发电机冷却水处理

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1、第七章发电机冷却水处理第一节发电机内冷水腐蚀理论一、腐蚀机理金属的电化学研究表明，金属在不同的点位和pH值下，热力学稳定性不同，Cu-H2O体系的点位在0.1~0.4V范围内，介质pH值小于6.9或大于10时，金属铜处于腐蚀区域内；pH值在6.9~10范围内，是铜的钝化区，在此区域内，热力学上处于稳定态的固体（不是铜本身，而是它的化合物），铜趋向于被其氧化产物覆盖。由于覆盖在金属表面上的金属氧化物、氢氧化物或者不溶性盐类的保护，金属的溶解受到阻滞，因此，金属的腐蚀不单纯取决于金属生成的固体化合物的热力稳定性，还与这些化合物是否能在金属表面上生成黏附性好、无孔隙、连续的膜有关。若能生成这样的

2、膜，则保护作用是完全的，可防止金属本身与溶液间的接触；若生成的莫是多孔性的，则保护作用是不完全的。可见，金属氧化作用可能增加金属的腐蚀，也可能减少腐蚀，这主要取决于金属所在溶液的电位和pH值是否处于钝化区内。在水溶液中，铜的电极电位低于氧。从热力学观点出发，铜和铜合金都可以产生氧的去极化腐蚀。铜的腐蚀产物Cu（OH）2在弱酸性环境中不稳定，可以被溶解而使腐蚀得以继续进行，其反应式为反应式（7-3）生成的腐蚀产物具有一定的保护作用，在pH值较高的时，它比较稳定；在pH值较低时，可按反应式（7-4）发生溶解。由此可见，在微酸性环境中，铜和铜合金的腐蚀是氧腐蚀，但是H+控制了腐蚀的二次过程。另外

3、，当水中存在游离CO2时，水中H+浓度增高，当pH值在4～7之间时，H+浓度（精确地说是活度）为10-7～10-4g／L。重碳酸根浓度与氢离子浓度接近，由于碳酸的第二解离度较低，所以碳酸根可以忽略。重碳酸根与金属离子所形成的盐大部分溶于水，碳酸根与金属离子所形成的盐则多为难溶解化合物；但在弱酸性环境中，它们可以相互转化而溶解。对于铜盐，碳酸铜可溶解于酸性溶液。这表明，铜和铜合金在弱碱性环境中较稳定，在酸性环境中不稳定。二、堵塞机制引发发电机中空导线发生堵塞的因素如下：（1）内冷水的铜离子浓度高，超过了它的溶解度，产生氧化铜沉淀。（2）氧化铜的重新溶解脱落。若内冷水的溶解氧从原来的lmg/L

4、降到0.1mg/L，铜在水中的脱落溶解速度很快增加，水中腐蚀产物的增加，会很容易发生过饱和而产生沉淀。沉积的氧化铜的脱落甚至比过饱和析出的影响更大。（3）因停机保护不佳，存在停用锈蚀，使系统中含铜量和氧化铜量大量增加，可能发生堵塞。第二节发电机内冷水腐蚀影响因素一、pH值在水中，铜的电极电位低于氧的电极电位。从热力学的角度看，铜要失去电子被氧化腐蚀，腐蚀反应能否进行，取决于铜能否趋向于被其化合物所覆盖。如果铜的化合物在其表面的沉积速度快且致密，就能使溶解受到阻滞而起到保护作用，反之，腐蚀就会不断地进行下去。铜保护膜的形成和防腐性能，与溶液的pH值关系密切，pH值过高或过低，都会使铜发生腐蚀

5、，如图7-1所示，pH值在7~10之间，铜处于热力学的稳定状态。但由于受动力学的影响，水的pH值在7~9之间时，铜在内冷水中表现得相对稳定。当溶液pH值为7、温度为25℃时，氧的平衡电位为0.814V，铜的平衡电位为0.34V，＞。因此，铜在中性溶液中可能发生耗氧腐蚀，生成的腐蚀产物是Cu2O和CuO，一般情况下在铜的表面形成一层氧化铜覆盖层。铜的腐蚀速率取决于水的含氧量和pH值。水中pH值对铜腐蚀影响主要是铜表面保护膜的形成及其稳定性与水的pH值有很大关系，一般铜在水中的电位在0.1~0.4V范围内。若水的pH值在6.9以下，则铜处于腐蚀区，其表面很难有稳定的表面膜存在；水的pH值高于6

6、.9，铜进入中性及弱碱性区域时，则铜表面的初始氧化亚铜膜能稳定存在，此时铜处于被保护或较安全的状态。当水中溶有游离二氧化碳时，同样可能破坏铜表面的初始氧化膜，将明显加快腐蚀的阳极过程中，并且随着二氧化碳含量的增大，铜的腐蚀溶出速度也增大。空气中二氧化碳常压下在纯水中25℃时的溶解度为0.436mg/L,35℃时为0.331mg/L，由碳酸水溶液解离常数计算，此时溶解pH值约为6.74，铜处于受腐蚀区。考虑到当前发电机内冷却水系统的实际情况，欲全部改成全密闭水系统，由于各电厂和发电机制造厂的条件和认识存在差异，因此短时间内难以实现。空气溶于水中的二氧化碳和氧对pH值的影响，又涉及影响电导率的

7、升高，当水的pH值大于6.8后，铜开始进入钝化区，为了保证铜线表面处于稳定状态，故下限取用7.0，与GB/T7064-2008《隐极同步发电机技术要求》规定的一致。结合电导率的取值限定，认为内冷水pH值上限为9是适宜的。综合分析，在发电机运行温度下，内冷水最佳pH值为8.0~9.0，因此DL/T801-2002《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》将内冷水pH值选定为7~9。一、电导率从化学专业角度研究内冷水铜腐蚀速率影