论北郊热电厂凝结器管材的选择

戴力军

摘要：本文通过对北郊热电厂循环水水质分析，比较论述了不同的管材材质及耐腐蚀性能，从而提出了北郊热电厂凝结器管材的选择依据。

Abstract :This article through to the Beijiao thermal power plant circulating water quality analysis,comparative study ofdifferent pipe materials and corrosion resistance,thusput forwad the Beijiao thermal power piant condenser tubing selection

关键词：腐蚀污染 管材 设备 防腐

Keywords:corrosion pollution pipe anti-corrosion equipment

中图分类号：TG335文献标识码： A 文章编号：

1引言

为了缓解京津唐电网和唐山市缺电局面，大唐国际拟投资建设热电联产项目—唐山北郊热电厂。同时，考虑到华北地区水资源紧缺现状，结合厂址附近唐山市东郊、北郊污水处理厂运行情况，拟采用污水处理厂的二级出水作为电厂生产补给水源，煤矿疏干水和城市自来水作为备用水源。因此，在凝结器的选材设计中要考虑各种不同的因素，其中腐蚀是要考虑的主要因素，只有选择合适的抗腐蚀材料才能保证凝结器的安全稳定的运行。

2污水处理厂处理工艺及水质分析

2.1处理工艺

污水处理厂采用三槽式氧化沟处理工艺，其主要工艺流程为：

来水→粗格栅→进水泵房→细格栅→沉砂池→三槽式氧化沟→加氯接触池→出水

城市污水通过污水处理厂二级生化处理，去除污水中COD，BOD5和悬浮物，并进行生物脱磷脱氮，

2.2水质分析

根据东郊污水处理厂水质报告，污水处理厂出水水质含盐量在1000mg/L左右，其中总硬度为506mg/L(以CaCO3计)，碱度208mg/L(以CaCO3计)，Ca2+含量134mg/L，氯化物含量为230mg/L。

3.腐蚀原因分析

腐蚀的种类很多，金属腐蚀的形态可分为均匀腐蚀和局部腐蚀，前者较均匀的发生在金属全部表面，后者只发生在局部。局部腐蚀典型的有：晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀、冲刷腐蚀、腐蚀疲劳、脱层腐蚀。有氯离子存在的循环冷却水对管材的主要损害腐蚀是点腐蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀。

点腐蚀也称为孔腐蚀，是高度局部的腐蚀形态，在金属表面腐蚀成坑，更进一步形成深孔使金属板穿透。

应力腐蚀是在金属板存在拉应力的情况下且有腐蚀造成金属板破裂，也称为应力腐蚀破裂，有氯离子存在的环境会产生典型的应力腐蚀。

缝隙腐蚀是点腐蚀的特殊形式，发生在缝隙内，破坏形态为沟缝状，严重者可穿透。缝隙内是缺氧区，也处于闭塞状态，缝内pH值下降，氯离子浓度增大，由此加速腐蚀。

腐蚀同时是一种化学反应，每升温1O℃，腐蚀的速度约增加1—3倍。通常腐蚀率总是随着温度升高而加快，温度升高，扩散速度增加，电解液电阻下降，使腐蚀电池的反应加快

不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素，Cr元素易于氧化，能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使钢的电极电和在氧化介质中的耐蚀性发生突变性提高，不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠表面覆盖的这一层极薄的(约1mm)致密的钝化膜，这层钝化膜与腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障，如果钝化膜不完整或有缺陷被破坏，不锈钢仍会被腐蚀。

当介质中含有活性阴离子（常见的如氯离子）时，氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上，把氧原子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔径多在20～30μm），氯离子的存在对不锈钢的钝化膜起到直接的破坏作用.

4.不同型号不锈钢材质及应用比较

4.1成分比较

316L：C≤0.03、Si≤0.70、Mn：1.50~2.00、S≤0.030、P≤0.030、Cr：17.00~18.50、Ni：13.00~16.00、Mo：2.20~3.00

317L：C≤0.03、Si≤1.00、Mn≤2.00、S≤0.030、P≤0.035、Cr：18.00~20.00、Ni：11.00~15.00、Mo：3.00~4.00

4.2应用场合：

316L主要用于尿素合成塔，冷凝器等，亦可应用其他化学加工工业的装置和设备。

317L主要应用于海洋大气，造纸工业的纸浆生产，印染设备，石油化工以及核燃料生产耐硫酸和有机酸腐蚀的装备、容器、反应釜、管道、泵和阀门等。

5． 选材分析

循环水中的氯离子来源于循环冷却水的补充水所带的氯离子和补充水的处理加氯、循环冷却水处理加氯。氯离子含量的多少主要取决于循环水的浓缩倍数。对于补充水的处理加氯和循环冷却水处理加氯所带来的氯离子并不是主要的，根据国标《工业循环冷却水处理设计规范))GBS0050— 2007规定，补充水加氯处理游离性余氯量需控制在0．1—0．2 mg／L，敞开式循环冷却水的加氯处理余氯量控制在0．5—1．0 mg／L。因此，循环水中的氯离子主要的还是补充水所带的氯离子。

对于敞开式循环冷却水系统，水在循环水塔冷却的过程中将会不断的蒸发，被蒸发的水分相当于蒸馏水，原部分水中所含的杂质、盐分、氯离子均留在了循环水中，因而造成盐分、氯离子浓度增加。按照GB 50050—2007规定。敞开式循环冷却水设计浓缩倍数不应小于5.0，在北郊热电厂设计时浓缩倍数为3，在实际运行中通常取4或5。这样可以减少循环水排污水水量。提高节水效果，但循环冷却水中的氯离子含量也就会随浓缩倍数的增加按补充水中氯离子含量成倍增加。

污水处理厂的出水，其氯离子含量在正常运行时为200-300 mg/L，供水协议中氯离子含量为700 mg/L（极限值）。在进入循环水系统后，当浓缩倍率在3时，正常时，循环水氯离子含量为600-900 mg/L，当浓缩倍率在5时，循环水氯离子含量为1000-1500 mg/L

凝结器选材导则规定，使用材质为316L的凝结器，其循环水氯离子含量应小于1000 mg/L，使用材质为317L的凝结器，其循环水氯离子含量应小于5000 mg/L。

同时，在凝结器管与管板之间由于流速偏低，为氯离子富集创造了条件，造成浓缩倍率增加，对凝结器的腐蚀速率增加，从而发生凝结器泄露事故。

并且凝结器管与管板在安装、生产过程中，由于温度、机械等因素也都会产生内应力，在这些应力部位，氯离子也很易积聚，造成浓缩倍率增加，造成腐蚀。

6.选材结论

由于北郊热电厂循环水使用污水处理厂的二级出水，且氯离子含量较高，不适合使用316L作为凝结器材质，只有对污水处理厂的出水进行处理后才能进行使用。但是去除氯离子利用一般常规混凝沉淀过滤的方法是做不到的，必须用离子交换或反渗透膜法进行处理，才能去除氯离子，如此则带来处理工艺流程的复杂化、基建费用的增加、原材料的消耗（酸碱）、能源的消耗（电力）及管理人员的增多等。据测算，每处理一吨需增加费用1.5万元，按照夏季最大用水量1700吨/小时计算，需增加费用2550万元。而采用较高一级的317L作为凝结器的材质，即能够满足使用要求，且每台凝结器管材增加费用仅210万元。因此北郊热电厂拟采用317L型不锈钢作为凝结器管材。

参考文献

[1] 工业循环冷却水处理设计规范GB5005o一95 Es]

[2] 左景伊左禹，腐蚀数据及选材手册(第四版)[M]，北京：化学工业出版社，

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。