電廠化學水處理設備腐蝕問題處理措施探討

方穎斐

（浙江城建煤氣熱電設計院股份有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

在我國從電力生產大國向電力生產強國邁進的背景下，我國電力事業的發展得到了長足的進步。在對電廠原水進行處理時，水中多含有的化學物質會造成電廠設備的腐蝕，不僅減少電廠設備的使用壽命，同時也會嚴重影響電廠電力生產的整體效率，給電廠帶來不必要的經濟損失。因此加強電廠化學水處理設備腐蝕問題處理措施的研究，對于保證電廠生產安全性，促進我國電力事業可持續發展具有重要的現實意義。

1 電廠化學水主要成分

電廠所使用的原水大多就近取水，水質隨季節變化不穩定，含有較多的雜質，因此導致電廠化學廢水具有較強的腐蝕性，電廠原水的主要成分如表1 所示。

表1 電廠化學水主要成分

2 電廠化學水處理設備常見的腐蝕問題及成因

2.1 酸堿中和池腐蝕問題及成因

在電廠中，酸堿中和池主要負責將再生過程中所產生的廢酸液、廢堿液進行處理。由于酸堿中和反應具有較強的不可控性，一旦酸堿中和過程中的廢酸液、廢堿液出現超量、不足、攪拌不均勻等情況，都有可能導致酸堿中和后的液體pH 值不達標，從而產生腐蝕作用，因此酸堿中和池腐蝕問題是一種較為常見的電廠化學水處理設備腐蝕問題[1]。從實際情況來看，有大部分電廠在投入使用兩至三年后均會出現不同程度的酸堿中和池及溝道腐蝕現象，同時，在酸堿中和池表面防腐層遭到破壞后，廢液可能會緩慢向地基進行滲漏，造成地基的腐蝕與塌陷，從而引發較大的生產安全事故。通過對若干電廠酸堿中和池進行實地考察分析，總結了酸堿中和池腐蝕問題的主要成因。

2.1.1 塊材結合層厚度和勾縫不符合要求

以某電廠為例，該電廠的酸堿中和池從2018 年開始投入使用，在2021 年出現地基腐蝕下限問題，在對該酸堿中和池進行翻修的過程中，發現雖然該酸堿中和池底部花崗巖厚度大于30 mm，符合防腐要求，但在花崗巖與混凝土基層之間僅用普通石料進行填充，并沒有利用樹脂結合層進行填充，且僅用環氧樹脂在表面進行勾縫，灰縫寬度幾乎為零，并沒有嚴格按照《建筑防腐工程施工及驗收規范》GB 5021—2002中第6.5.2 條的要求，將灰縫的寬度控制在6～12 mm之間，由此導致石材之間存在較大的縫隙，在經過長期使用后，酸堿廢水經過縫隙滲透到混凝土層中，從而導致地基塌陷問題。

2.1.2 修復不徹底

修補不徹底問題通常情況下發生在已經出現過腐蝕泄漏問題的前提下，電廠在對已經因滲漏問題而產生腐蝕的酸堿中和池進行修復時，僅對遭到破壞的防腐蝕層進行修復，而并沒有對防腐蝕層下方的地基土層進行檢查，導致下方地基土層中的廢酸堿液沒有得到及時處理，即便將酸堿中和池修復完成后，仍舊會出現腐蝕塌陷問題[2]。

2.1.3 設計布局方面的問題

部分電廠為了節約建設成本，會選擇將酸堿中和池建立在酸堿設備下，同時為了防止酸堿液揮發而對酸堿區的設備造成損壞，選擇將酸堿中和池進行加蓋處理，使酸堿中和池變成全封閉式結構。在這種情況下，電廠頻頻發生地基的塌陷問題，究其原因，在于酸堿中和池建設初期，施工人員為了符合設計標準，在酸堿中和池與溝道上方加裝了一層水泥蓋板，使得電廠工作人員沒有及時發現酸堿中和中出現的腐蝕現象，導致地基出現塌陷問題。

2.2 循環水加酸系統的腐蝕

通常情況下，電廠會采用向循環水中添加阻垢劑加硫酸的方式進行循環水的處理，但如果在加酸時出現問題，同樣可能造成腐蝕現象的發生[3]。

2.2.1 材質

一般來說，電廠都會選擇由普通碳鋼材料制成的罐體作為濃硫酸儲存罐，因此罐體不易發生泄漏。在同時《電力建設施工技術規范 第6 部分：水處理及制氫設備和系統》DL/T 5190.6—2012 中，明確指出“閥門、法蘭等接合面的墊片應采用鉛質或聚四氟乙烯墊片，不得使用橡膠墊片”。但有部分電廠為了節約成本，選擇使用橡膠墊片作為濃硫酸儲存罐的墊片，由于濃硫酸具有強氧化性，導致其與橡膠中的碳元素發生化學反應，生成二氧化碳，造成橡膠的分子結構發生變化，老化速度變快，最終導致循環水加酸系統出現硫酸滲漏，引發一系列腐蝕問題。

2.2.2 安裝工藝

循環水加酸系統安裝工藝的偏差也會導致腐蝕問題的出現。由于在循環水加酸系統中，輸送濃硫酸的管道相對較細，因此如果電廠在安裝循環水加酸系統時沒有嚴格遵循“在循環水加酸系統安裝完畢后，應進行基礎沉降穩定測試，再進行管道的連接”的酸循環系統安裝規律，則會導致濃硫酸輸送管道因沉降不均勻而出現斷裂，導致濃硫酸的泄漏而引起腐蝕問題[4]。另外，部分電廠在設計循環水加酸系統時，沒有將濃硫酸輸送管道設計成明管，導致在腐蝕問題發生時，無法及時確定滲漏位置。

2.2.3 加酸方式

加酸方式的選擇也會對循環水加酸系統腐蝕問題造成影響[5]。以某電廠為例，該電廠在硫酸計量系統損壞后，并沒有及時購進新的硫酸計量系統，而是采用控制閥門開關的方式，讓硫酸以自流的方式添加到循環水中，這種方式無法精準地控制硫酸的添加量，同時也無法對循環水的pH 值進行檢測，導致循環水的pH 值過高，對電廠設備造成腐蝕。

3 電廠化學水處理設備腐蝕問題處理措施

3.1 酸堿中和池腐蝕問題處理措施

電廠在處理化學水處理設備腐蝕問題時，為了有效解決酸堿中和池腐蝕問題，應在進行酸堿中和池的建設時，加強對于酸堿中和池內壁的防腐處理，并嚴格按照《建筑防腐蝕工程施工及驗收規范》（GB 50212—2002）中的相關規定，從而減少腐蝕問題的發生。大部分電廠酸堿中和池腐蝕問題發生的主要原因為酸堿液從花崗巖與混凝土之間的縫隙處滲漏，因此電廠在修建酸堿中和池時，應嚴格遵守《建筑防腐蝕工程施工及驗收規范》（GB 50212—2002）有關標準，如圖1 所示，注重樹脂膠泥的用量與灰縫寬度的設置，避免因酸堿液滲漏而引起的地基腐蝕問題[6]。對于已經發生過地基腐蝕、塌陷問題的酸堿中和池來說，在對其進行修復的過程中，不能僅將修復重點放在防腐層的修復上，而是需要檢查周圍地基土層是否發生酸堿液浸泡情況，如果存在此類情況的話，需要將地基土層中的酸堿液排干或替換土層，防止酸堿中和池在修復完成后，仍舊出現地基腐蝕、塌陷等問題，給電廠造成不必要的經濟損失。最后，在修建酸堿中和池時，應合理選擇酸堿中和池位置，盡量遠離電廠的其他建筑、設備，同時切忌將酸堿中和池設計為全封閉結構，而是應在其上方加裝可移動蓋子，這樣在便于電廠工作人員對酸堿中和池的腐蝕情況進行定期查看的同時，避免酸堿液的揮發。

圖1 酸堿中和池建設標準

3.2 循環水加酸系統腐蝕問題的處理措施

電廠循環水加酸系統腐蝕問題的處理措施，從以下三個方面展開。

1）加酸方式的控制。加酸方式選擇的合理與否，將直接影響循環水加酸系統的工作效果，同時也能有效控制腐蝕問題的發生，因此電廠應采用柱塞式計量泵控制方法，對加酸方式進行操控，柱塞式計量泵可以對酸的濃度、總體添加量進行有效控制，避免加酸過量、不足導致循環水的pH 值波動，提升循環水加酸方式的科學性，將循環水的pH 值控制在合理范圍內[7]。

2）改變加酸種類。通常情況下，向循環水系統添加的酸為硫酸，但由于硫酸可能生成CaSO4導致循環水系統堵塞、破裂，引起酸液的滲漏而導致腐蝕問題，因此可以嘗試改變加酸種類，如鹽酸。鹽酸與硫酸的性能比較如表2 所示，電廠可以根據自身實際情況合理選擇加酸種類。

表2 硫酸與鹽酸性能比較

3）解決脫碳器與風管腐蝕。脫碳器腐蝕與風管腐蝕是導致循環水系統發生腐蝕問題的主要原因，因此電廠應及時對發生腐蝕問題的脫碳器進行打磨、拋光、防腐層涂刷等操作，待第一層防腐層成型后，再次進行一次防腐層的涂刷，以期鞏固防腐效果；對于已經發生腐蝕問題的風管，電廠應及時進行切割拆除，并利用新的風管進行焊接更換。

3.3 其他腐蝕問題處理措施

除了上述腐蝕問題與處理措施外，還可以從以下幾個方面對電廠化學水處理設備腐蝕問題進行處理。

1）使用耐腐蝕性強的新型材料代替傳統的金屬材料酸堿中和池蓋板，如工程塑料蓋板、玻璃鋼材料蓋板等等，減少金屬材料蓋板的更換頻率，節約生產成本。

2）由于酸液具有揮發性，因此為了避免酸性空氣對化學水處理車間墻壁、門、窗等造成腐蝕，電廠應定期對化學水處理車間進行防腐材料的涂刷，同時需要注意的是，盡量將開關、電氣設備等設置在化學水處理車間外[8]。

3）酸液的儲存容器。通常情況下，電廠中的硫酸使用普通鋼制罐儲存，鹽酸則使用襯膠罐儲存，雖然二者都具有較強的耐腐蝕性，但無法100%杜絕腐蝕問題的發生。以鹽酸為例，如果儲存鹽酸的襯膠罐襯膠發生損壞，鹽酸與金屬發生化學反應產生氫氣，大量的氫氣在罐體內堆積，稍有不慎將釀成嚴重的安全事故。

4 結語

通過對電廠化學水處理設備中常見的酸堿中和池腐蝕問題、循環水加酸系統腐蝕問題等具有代表性的腐蝕問題及成因進行分析，提出若干電廠化學水處理設備腐蝕問題的解決措施，以期提升電廠化學水處理設備、建筑物的安全性與穩定性，為我國電力事業的可持續發展提供幫助。