电厂化学水处理设备腐蚀问题处理措施探讨

方颖斐

（浙江城建煤气热电设计院股份有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

在我国从电力生产大国向电力生产强国迈进的背景下，我国电力事业的发展得到了长足的进步。在对电厂原水进行处理时，水中多含有的化学物质会造成电厂设备的腐蚀，不仅减少电厂设备的使用寿命，同时也会严重影响电厂电力生产的整体效率，给电厂带来不必要的经济损失。因此加强电厂化学水处理设备腐蚀问题处理措施的研究，对于保证电厂生产安全性，促进我国电力事业可持续发展具有重要的现实意义。

1 电厂化学水主要成分

电厂所使用的原水大多就近取水，水质随季节变化不稳定，含有较多的杂质，因此导致电厂化学废水具有较强的腐蚀性，电厂原水的主要成分如表1 所示。

表1 电厂化学水主要成分

2 电厂化学水处理设备常见的腐蚀问题及成因

2.1 酸碱中和池腐蚀问题及成因

在电厂中，酸碱中和池主要负责将再生过程中所产生的废酸液、废碱液进行处理。由于酸碱中和反应具有较强的不可控性，一旦酸碱中和过程中的废酸液、废碱液出现超量、不足、搅拌不均匀等情况，都有可能导致酸碱中和后的液体pH 值不达标，从而产生腐蚀作用，因此酸碱中和池腐蚀问题是一种较为常见的电厂化学水处理设备腐蚀问题[1]。从实际情况来看，有大部分电厂在投入使用两至三年后均会出现不同程度的酸碱中和池及沟道腐蚀现象，同时，在酸碱中和池表面防腐层遭到破坏后，废液可能会缓慢向地基进行渗漏，造成地基的腐蚀与塌陷，从而引发较大的生产安全事故。通过对若干电厂酸碱中和池进行实地考察分析，总结了酸碱中和池腐蚀问题的主要成因。

2.1.1 块材结合层厚度和勾缝不符合要求

以某电厂为例，该电厂的酸碱中和池从2018 年开始投入使用，在2021 年出现地基腐蚀下限问题，在对该酸碱中和池进行翻修的过程中，发现虽然该酸碱中和池底部花岗岩厚度大于30 mm，符合防腐要求，但在花岗岩与混凝土基层之间仅用普通石料进行填充，并没有利用树脂结合层进行填充，且仅用环氧树脂在表面进行勾缝，灰缝宽度几乎为零，并没有严格按照《建筑防腐工程施工及验收规范》GB 5021—2002中第6.5.2 条的要求，将灰缝的宽度控制在6～12 mm之间，由此导致石材之间存在较大的缝隙，在经过长期使用后，酸碱废水经过缝隙渗透到混凝土层中，从而导致地基塌陷问题。

2.1.2 修复不彻底

修补不彻底问题通常情况下发生在已经出现过腐蚀泄漏问题的前提下，电厂在对已经因渗漏问题而产生腐蚀的酸碱中和池进行修复时，仅对遭到破坏的防腐蚀层进行修复，而并没有对防腐蚀层下方的地基土层进行检查，导致下方地基土层中的废酸碱液没有得到及时处理，即便将酸碱中和池修复完成后，仍旧会出现腐蚀塌陷问题[2]。

2.1.3 设计布局方面的问题

部分电厂为了节约建设成本，会选择将酸碱中和池建立在酸碱设备下，同时为了防止酸碱液挥发而对酸碱区的设备造成损坏，选择将酸碱中和池进行加盖处理，使酸碱中和池变成全封闭式结构。在这种情况下，电厂频频发生地基的塌陷问题，究其原因，在于酸碱中和池建设初期，施工人员为了符合设计标准，在酸碱中和池与沟道上方加装了一层水泥盖板，使得电厂工作人员没有及时发现酸碱中和中出现的腐蚀现象，导致地基出现塌陷问题。

2.2 循环水加酸系统的腐蚀

通常情况下，电厂会采用向循环水中添加阻垢剂加硫酸的方式进行循环水的处理，但如果在加酸时出现问题，同样可能造成腐蚀现象的发生[3]。

2.2.1 材质

一般来说，电厂都会选择由普通碳钢材料制成的罐体作为浓硫酸储存罐，因此罐体不易发生泄漏。在同时《电力建设施工技术规范 第6 部分：水处理及制氢设备和系统》DL/T 5190.6—2012 中，明确指出“阀门、法兰等接合面的垫片应采用铅质或聚四氟乙烯垫片，不得使用橡胶垫片”。但有部分电厂为了节约成本，选择使用橡胶垫片作为浓硫酸储存罐的垫片，由于浓硫酸具有强氧化性，导致其与橡胶中的碳元素发生化学反应，生成二氧化碳，造成橡胶的分子结构发生变化，老化速度变快，最终导致循环水加酸系统出现硫酸渗漏，引发一系列腐蚀问题。

2.2.2 安装工艺

循环水加酸系统安装工艺的偏差也会导致腐蚀问题的出现。由于在循环水加酸系统中，输送浓硫酸的管道相对较细，因此如果电厂在安装循环水加酸系统时没有严格遵循“在循环水加酸系统安装完毕后，应进行基础沉降稳定测试，再进行管道的连接”的酸循环系统安装规律，则会导致浓硫酸输送管道因沉降不均匀而出现断裂，导致浓硫酸的泄漏而引起腐蚀问题[4]。另外，部分电厂在设计循环水加酸系统时，没有将浓硫酸输送管道设计成明管，导致在腐蚀问题发生时，无法及时确定渗漏位置。

2.2.3 加酸方式

加酸方式的选择也会对循环水加酸系统腐蚀问题造成影响[5]。以某电厂为例，该电厂在硫酸计量系统损坏后，并没有及时购进新的硫酸计量系统，而是采用控制阀门开关的方式，让硫酸以自流的方式添加到循环水中，这种方式无法精准地控制硫酸的添加量，同时也无法对循环水的pH 值进行检测，导致循环水的pH 值过高，对电厂设备造成腐蚀。

3 电厂化学水处理设备腐蚀问题处理措施

3.1 酸碱中和池腐蚀问题处理措施

电厂在处理化学水处理设备腐蚀问题时，为了有效解决酸碱中和池腐蚀问题，应在进行酸碱中和池的建设时，加强对于酸碱中和池内壁的防腐处理，并严格按照《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（GB 50212—2002）中的相关规定，从而减少腐蚀问题的发生。大部分电厂酸碱中和池腐蚀问题发生的主要原因为酸碱液从花岗岩与混凝土之间的缝隙处渗漏，因此电厂在修建酸碱中和池时，应严格遵守《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（GB 50212—2002）有关标准，如图1 所示，注重树脂胶泥的用量与灰缝宽度的设置，避免因酸碱液渗漏而引起的地基腐蚀问题[6]。对于已经发生过地基腐蚀、塌陷问题的酸碱中和池来说，在对其进行修复的过程中，不能仅将修复重点放在防腐层的修复上，而是需要检查周围地基土层是否发生酸碱液浸泡情况，如果存在此类情况的话，需要将地基土层中的酸碱液排干或替换土层，防止酸碱中和池在修复完成后，仍旧出现地基腐蚀、塌陷等问题，给电厂造成不必要的经济损失。最后，在修建酸碱中和池时，应合理选择酸碱中和池位置，尽量远离电厂的其他建筑、设备，同时切忌将酸碱中和池设计为全封闭结构，而是应在其上方加装可移动盖子，这样在便于电厂工作人员对酸碱中和池的腐蚀情况进行定期查看的同时，避免酸碱液的挥发。

图1 酸碱中和池建设标准

3.2 循环水加酸系统腐蚀问题的处理措施

电厂循环水加酸系统腐蚀问题的处理措施，从以下三个方面展开。

1）加酸方式的控制。加酸方式选择的合理与否，将直接影响循环水加酸系统的工作效果，同时也能有效控制腐蚀问题的发生，因此电厂应采用柱塞式计量泵控制方法，对加酸方式进行操控，柱塞式计量泵可以对酸的浓度、总体添加量进行有效控制，避免加酸过量、不足导致循环水的pH 值波动，提升循环水加酸方式的科学性，将循环水的pH 值控制在合理范围内[7]。

2）改变加酸种类。通常情况下，向循环水系统添加的酸为硫酸，但由于硫酸可能生成CaSO4导致循环水系统堵塞、破裂，引起酸液的渗漏而导致腐蚀问题，因此可以尝试改变加酸种类，如盐酸。盐酸与硫酸的性能比较如表2 所示，电厂可以根据自身实际情况合理选择加酸种类。

表2 硫酸与盐酸性能比较

3）解决脱碳器与风管腐蚀。脱碳器腐蚀与风管腐蚀是导致循环水系统发生腐蚀问题的主要原因，因此电厂应及时对发生腐蚀问题的脱碳器进行打磨、抛光、防腐层涂刷等操作，待第一层防腐层成型后，再次进行一次防腐层的涂刷，以期巩固防腐效果；对于已经发生腐蚀问题的风管，电厂应及时进行切割拆除，并利用新的风管进行焊接更换。

3.3 其他腐蚀问题处理措施

除了上述腐蚀问题与处理措施外，还可以从以下几个方面对电厂化学水处理设备腐蚀问题进行处理。

1）使用耐腐蚀性强的新型材料代替传统的金属材料酸碱中和池盖板，如工程塑料盖板、玻璃钢材料盖板等等，减少金属材料盖板的更换频率，节约生产成本。

2）由于酸液具有挥发性，因此为了避免酸性空气对化学水处理车间墙壁、门、窗等造成腐蚀，电厂应定期对化学水处理车间进行防腐材料的涂刷，同时需要注意的是，尽量将开关、电气设备等设置在化学水处理车间外[8]。

3）酸液的储存容器。通常情况下，电厂中的硫酸使用普通钢制罐储存，盐酸则使用衬胶罐储存，虽然二者都具有较强的耐腐蚀性，但无法100%杜绝腐蚀问题的发生。以盐酸为例，如果储存盐酸的衬胶罐衬胶发生损坏，盐酸与金属发生化学反应产生氢气，大量的氢气在罐体内堆积，稍有不慎将酿成严重的安全事故。

4 结语

通过对电厂化学水处理设备中常见的酸碱中和池腐蚀问题、循环水加酸系统腐蚀问题等具有代表性的腐蚀问题及成因进行分析，提出若干电厂化学水处理设备腐蚀问题的解决措施，以期提升电厂化学水处理设备、建筑物的安全性与稳定性，为我国电力事业的可持续发展提供帮助。