闭式循环冷却水系统水质PH稳定性的探索

赵文娟

摘要：闭式循环冷却水系统是循环水冷却的一种重要方式，其为全封闭内路循环，水质不易被污染，水量损失较小，能够达到节水节电的目的。在火力发电厂中，闭式冷却水循环系统通常采用软化除盐水作为补充水源能够大大提高换热效率，减少换热设备的结垢和腐蚀，提高设备的运行寿命，但是水中的氧对设备也会产生腐蚀，因此通常采用加联氨的化学方式进行闭式循环冷却水的除氧，并控制水质PH值，防止氧腐蚀。本文对闭式循环冷却水加联氨控制系统水质PH稳定性进行了相关探索。

关键词：闭式循环冷却水;联氨;水质PH值

1引言

闭式循环冷却水系统应用除盐水作为冷却介质，水质含盐量减少，大大降低了系统腐蚀问题，因除盐水中具有一定的含氧量，易腐蚀钢铁管道。氧含量越高，腐蚀越严重，通常在闭式冷却水系统中加入联氨进行化学除氧防腐蚀。根据《GB12145-2016火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》的要求，含铜系统闭式冷却水的控制标准为电导率小于20us/cm，PH为8.0-9.2。近几年，我厂在通过添加联氨的方式控制闭式水氧腐蚀过程中，水质PH值经常出现达不到8.0最低控制标准的现象，为此进行了原因分析查找。本文尝试对闭式水加联氨与水质PH值稳定性关系以及水质出现PH值超标时的调整方法进行了探索。

2实验及讨论

2.1联氨含量对PH值和电导率的影响

理论上联氨溶于水呈弱碱性，但是在本实验中，发现联氨标液随联氨浓度的增大显酸性，随着联氨浓度的增大，电导率与PH值出现背离现象，实验结果如表一所示。

在闭式水系统中，氧带入主要方式是补充水入、水泵吸入口以及闭冷水箱的通气带入，正常运行情况下联氨测出量较低甚至长时间为零，其PH值仍能保持在8.0-9.2之间，电导率稳定在2～4us/cm，当PH值开始出现下降时，电导率出现降低，联氨加药量增大时，仍不能调节在8.0-9.2的控制范围，后期聯氨含量增大，电导率和PH值仍不能恢复。闭式水电导率降低且与PH值的具有变化方向的一致性。

联氨在碱性水中呈现强还原性，与水中的氧再发生还原反应，少量联氨在水中进行电离：

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

当水中含氧量增加，联氨被大量消耗，不能维持碱性环境时，水质PH值迅速下降，碱性环境消失。进而大量的联氨加药造成N2H5+的累积达到饱和，抑制了联氨的电离作用，水质PH值无法进行恢复，联氨浓度较大。

2.2  闭式水箱补水变化的原因

闭式水箱出现补水频率的变化，一种是因为锅炉疏水泵快速消耗闭式水，导致水箱短时间补水，联氨浓度不够，电导率、PH值下降，一般在锅炉用水完毕及时关闭用水阀门后，加大联氨即可恢复;另外一种是闭式水作为冷却介质，水体热胀冷缩使水箱溢流，经闭冷水换热器冷却后，水位降低，水箱进行补水。系统负荷变动，水温上升，溢流水增加，补水周期缩短，长期的补水变化引起碱性环境越来越弱，联氨含量出现迅速降低，氧含量、换水频率、加药量以及水质温度的平衡被打破，当值班员发现PH值难以调节再加大加药量时，导致联氨含量迅速上涨，PH值反而继续降低。因此降低补水频率、提高水温才能恢复水体系平衡，恢复PH值。

2.3  闭式水中铜铁离子对联氨含量的影响

闭式 水体 系中 ，联 氨除 与氧 反应 外，还 与铜 、铁 反应 ：12Fe+7O2+12H+=2Fe3O4+6Fe2++6H2O，4Fe2++4H2O+O2=2Fe2O3+8H+，6Fe2O3+N2H4=4Fe3O4+2H2O+N2，4CuO+N2H4=2Cu2O+2H2O+N2。

闭式水PH值持续超标的情况，铜铁的含量也是反应进行的主要因素，长期的补水频率变化，导致铜铁离子减少，与联氨的氧化还原反应减慢。在检测到闭式水PH值降低时，通过加大加药量来提高PH，反而加大了联氨的浓度，PH值仍然得不到很好的调整。

通过向水中添加氨水，短时间提高PH值，联氨除氧的反应也能得以纠正，加氨水又会加快系统管道的腐蚀，因为担心加过量氨水和联氨对铜系统产生腐蚀，会在加氨量达不到调整效果时停止加氨，水质PH值的平衡难以控制。进行水质全部置换操作，重新加联氨调整，辅助加氨水，进行新PH值平衡体系的建立，可以尽快恢复水质合格。但在新加联氨调整的过程中也会出现加药量不够而不能恢复PH值现象。

2.4加氨水在联氨调节PH值中的作用

加联氨过程中，因为PH值调整困难，进行加氨水辅助调整，短时间对PH值的调整有效果，也出现不能长时间维持的现象，在氨水加药量与联氨加药量成比例时，达到锅炉给水AVT（R）的调节效果。这种加药方式，论证了氨水对联氨调节PH值的辅助作用，使铜铁腐蚀长期控制在钝化区域。

另外，在加氨水后会出现检测联氨含量迅速增大的情况，为确定是因为一部分联氨停留在抑制分解阶段还是因为铵根离子对联氨的测定产生了影响，为此进行了对比试验，通过表二实验结果可以发现，氨水对水质电导率和PH值具有很强的调节作用，在联氨标液含量为零时监测到联氨含量，说明铵根离子对联氨的测定产生了影响。随着联氨含量的增加，氨水对联氨检测值的影响越来越小，对二甲氨基苯甲醛优先与联氨进行显色反应。因此，增加氨水后，联氨含量增大是氨水产生铵根离子对化验检测的干扰。

3结 论

通过试验和分析，推论在闭式水出现不合格前期，负荷变动引起补水增加，补水周期的改变引起联氨浓度减小，水中的含氧量消耗了大量联氨，联氨的电离作用减弱，水质PH值降低，后期因加联氨量增大，联氨的电离正向电离较慢，能对PH值有较好的调整。加氨水的量不足，也不能使联氨与氧的反应稳定在碱性环境中进行，不能尽快的调整闭式水的PH值。因此，长期单独用加联氨的方式不能长期维持闭式水的PH值在控制标准，采用加氨和联氨联合的控制方式对闭式水PH值的稳定性有一定的参考价值。另外，在水质出现恶化时，及时进行水质的置换和重新加药调整也可以及时恢复水质的PH值。

参考文献：

[1]   陈陡，火电厂闭式循环除盐冷却水AVT—O处理法的探讨，神华国华孟津发电有限责任公司

[2]   张万峰译，作为纯水中腐蚀抑制剂的联氨，西德拜尔药厂