电厂直流系统常见故障及运行

【专家解说】：1 概要 电力工业是能源工业的重要组成部分，确保发电设备的安全生产是非常重要的。在我国的发电设备中，火力发电设备占71.8%，是主要的电能生产方式， 除此之外，还有水电设备、核电设备及地热与风力发电设备等。经调查，不同电力设备均存在腐蚀问题 。腐蚀故障轻者使发电设备运行不正常，影响电能质 量，重者引起意外停机而中断电力供应，因此世界各国对电力设备的防腐工作都给予足够的重视。 2 火力发电厂水系统设备的腐蚀火力发电是靠燃煤或燃油/气释放的热能将水加热成蒸汽，来推动汽轮机作功，转化为电能。蒸汽的冷却是由冷却水系统通过凝汽器完成的。为了节约用水，滨海电厂的冷却水通常采用敞开式海水冷却。但因海水是较强的腐蚀介质，必然会对设备产生不同程度的腐蚀。在火力发电厂中，容易产生腐蚀的设备通常是与海水接触的输水管、凝汽器、泵、轴、叶轮、旋转滤网、拦污栅等。腐蚀形式有以下几种： 2.1 电化学腐蚀 钢铁在海水中主要发生氧腐蚀，碳钢是电厂循环水设备主要用材，如输水管道、 水室等。由于海水的强腐蚀性，因此，必须采用相应的保护措施。 2.2 电偶腐蚀 电偶腐蚀是由于具有不同电极电位的材质在介质中电连接造成的，电位负的金属腐蚀加速，而电位正的金属受到保护。如凝汽器的管束和管板多用不同的 材质，并采用胀接方式连接，如黄铜-不锈钢、黄铜-碳钢、白铜-不锈钢、钛-钛的组合形式；旋转滤网的碳钢-不锈钢组合等，在海水介质中，使电位负的金 属加速腐蚀，在火力发电厂此种腐蚀也是常见的 。 2.3 选择性腐蚀 主要是指黄铜在海水中发生的黄铜脱锌腐蚀。产生黄铜脱锌腐蚀的机理主要有两种：一种是锌选择性溶解理论，另一种是溶解-沉积理论。可采用低锌黄 铜或在黄铜中加一定量的砷来抑制黄铜脱锌的腐蚀。 2.4 局部腐蚀 由于海水中活性阴离子Cl的存在，破坏材料表面的钝化膜，形成小阳极大阴极的腐蚀电池，使局部出现孔蚀，缩短设备的使用寿命，造成海水泄漏。与 全面腐蚀相比，局部腐蚀的危害性更大。在碳钢设备内壁涂刷涂料时，要避免局部的破损。另外，在海水介质中要选择耐孔蚀的金属材料。不锈钢是电厂凝汽器管束、管板、泵轴、轴套的可选材之一，一定要选择含钼不锈钢才能避免孔蚀的发生。 2.5 冲刷腐蚀 冲刷腐蚀是由于海水存在一定的流速，而且海水中含有少量的泥砂造成的，常发生在拐弯处和水流直接冲到的位置。此种腐蚀的解决存在一定的难处。 除了以上所列腐蚀形式外，还存在缝隙腐蚀、应力腐蚀等。这里不再叙述。 3、 防护措施 3.1 选择耐蚀材料 选择耐蚀材料，可以从根本上解决腐蚀问题，是大家所希望的。但所花经费太多，实际上不可能把所有的设备都换成贵金属材料。所以，通常在关键部位 选用，如用钛制作凝汽器的管束及管板等。 3.2 阴极保护 阴极保护是防止或减缓设备腐蚀行之有效的方法。根据阴极保护极化电流的来源不同，阴极保护技术分为外加电流的阴极保护和牺牲阳极的阴极保护， 均已成为成熟的技术在工程上得到应用。这两种方法的原理相同，但供给电流的方式不同，各有优缺点。 3.2.1 外加电流的阴极保护 利用直流电源，通过辅助阳极给被保护的金属通以恒定电流，使之阴极极化，以减轻和防止腐蚀。主要优点，输出电流可调，有效保护范围大，大型工程投资费用较小，施工地点集中。缺点是，需要外部电源，平时需专门人员管理。 3.2.2 牺牲阳极的阴极保护 在被保护的金属上连接一种电位更负的金属或合金作为阳极，它与被保护金属在电解质溶液中组成大电池，使被保护金属变成阴极而阴极极化，从而得到保护。主要优点：不需外部电源，不用维护管理，不会对邻近非保护金属构筑物产生干扰腐蚀，在有杂散电流影响的区域，可以起到排流的作用。缺点是：输出电流不易调节，大型工程投资费用较高。 综上所述，无论是由外部电源引入的保护电流还是由电池内产生的电流，都必须达到足够克服和抵消离开金属阳极区的腐蚀电流，也就是说，如果能把腐蚀电流抵消掉等于零，金属腐蚀就停止了。 工程实践表明：防止碳钢循环水管、凝汽器等设备的腐蚀，阴极保护是常采用的较好方法。但为了减少保护面积，节约电能，对碳钢材料的保护常采用阴 极保护与涂层联合的保护方法。国内外火力发电厂大多都采取了相应的措施，如华能大连电厂、华能营口电厂、华能丹东电厂、深圳妈湾电厂、镇江电厂等， 取得较大的经济效益。在阴极保护设计与实施中，保护电流密度的选择、如何使保护电流均匀分布，是十分关键的。另外在对与钛电连接的设备实施阴极保 护时，还要防止钛的氢脆问题，即控制使钛产生氢脆的临界电位值。关于引起钛氢脆的临界电位值究竟是多少，围绕此研究开展了许多工作 。 4、腐蚀经济与管理 腐蚀是材料在各种环境作用下发生的破坏和变质，遍及国民经济各部门，给国民经济带来巨大的损失。根据工业发达国家的调查，每年因腐蚀造成的济损失约占国民生产总值的2%～4%，我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达200亿元。腐蚀的经济损失可分为直接损失和间接损失两大类。直接损失是指更换被腐蚀掉的结构、机器或零件所需的经费和采取防护措施的经费。而间接损失较难估计，通常包括停工、产品损失、降低产品效率、产品的污染以及腐蚀 导致的人身安全事故等所需的费用。材料性能是技术判据，资源、能源和环保即是社会问题，也有经济问题，因此，经济是材料的重要判据。腐蚀即是材料的一种破坏现象，就必须考虑经济问题。搞好腐蚀与防护工作，关系到节约能源、节省材料、保护资源、保护环境、保证正常生产和人身安全，发展新技术等一系列重大的社会和经济问题。为了减少腐蚀的经济损失，以及对腐蚀的失效进行有效分析，须从管理方面从事协调和配合。管理与科技信息具有同样的重要性。 参考文献 [1] 窦照英，电力工业的腐蚀与防护，化学工业出版社，1995.2 [2] 陈强等，湛江发电厂循环水泵的腐蚀防护综合治理，广东电力， 2003，Vol.16，NO.4 [3] 胡学文等，阴极保护防蚀技术在火力发电厂凝汽器上的应用研 究，电力学报，2001，Vol.16，NO.3 [4] 孟超等，阴极保护技术在滨海电厂凝汽器防腐上的应用，腐蚀 科学与防护技术 2001，Vol.13，增刊 [5] 周国定等，电化学方法应用于电力设备防腐蚀，上海电力学院 学报，2001，Vol.17，NO.3 [6] 郭敏，钛的应用与腐蚀，全面腐蚀控制，2000，Vol.14，NO.2 这个是网上找的，看行不。