發(fā)電機空心銅線腐蝕與防護探討

胡振國

【摘 要】發(fā)電機處于火力發(fā)電廠的心臟部位，發(fā)電機定冷水的好壞直接影響火力發(fā)電廠的安全生產(chǎn)。由于系統(tǒng)發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物在空心銅線內(nèi)沉積發(fā)生堵塞，導(dǎo)致銅線的溫度上升，溫度過高時可能破壞絕緣繼而發(fā)生嚴重機組停運事故。常規(guī)的銅防腐方法不能直接用于定冷水系統(tǒng)。本文綜述了大型發(fā)電機定冷水系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀以及存在的問題，分析了定冷水系統(tǒng)的腐蝕特點，提出了定冷水系統(tǒng)腐蝕防護原理。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機空心銅線 腐蝕 微堿性 控制防護

1 引言

如今隨著科技的發(fā)展，大中型發(fā)電機組設(shè)備普遍采用水-氫-氫冷卻方式，發(fā)電機定冷水選用除鹽水或凝結(jié)水作為冷卻介質(zhì)，冷卻水水質(zhì)對保證發(fā)電機組設(shè)備經(jīng)濟安全運行是非常重要的。隨著亞臨界、超臨界以及超超臨界發(fā)電機組的投入運行，對發(fā)電機定冷水品質(zhì)的要求越來越高。根據(jù)DL/801-2002《大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》對發(fā)電機定冷水水質(zhì)要求為DD（25℃）<2.0μS/cm；pH（25℃）7-9；Cu2+≤40μg/L。所以采取合理的定冷水系統(tǒng)運行方式，控制銅線腐蝕，改善定冷水水質(zhì)，是提高發(fā)電機定冷水系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性和可靠性的關(guān)鍵。

2 發(fā)電機空心銅線的腐蝕特征及危害

發(fā)電機定子空心銅線一般是用工業(yè)純銅制造的。純銅在不含氧的水中的腐蝕速度是很低的，僅有10-4g/（m2·h）；而當水中溶有游離的CO2，使水呈微酸性或酸性，并且有氧時，銅的腐蝕速度大大加快。腐蝕后的銅線表面露出基體銅的顏色，但無金屬光澤，表面基本平整或略有些凹凸不平，管壁明顯減薄，呈均勻腐蝕的形貌。在溫度較低時，腐蝕產(chǎn)物呈綠色，主要成分是堿式碳酸銅CuCO3·Cu（OH）2，以及少量的氧化亞銅Cu2O；溫度較高時，腐蝕產(chǎn)物為黑色，主要是氧化銅CuO以及少量的氧化亞銅和堿式碳酸銅。這可能是由于溫度較高時，沉積在管壁上的堿式碳酸銅受熱分解而生成氧化銅的緣故。

工業(yè)純銅制成的發(fā)電機空心銅線在含氧的弱酸性水中腐蝕所生成的腐蝕產(chǎn)物，只有少量附著在腐蝕部位的管壁表面上，大部分都從管壁上脫落而進入冷卻介質(zhì)中，被帶入空心銅線冷卻介質(zhì)中的腐蝕產(chǎn)物，在定子線圈中被發(fā)電機磁場阻擋而沉積，可能導(dǎo)致空心銅線逐漸被銅的氧化物堵塞或同流截面減小，引起發(fā)電機線圈溫度上升，甚至破壞絕緣而發(fā)生嚴重的機組停運事故。因此，必須采取措施防止發(fā)電機空心銅線的腐蝕。

3 影響銅線腐蝕的因素

影響銅線在冷卻水中均勻溶解腐蝕的因素主要有水的pH值和溶解氧，另外水的純度對銅線的腐蝕也有影響。

3.1 溶解氧的含量

如圖1-1所示的是在中性純水中，溶解氧的含量對銅的腐蝕速度的影響。從下圖可以看到，隨著水中溶解氧的含量增大，開始時銅的腐蝕速度增大；但當腐蝕速度增大到一定程度后，如繼續(xù)增加溶解氧的含量，則銅的腐蝕速度又趨于降低。然而，我們不可能期望用向水中添加氧的方法來降低銅的腐蝕速度，因為即使加的氧量很大，也不可能使腐蝕速度比無氧或低氧時更低。

3.2 水的pH值

圖1-2示出了水的pH值對銅的腐蝕速度的影響。由于銅的的電極點位較高，因此在pH銅的腐蝕控制中是關(guān)鍵因素。將冷卻水的pH值提高到中性或弱堿性范圍，對降低銅的腐蝕都會有明顯的效果。相反，當冷卻水的pH值低于中性時，銅的腐蝕速度就急劇增加。

3.3 水的純度

實驗結(jié)果表明，在相同的pH值下，銅在DD（25℃）<1.0μS/cm的水中的溶出速率明顯低于DD（25℃）介于2.5-10.0μS/cm的水中的溶出速率。另外，冷卻水的硬度應(yīng)控制在約等于零。

4 控制定冷水水質(zhì)和防止銅線腐蝕的方法

為了控制定冷水水質(zhì)和防止空心銅線腐蝕，應(yīng)根據(jù)定冷水水質(zhì)標準的要求和純水中銅腐蝕的規(guī)律對定冷水水質(zhì)進行適當?shù)目刂坪驼{(diào)節(jié)。因此，應(yīng)主要從電導(dǎo)率、pH值以及溶解氧和二氧化碳濃度這三方面采取適當措施。目前國內(nèi)外在控制定冷水水質(zhì)主要有H-OH型混床旁路處理法、Na型+H型雙混床旁路處理法、Na型+H型單混床旁路處理法、添加緩蝕劑法、換水法和微堿處理法等。

5 結(jié)語

通過上述分析我們發(fā)現(xiàn)，在發(fā)電機定冷水的控制指標中，銅含量的大小是一個反應(yīng)銅線腐蝕程度的指標，pH值最銅在水中腐蝕的影響很大，只要控制好定冷水的pH值，就可以有效的控制銅線的腐蝕，從而保證發(fā)電機組的安全經(jīng)濟運行。

參考文獻：

[1]陳志和主編.電廠化學(xué)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006：308～313.

[2]火電廠水處理和水分析人員資格考核委員會編.電力系統(tǒng)水處理培訓(xùn)教材[M].北京：中國電力出版社，2009：239～250.