閉式循環冷卻水系統水質PH穩定性的探索

趙文娟

摘要：閉式循環冷卻水系統是循環水冷卻的一種重要方式，其為全封閉內路循環，水質不易被污染，水量損失較小，能夠達到節水節電的目的。在火力發電廠中，閉式冷卻水循環系統通常采用軟化除鹽水作為補充水源能夠大大提高換熱效率，減少換熱設備的結垢和腐蝕，提高設備的運行壽命，但是水中的氧對設備也會產生腐蝕，因此通常采用加聯氨的化學方式進行閉式循環冷卻水的除氧，并控制水質PH值，防止氧腐蝕。本文對閉式循環冷卻水加聯氨控制系統水質PH穩定性進行了相關探索。

關鍵詞：閉式循環冷卻水;聯氨;水質PH值

1引言

閉式循環冷卻水系統應用除鹽水作為冷卻介質，水質含鹽量減少，大大降低了系統腐蝕問題，因除鹽水中具有一定的含氧量，易腐蝕鋼鐵管道。氧含量越高，腐蝕越嚴重，通常在閉式冷卻水系統中加入聯氨進行化學除氧防腐蝕。根據《GB12145-2016火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》的要求，含銅系統閉式冷卻水的控制標準為電導率小于20us/cm，PH為8.0-9.2。近幾年，我廠在通過添加聯氨的方式控制閉式水氧腐蝕過程中，水質PH值經常出現達不到8.0最低控制標準的現象，為此進行了原因分析查找。本文嘗試對閉式水加聯氨與水質PH值穩定性關系以及水質出現PH值超標時的調整方法進行了探索。

2實驗及討論

2.1聯氨含量對PH值和電導率的影響

理論上聯氨溶于水呈弱堿性，但是在本實驗中，發現聯氨標液隨聯氨濃度的增大顯酸性，隨著聯氨濃度的增大，電導率與PH值出現背離現象，實驗結果如表一所示。

在閉式水系統中，氧帶入主要方式是補充水入、水泵吸入口以及閉冷水箱的通氣帶入，正常運行情況下聯氨測出量較低甚至長時間為零，其PH值仍能保持在8.0-9.2之間，電導率穩定在2～4us/cm，當PH值開始出現下降時，電導率出現降低，聯氨加藥量增大時，仍不能調節在8.0-9.2的控制范圍，后期聯氨含量增大，電導率和PH值仍不能恢復。閉式水電導率降低且與PH值的具有變化方向的一致性。

聯氨在堿性水中呈現強還原性，與水中的氧再發生還原反應，少量聯氨在水中進行電離：

N2H4+O2=N2+2H2O，N2H4+H2O=N2H++OH-，N2H++H2O=N2H2++OH-

當水中含氧量增加，聯氨被大量消耗，不能維持堿性環境時，水質PH值迅速下降，堿性環境消失。進而大量的聯氨加藥造成N2H5+的累積達到飽和，抑制了聯氨的電離作用，水質PH值無法進行恢復，聯氨濃度較大。

2.2? 閉式水箱補水變化的原因

閉式水箱出現補水頻率的變化，一種是因為鍋爐疏水泵快速消耗閉式水，導致水箱短時間補水，聯氨濃度不夠，電導率、PH值下降，一般在鍋爐用水完畢及時關閉用水閥門后，加大聯氨即可恢復;另外一種是閉式水作為冷卻介質，水體熱脹冷縮使水箱溢流，經閉冷水換熱器冷卻后，水位降低，水箱進行補水。系統負荷變動，水溫上升，溢流水增加，補水周期縮短，長期的補水變化引起堿性環境越來越弱，聯氨含量出現迅速降低，氧含量、換水頻率、加藥量以及水質溫度的平衡被打破，當值班員發現PH值難以調節再加大加藥量時，導致聯氨含量迅速上漲，PH值反而繼續降低。因此降低補水頻率、提高水溫才能恢復水體系平衡，恢復PH值。

2.3? 閉式水中銅鐵離子對聯氨含量的影響

閉式 水體 系中 ，聯 氨除 與氧 反應 外，還 與銅 、鐵 反應 ：12Fe+7O2+12H+=2Fe3O4+6Fe2++6H2O，4Fe2++4H2O+O2=2Fe2O3+8H+，6Fe2O3+N2H4=4Fe3O4+2H2O+N2，4CuO+N2H4=2Cu2O+2H2O+N2。

閉式水PH值持續超標的情況，銅鐵的含量也是反應進行的主要因素，長期的補水頻率變化，導致銅鐵離子減少，與聯氨的氧化還原反應減慢。在檢測到閉式水PH值降低時，通過加大加藥量來提高PH，反而加大了聯氨的濃度，PH值仍然得不到很好的調整。

通過向水中添加氨水，短時間提高PH值，聯氨除氧的反應也能得以糾正，加氨水又會加快系統管道的腐蝕，因為擔心加過量氨水和聯氨對銅系統產生腐蝕，會在加氨量達不到調整效果時停止加氨，水質PH值的平衡難以控制。進行水質全部置換操作，重新加聯氨調整，輔助加氨水，進行新PH值平衡體系的建立，可以盡快恢復水質合格。但在新加聯氨調整的過程中也會出現加藥量不夠而不能恢復PH值現象。

2.4加氨水在聯氨調節PH值中的作用

加聯氨過程中，因為PH值調整困難，進行加氨水輔助調整，短時間對PH值的調整有效果，也出現不能長時間維持的現象，在氨水加藥量與聯氨加藥量成比例時，達到鍋爐給水AVT（R）的調節效果。這種加藥方式，論證了氨水對聯氨調節PH值的輔助作用，使銅鐵腐蝕長期控制在鈍化區域。

另外，在加氨水后會出現檢測聯氨含量迅速增大的情況，為確定是因為一部分聯氨停留在抑制分解階段還是因為銨根離子對聯氨的測定產生了影響，為此進行了對比試驗，通過表二實驗結果可以發現，氨水對水質電導率和PH值具有很強的調節作用，在聯氨標液含量為零時監測到聯氨含量，說明銨根離子對聯氨的測定產生了影響。隨著聯氨含量的增加，氨水對聯氨檢測值的影響越來越小，對二甲氨基苯甲醛優先與聯氨進行顯色反應。因此，增加氨水后，聯氨含量增大是氨水產生銨根離子對化驗檢測的干擾。

3結 論

通過試驗和分析，推論在閉式水出現不合格前期，負荷變動引起補水增加，補水周期的改變引起聯氨濃度減小，水中的含氧量消耗了大量聯氨，聯氨的電離作用減弱，水質PH值降低，后期因加聯氨量增大，聯氨的電離正向電離較慢，能對PH值有較好的調整。加氨水的量不足，也不能使聯氨與氧的反應穩定在堿性環境中進行，不能盡快的調整閉式水的PH值。因此，長期單獨用加聯氨的方式不能長期維持閉式水的PH值在控制標準，采用加氨和聯氨聯合的控制方式對閉式水PH值的穩定性有一定的參考價值。另外，在水質出現惡化時，及時進行水質的置換和重新加藥調整也可以及時恢復水質的PH值。

參考文獻：

[1]?? 陳陡，火電廠閉式循環除鹽冷卻水AVT—O處理法的探討，神華國華孟津發電有限責任公司

[2]?? 張萬峰譯，作為純水中腐蝕抑制劑的聯氨，西德拜爾藥廠