電離程度的是冷卻水的PH值。2）臭氧臭氧是強(qiáng)氧化劑，它的反應(yīng)為O3→O2＋[O]。因生成的初生態(tài)氧[O]具有極強(qiáng)的氧化性，它破壞細(xì)胞的蛋白質(zhì)，降低還原酶的活性，從而殺死微生物。由于臭氧的性質(zhì)不穩(wěn)定，因此使用時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)制取。3）二氧化氯

二氧化氯是一種黃綠色到橙色的氣體（沸點(diǎn)110℃），有類(lèi)似氯的刺激性氣體。其特點(diǎn)如下：（1）殺生能力強(qiáng)：它的殺生能力比氯氣強(qiáng)，大約是氯氣的25～26倍，殺生作用較氯為快，且剩余劑量的藥性持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；（2）適用的PH范圍廣：它在pH=6～10的范圍內(nèi)，能有效的殺滅絕大多數(shù)的微生物。這一特點(diǎn)為循環(huán)冷卻水在堿性條件下運(yùn)行提供了方便；（3）不與冷卻水中的氨或大多數(shù)有機(jī)胺起反應(yīng)：因而不會(huì)產(chǎn)生氯胺類(lèi)的致癌物質(zhì)，無(wú)二次污染。一、銅管內(nèi)結(jié)垢

成因：冷卻水損失導(dǎo)致鹽類(lèi)濃縮和碳酸氫鈣分解。冷卻水在循環(huán)過(guò)程中，蒸發(fā)、風(fēng)吹、泄漏和排污等造成水量的損失，尤其蒸發(fā)損失的是很純的水，致使循環(huán)水中鹽類(lèi)濃縮。當(dāng)循環(huán)水濃縮到一定程度時(shí)，其中的Ca(HCO3)2會(huì)分解成CaCO3而析出，形成水垢。為使冷卻水系統(tǒng)不結(jié)垢，應(yīng)對(duì)循環(huán)水中碳酸鹽硬度有所限制。實(shí)踐證明，每種水質(zhì)都有其極限碳酸鹽硬度，在運(yùn)行中控制循環(huán)水的實(shí)際碳酸鹽硬度低于該值，就不會(huì)結(jié)垢。第四節(jié)凝汽器銅管內(nèi)結(jié)垢及防止二、水垢的防止

為了防止結(jié)垢，向水中投加某些藥物，使水質(zhì)趨于穩(wěn)定。常用方法有加酸處理、爐煙處理、添加阻垢劑和零排污等。1、加酸處理

用酸將水中Ca(HCO3)2轉(zhuǎn)變成溶解度較大的CaSO4，降低水中碳酸鹽硬度。一般用硫酸，不用鹽酸，因Cl-會(huì)促進(jìn)銅管腐蝕。加酸處理一般采取控制循環(huán)水的pH值在7.4～7.8之間。2、爐煙處理

利用煙氣中的CO2和SO2與水中碳酸氫鹽反應(yīng)，防止水垢形成。加CO2是為了抑制Ca(HCO3)2分解。加SO2，其與Ca(HCO3)2反應(yīng)生成CaSO3，進(jìn)而在水中溶解氧作用下變?yōu)镃aSO4，降低Ca(HCO3)2含量，實(shí)現(xiàn)防垢目的。3、加阻垢劑

阻垢劑就是阻止水垢形成的化學(xué)藥品。阻垢劑的選擇遵循以下原則：阻垢效果好，對(duì)金屬的腐蝕影響小?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好。在高濃縮倍率和高溫情況下，以及與緩蝕劑、殺菌滅藻并用時(shí)，阻垢效果均無(wú)明顯下降。無(wú)毒或低毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。易于制備、運(yùn)輸、貯存，價(jià)格低廉。配制、投加、操作簡(jiǎn)便。常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽和聚合電解質(zhì)等。(1)聚磷酸鹽常用的是三聚磷酸鈉(Na5P3O10)和六偏磷酸鈉(NaPO3)6。阻垢機(jī)理：①增加CaCO3晶粒間的靜電斥力，起分散作用，防止其析出；或干擾CaCO3晶體的正常生長(zhǎng)，扭曲其晶格，不使其成長(zhǎng)為堅(jiān)硬的方解石晶體，而是易分散在水中的疏松、分散的軟垢。②配位螯合作用，聚磷酸鹽與Ca2+、Mg2+等易結(jié)垢的離子形成配位離子或聚合離子，以過(guò)飽和狀態(tài)穩(wěn)定存在于水中，從而提高了冷卻水的極限碳酸鹽硬度，達(dá)到防垢目的。優(yōu)點(diǎn)：是中性介質(zhì)中有效的阻垢劑和陰極緩蝕劑（劑量大時(shí)）；缺點(diǎn)：形成沉積保護(hù)膜的過(guò)程較緩慢；不能有效阻止鐵表面玷污銅離子而引起的電化學(xué)腐蝕；容易水解或降解，使其阻垢和緩蝕的效果降低。(2)有機(jī)磷酸鹽有機(jī)磷酸鹽分含氮和不含氮兩類(lèi)：前者如氨基三亞甲基磷酸(ATMP)和乙二胺四亞甲基磷酸(EDTMP)，后者如羥基乙叉二磷酸鹽(HEDP)。機(jī)理：雖能與水中結(jié)垢形成絡(luò)合物，使其失去部分結(jié)垢性能，但主要能吸附在晶體表面，阻礙晶格離子或分子的表面擴(kuò)散和定位，而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力和扭曲作用，抑制晶體生長(zhǎng)和結(jié)垢。優(yōu)點(diǎn)：耐氧化性、耐溫性強(qiáng)，不易被酸、堿破壞，不易水解和降解。高劑量時(shí)，是陰極型緩蝕劑。缺點(diǎn)：①能與銅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，對(duì)銅和銅鋅合金有一定腐蝕性；②在水中會(huì)解離出部分PO43+，這對(duì)微生物生長(zhǎng)有利，使用時(shí)應(yīng)配合殺菌滅藻處理；③當(dāng)采用氯氣等氧化性殺菌劑時(shí)，含氮磷酸鹽的阻垢效果會(huì)因結(jié)構(gòu)中有氮原子而逐漸降低。(3)聚合電解質(zhì)。按其在水中電離后的特性基團(tuán)性質(zhì)，分為陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型。冷卻水處理中，常采用陰離子型，如聚羧酸類(lèi)中的聚丙烯酸、聚馬來(lái)酸和聚甲基丙烯酸等。聚合電解質(zhì)在冷卻水中能使CaCO3小晶粒穩(wěn)定在分散狀態(tài)下，阻止碳酸鈣垢形成。4、零排污不進(jìn)行冷卻水排污，而是將從凝汽器流出的部分冷卻水經(jīng)沉淀軟化、過(guò)濾，再用電滲析或反滲透進(jìn)行除鹽，降低其含鹽量后，再送回冷卻塔。除鹽系統(tǒng)按經(jīng)濟(jì)性原則選取，零排污處理冷卻水成本高。

冷卻水經(jīng)過(guò)處理，可以減輕凝汽器銅管內(nèi)部附著物的生成，但不能保證其徹底清除，有時(shí)還要進(jìn)行清洗。1、膠球清洗該法是在運(yùn)行中，將特制的海綿膠球通過(guò)凝汽器銅管，進(jìn)行自動(dòng)沖刷清洗。海綿膠球具有多孔、能壓縮等特性，其直徑應(yīng)比銅管的內(nèi)徑大1mm，在水流帶動(dòng)下，膠球和銅管發(fā)生摩擦，能將管壁上附著物擦去。一般每根管子在每次清洗中平均用3～5個(gè)膠球。膠球清洗次數(shù)應(yīng)按具體情況而定，一般每星期1～2次，但不宜過(guò)多，以破壞銅管保護(hù)膜。膠球清洗配合運(yùn)行中銅管Fe2SO4鍍膜，可使膜均勻、平整，防腐蝕效果更好。第五節(jié)凝汽器銅管內(nèi)部清洗2．化學(xué)清洗

酸洗是利用酸和碳酸鈣反應(yīng)，使之轉(zhuǎn)變成易溶鈣鹽，并隨水沖走。凝汽器銅管內(nèi)結(jié)碳酸鹽垢較多時(shí)，應(yīng)進(jìn)行酸洗。酸可選用鹽酸、醋酸或磷酸。鹽酸除垢效果好、作用快、價(jià)格相對(duì)便宜，但對(duì)銅管腐蝕性強(qiáng)，可加緩蝕劑減少腐蝕；醋酸和磷酸酸性弱，作用緩慢，應(yīng)將酸液加熱至40～60℃再進(jìn)行清洗。兩種進(jìn)酸方式：上進(jìn)下排和下進(jìn)上排。前者，濃度較大的酸液首先接觸的是結(jié)垢較多的出口部分，利于除垢，但酸洗與氣流逆向而行，不易排氣，易造成氣塞，影響酸洗效果。后者反之。酸洗時(shí)應(yīng)設(shè)置排氣裝置，以排出產(chǎn)生的CO2，否則影響酸洗效果甚或造成事故。下部進(jìn)酸，可采用單側(cè)單點(diǎn)排氣，上部進(jìn)酸，應(yīng)采取雙側(cè)多點(diǎn)排氣。凝汽器化學(xué)清洗包括水清洗、酸洗、中和鈍化等工藝過(guò)程。當(dāng)用鹽酸時(shí)，鹽酸濃度以3％～5％為宜，排放濃度1％，以二鄰甲苯硫脲作緩蝕劑，濃度為1％。清洗時(shí)應(yīng)對(duì)進(jìn)、出口酸濃度、硬度每10min取樣測(cè)定一次。當(dāng)酸液濃度低于1％時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充酸。當(dāng)凝汽器出、入口酸濃度、硬度基本不變時(shí)即可結(jié)束酸洗，酸洗時(shí)間一般為1—2h。排酸后，用0.2％Na3PO4在常溫下進(jìn)行中和鈍化0.5～1h。第六節(jié)其他管材凝汽器一、不銹鋼管凝汽器

為了節(jié)水，電廠被迫采用各種技術(shù)提高循環(huán)水的濃縮倍率，或使用城市污水廠的中水作循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水，這導(dǎo)致循環(huán)水含鹽量升高、水質(zhì)腐蝕傾向加重。傳統(tǒng)的銅管材此時(shí)已無(wú)法滿(mǎn)足凝汽器耐蝕性能的要求，因此采用不銹鋼管材。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家用不銹鋼管制造凝汽器已有40多年的歷史。我國(guó)第1臺(tái)350MW機(jī)組的不銹鋼管凝汽器于1989年才在上安電廠投入運(yùn)行，目前尚缺乏足夠使用經(jīng)驗(yàn)，所用的薄壁不銹鋼管也基本來(lái)自進(jìn)口。二、鈦管凝汽器我國(guó)研制開(kāi)發(fā)凝汽器鈦管始于1978年，目的就是解決我國(guó)凝汽器銅合金管在污染水、海水及氨環(huán)境中腐蝕問(wèn)題。1983年8月，我國(guó)第1臺(tái)無(wú)縫鈦管全鈦凝汽器在臺(tái)州電廠2號(hào)機(jī)125MW機(jī)組上安裝投運(yùn)。全鈦凝汽器具有優(yōu)異的耐腐蝕性，一般不存在腐蝕損壞，無(wú)需換管，壽命高達(dá)30~40年，但初投資高。從我國(guó)目前電力基建投資實(shí)力和決策看，全鈦凝汽器主要還是用在沿海沿江新建電廠及個(gè)別水質(zhì)惡劣的內(nèi)陸新建電廠。第九章蒸汽污染及防止所謂蒸汽品質(zhì)，就是指蒸汽中鈉鹽和硅酸等雜質(zhì)含量的多少。為了防止蒸汽中氣體雜質(zhì)過(guò)多，應(yīng)嚴(yán)格給水的總CO2量和PH值。蒸汽污染是指蒸汽中含有鈉鹽和硅酸等物質(zhì)的現(xiàn)象。過(guò)熱蒸汽的品質(zhì)取決于給水的品質(zhì)。過(guò)熱蒸汽減溫器的運(yùn)行是比較重要的，否則也會(huì)影響過(guò)熱蒸汽的品質(zhì)一、蒸汽中雜質(zhì)對(duì)過(guò)熱器和汽輪機(jī)的危害1、過(guò)熱器鹽類(lèi)的沉積1）機(jī)械攜帶雜質(zhì)在過(guò)熱器中的行為原飽和蒸汽所含有的小水滴會(huì)隨著蒸汽的過(guò)熱發(fā)生下述兩個(gè)過(guò)程：a.蒸發(fā)濃縮過(guò)程；b.溶解轉(zhuǎn)移過(guò)程。2）雜質(zhì)在過(guò)熱蒸汽中可能發(fā)生的情況當(dāng)某種物質(zhì)的攜帶量>該物質(zhì)在過(guò)熱蒸汽中的溶解度時(shí)，該物質(zhì)會(huì)沉積在過(guò)熱器中；當(dāng)某種物質(zhì)的攜帶量<該物質(zhì)在過(guò)熱蒸汽中的溶解度時(shí)，該物質(zhì)被過(guò)熱蒸汽完全溶解，帶往汽輪機(jī)，不會(huì)沉積在過(guò)熱器。2、蒸汽中雜質(zhì)對(duì)汽輪機(jī)的危害1）蒸汽中固體微粒對(duì)汽輪機(jī)的磨蝕

即蒸汽攜帶的氧化鐵固體微粒進(jìn)入汽輪機(jī)所引起的蒸汽通流部件的損傷。主要發(fā)生在汽輪機(jī)高壓高溫部分的噴嘴及葉片上。防止措施：鍋爐高溫管道采用抗氧化性能較好的鋼；機(jī)組在運(yùn)行中應(yīng)避免