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　　發(fā)電機銅導線受內(nèi)冷水腐蝕的機理及防護陳社生（云浮發(fā)電廠，廣東云浮527328）能力，關鍵是提高水的pH值，并結(jié)合現(xiàn)場實踐經(jīng)驗。反復試驗結(jié)果和國內(nèi)外有關方面積累的經(jīng)驗教訓，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只當由l3n增加到7時銅氧化物飽和溶液濃目前，我國有相當數(shù)量在線運行的發(fā)電機采用直接水冷方式進行冷卻，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)外都進行過大量的試驗研究和現(xiàn)場測試工作，對影響銅導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的預防措施，即使如此，運行中的電機銅導線的腐蝕事故仍然時有報導。

　　本文將對銅導線腐蝕的機理和銅導線的防腐作一些探討。

　　1銅導線的腐蝕機理發(fā)電機銅導線的材質(zhì)一般為紫銅，在不加保護的情況下，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，它的保護性能較差，不能防止基體腐蝕過程的進一步發(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，在沒有專門的保護措施時，腐蝕強度便取決于氧的濃度和Cu2+的含量。

　　但是，當發(fā)電機冷卻系統(tǒng)運行時，銅導線的腐蝕與氧化銅的形成過程有關，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pH>9時，氧化銅在水中的平衡濃度呈現(xiàn)出很強的相反特性溶解度隨溫度的增加而增加；當7<.8<9時，溶解度最小。

　　2銅導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，以及其它有機物，這些眾多的雜質(zhì)使水具有導電性，也對銅產(chǎn)生了腐蝕性作用，這就直接反映出了電導率越高，腐蝕性越強的關系。但是，在一定范圍內(nèi)，電導率的升高引起腐蝕加快的速度不及電導率太低引起腐蝕加快的速度。」之―氧化碳破壞了初始氧化層的保護作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，溫度升高，氧化作用于敞開系統(tǒng)的發(fā)電機，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，機械磨損越大。資料表明：當電解銅空心線內(nèi)冷卻水的流速為0.2m/s時，月腐蝕量約為0.7mg/cm2；當水的流速達到1.65m/s時，月腐蝕量可達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)的電機其耐磨性比電解銅要好，當水流速度為3m/s時，需要350年時間，空心銅線內(nèi)表面磨損深度才達到0.15mm，這說明空心銅導線有相當長的壽命。在進行電機設計時，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。從化學熱力學的觀點看，銅是能被氧化腐蝕的。腐蝕反應能否不斷地進行下去，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，就起到了保護作用，即形成了所謂的保護膜；反之，腐蝕沉積物不能形成保護膜，腐蝕就會不斷地進行下去。

　　銅的氧化膜的形成和防腐性能，與溶液的pH值關系密切。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)定的銅氨絡合物，加速銅的腐蝕，所以有人認為：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離子2.其實，這種認識是片面的。實際早己有過報導，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：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pH為6.0 ~65時，銅的損失率為0.2gAm2.天）當pH為8.0~8.5時，銅的損失率為0.002gAm2天）當氨的質(zhì)量分數(shù)超過105時，銅的損失明顯加。

　　以海軍銅為例進行的試驗研究證實，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)量分數(shù)較大（超過10-5）時，腐蝕才明顯加。但是，在發(fā)電機這個特定環(huán)境和條件下，由于受電導率控制標準的限制，氨的含量不可能高到足以加速腐蝕發(fā)電機空心銅導線的地步。

　　3防腐方法對于發(fā)電機內(nèi)冷水防腐的處理方法，國內(nèi)外有過一些報導，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)的機組而言），使氧和二氧化碳不能進入系統(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)將汽輪機的凝結(jié)水引入到內(nèi)冷水系統(tǒng)中，對發(fā)電機進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。當給水、爐水含銅量加時，會使水冷壁管的腐蝕加速，反應如下：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國外仙也補補充含氨）疑結(jié)水的方式。排放水量依據(jù)電導率和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。

　　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)量分數(shù)為（0.5~1）X10 3，電導率可控制在很低范圍內(nèi)，防腐效果相當好。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，因而不好推廣應用。

　　在20世紀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率這是其一；其二，MBT有可能析出，并沉積在空心銅導線內(nèi)壁，造成銅線散熱不良，或者發(fā)生空心銅導線堵塞事故。

　　20世紀80年代末90年代初，湖南省各發(fā)電廠在發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)添加BTA+EA（苯駢三氮唑+乙醇胺）進行防腐處理，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)電機組，1991年投產(chǎn)。其化學除鹽水在送主廠房前就已在除鹽水泵出口加了氨，加氨量由化學人員調(diào)節(jié)控制；除鹽水進主廠房后可直接進入內(nèi)冷水箱；另外，經(jīng)改進后汽機凝結(jié)水也可直接進入內(nèi)冷水箱。特別強調(diào)電導率，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1.2mg/L.廠水汽監(jiān)督導則》，對發(fā)電機內(nèi)冷水的控制指標作了重大修改，其中電導率由原來的不大于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)電機空心銅導線的防腐處理。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)電機組絕對安全運行，試驗人員采取了謹慎的態(tài)度，把電導率控制在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。

　　的相關性曲線圖。從可看出，pH與銅的溶解程度關系密切：當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pH>7.8時，水中Cu2+的質(zhì)量濃度全部都低于50咋/L而當pH〈64時，水中Cu2+的質(zhì)量濃度達到900Pg/L以上。所以，對于發(fā)電機內(nèi)冷水的處理，在保證電導率合格的情況下，應盡量提高水中的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)電機冷卻系統(tǒng)的防腐能力，關鍵在于提高水的pH值。采用加氨的方法來提高內(nèi)冷水的pH值，從技術上、經(jīng)濟上都具有很大的優(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，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速下，隨機選取兩組燃燒器，改變乏氣擋板開度，測量乏氣噴口與主氣噴口的一次風速，以考察乏氣擋板開度與主、乏噴口速度的關系。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速下，隨機選取兩組燃燒器，改變消旋桿格數(shù)，測量乏氣噴口與主氣噴口的一次風速，以考察消旋桿位置與主、乏噴口速度關系。熱態(tài)時，根據(jù)燃煤質(zhì)量調(diào)整消旋桿位置，使主噴口風速更合適、更有效地控制著火點。

　　3.6爐內(nèi)配風調(diào)平爐內(nèi)配風調(diào)平，包括一、二次風的調(diào)平。選擇配風方式，在爐內(nèi)進行風速測量，檢查并調(diào)平燃燒器配風，保證對應組燃燒器對應擋板出口風速對稱相等，這一環(huán)節(jié)是形成良好的*W*型燃燒方式的基礎。

　　3.7煙花示蹤根據(jù)�；�原理，燃放煙花并拍照，直觀爐內(nèi)氣流流動、混合與擴展狀況。由于*W*型火焰鍋爐燃燒系統(tǒng)的對稱性，因而可根據(jù)試驗情況隨機選取幾組燃燒器設計若干工況，檢驗爐內(nèi)調(diào)平情況，判斷爐膛火焰充滿度，評估配風方式等。我們在進行韶關發(fā)電廠10號鍋爐冷態(tài)試驗時，設計了如下幾個試驗工況：選擇一組燃燒器，選擇不同的一次風風速放煙花，以考察一次風的貫穿度、一次風對爐膛充滿度及形狀的影響。

　　選擇一組燃燒器，設計一次風不對稱或?qū)�應的二次風不對稱，分別觀察配風不對稱性對*W*形狀的影響。

　　選擇一組燃燒器，改變二次風的配風方式，觀察配風方式對*W*形狀的影響。

　　選擇一個燃燒器，改變消旋桿位置，觀察氣流擴展狀況及主氣流貫穿度；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)試驗應圍繞這個特點進行設計，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剛性的影響程度；*W*型火焰鍋爐的冷態(tài)試驗應進行爐內(nèi)配風調(diào)平，這是保證*W*型燃燒方式的基礎；按照以上所討論的試驗方法和內(nèi)容進行冷態(tài)試驗，基本上可以掌握爐內(nèi)流動信息，能適應變煤種的熱態(tài)調(diào)整。