关键词：火电厂；化学水处理设施；防腐蚀工艺；分析
1引言
纵观世界各国火电厂的发展历程,其实亦是腐蚀防护技术的发展。在火电厂化学水处理设施的设计过程中,设备的工艺性能往往是人们关注的重点,而防腐蚀措施则相对缺乏。只有到设备出现严重腐蚀影响到火电厂正常工作时,才考虑相应的应急措施。这时候的腐蚀防护存在着许多人为的技术困难和障碍,常常只能起到暂时缓解的作用。要想改善现有状况,合理、有效、经济地对设备腐蚀进行控制,必须积极地应对火电厂化学水处理设施的腐蚀防护工作,防患于未然。
2火电厂化学水处理设施防腐蚀工艺常见问题分析
火电厂化学水处理设施防腐蚀工艺的常见问题包括沟道中块材和酸碱中和池的腐蚀防护问题、循环水加酸的系统腐蚀问题、其他腐蚀防护方面的问题。沟道中块材和酸碱中和池的腐蚀防护问题表现为,在当前的许多火电厂中通过使用中和池来对生产过程产生的废碱、废酸液体进行处理。但是,酸碱中和是一种具有非线性特征的反应,用于中和的酸碱量过量或不足及不均匀搅拌等都会使得中和后的液体ph值达不到规定的范围当中,很多电厂在运行几年之后,沟道和中和池的腐蚀破坏问题就开始显现,这是由于其腐蚀防护层遭到损坏之后,废液的渗漏往往会造成基地的腐蚀；循环水加酸的系统腐蚀问题表现为一般情况下,火电厂中循环水的浓缩倍率都在2.5以上,采用硫酸加阻垢剂的方式进行处理时一种普遍的形式,但是由于材质、安装工艺及加药方式等细节上出现的问题常常会造成腐蚀问题的发生；其他腐蚀防护出现的问题表现为水处理车间和酸碱平台的铁制沟盖板受到腐蚀、计量室内的墙壁腐蚀、贮存盐酸和硫酸的衬胶管罐和普通钢制罐的腐蚀。
3火电厂化学水处理设施防腐蚀工艺常见问题原因及处理方式
3.1沟道和中和池的腐蚀防护问题原因及处理方式
造成这一问题的原因主要包括,沟道块材的勾缝和合层厚度同防腐施工的要求不相符；修复不到位,对混凝土基层的腐蚀情况没有进行检查；布局方面设计的缺陷。沟道块板的勾缝和合层厚度同防腐施工的要求不相符表现为树脂胶泥较差的流动性难以填满石材间的缝隙,这就导致在一定年限之后,酸碱废水就会向混凝土层渗透,进而造成混凝土层被腐蚀,引起地基塌陷。其处理方式是注意施工中树脂胶泥的接层层和厚度和灌缝,严格按照相关规定进行防腐施工的验收,进行有效的施工管理,从而避免偷工减料,杜绝此类腐蚀问题的发生。修复不到位,对混凝土基层的腐蚀情况没有进行检查表现为未能按照防腐施工的要求对沟道或水池进行施工,一旦发生渗漏,酸碱液体会对混凝土的基层进行腐蚀,严重时深入到混凝土层周围的基础当中。其处理方式是检查基土层,排干其中的酸碱液体,对混凝土基层进行彻底修复。布局设计方面的缺陷表现为设计上的腐蚀防护不合理,其处理方式应重施工初期的设计入手,对内部的腐蚀情况及时发现,及早处理。
3.2循环水加酸的系统腐蚀问题原因及处理方式
造成这一问题的原因主要包括材质、安装工艺及加药方式上的问题。材质问题表现为钢结构罐内的胶层,钢结构本身具有耐腐蚀性,但是加上橡胶,其化学性质就遭到破坏，其处理方式是材料设计时注重化学性质的转变。安装工艺问题表现为灌水试验的不到位所引起的硫酸泄漏，其处理方式是尽量设置明管,方便渗漏发生时的及时处理。加药方式的问题表现为中和反应中的酸液或碱液过量,造成凝汽器管道的腐蚀，其处理方式为运用计量系统进行对循环水加酸的控制。
3.3其他腐蚀防护方面的问题原因及处理方式
造成这种问题的原因包括水处理车间和酸碱平台的铁制沟盖板易遭到腐蚀、酸碱计量室内的空气含有酸雾、忽略腐蚀过程氢气的产生。其相应的处理方式是采用挤拉玻璃钢型材、酸碱计量室内墙面粉刷防腐层、注重对氢气的排放,避免明火。
4结语
目前的热电厂冷却塔根据循环介质主要包括淡水冷却塔、空冷冷却塔、排烟冷却塔、海水冷却塔。以前国内的冷却塔有的没有进行涂层保护,有的仅在冷却塔混凝土浇筑的同时,利用浇筑塔筒时搭建的脚手架滚涂环氧沥青漆、氯化橡胶漆或氯璜化聚乙烯涂料等进行简单防护。基本不考虑混凝土的养护期,既不用等塔体完工后进行高空作业,也不对混凝土进行表面处理,直接在混凝土浮浆层上滚涂涂料。
近些年来,火电厂化学水处理设施腐蚀相关事故屡见不鲜,其腐蚀防护工艺常见问题的处理已经逐渐受到了业内的关注。这就要求应对化学水处理设施的常见工艺问题有一个透彻的了解,总结出最为合理的处理方式,并积极地应对,从而保证火电厂的正常运行,促进火电厂建设的长足发展。
参考文献：
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［3］周军.火力发电厂的腐蚀与对策［j］.华北电力技术，2008（12）:72~73.
［4］陈波.电厂化学若干问题的探讨［j］.大众科技,2004(9):92~93.
［5］田雅琼.浅析反渗透技术在电厂化学水中的应用［j］.中州煤炭,2002(5):112~113.
关键词：酸性环境：铁的电化学腐蚀；吸氧腐蚀；析氢腐蚀；实验优化
文章号：1005C6629（2017）1C0057C05中图分类号：G633.8文献标识码：B
1研究背景
高中选修阶段，金属的电化学腐蚀的学习内容包括析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。人教版教材[1]用食盐水中的铁钉演示吸氧腐蚀，不过需要较长时间才能观察到明显现象；苏教版教材[2]则设计了铁炭混合粉分别在中性（食盐水）、酸性（稀醋酸）环境下发生腐蚀的实验。实际操作中，铁炭粉在食盐水中的倒吸现象快速而明显，而在稀醋酸的酸性环境下往往较难观察到析氢腐蚀的液注外排现象，反而出现速率较大的倒吸。显然，这样的实验现象与中学阶段“金属在较强酸性的环境下发生析氢腐蚀，在弱酸性、中性和碱性环境下发生吸氧腐蚀”的认知不符，易造成学生的困惑。这一方面是由于教材所给的实验条件不明确，同时也反映出教师对金属电化学腐蚀的认识以及实验条件控制还不够到位。
已有研究表明，两种电化学腐蚀并非对立，而是共存、竞争的关系[3]，有研究者借助传感器证实，不论电解质溶液的酸碱度如何，吸氧腐蚀都可能发生[4]。酸液中的电化学腐蚀过程大致如下，起初H+浓度高而溶解氧含量低，因此析氢腐蚀占主导，吸氧腐蚀相对较弱，体系内部压强增大；而随着液膜酸度减弱和氧气渗入，吸氧腐蚀逐渐增强、析氢腐蚀减弱，吸氧腐蚀后来居上，表现为内部压强减小。酸性环境下，我们观察到的体系压强变化常常是析氢腐蚀和吸氧腐蚀的总效果，故相对复杂[5]。本研究通过探究酸性环境下不同条件对铁的电化学腐蚀的影响，进而优化实验方案，以期为中学教师的实验教学提供借鉴或参考。
2实验部分
2.1实验药品与器材
药品：还原铁粉（AR）、活性炭粉（200目，AR）、盐酸（AR）、蒸馏水、红墨水
器材：容量瓶、量筒、烧杯、玻璃棒、分析天平、研钵、移液管、100mL锥形瓶、胶头滴管、阀门、三孔塞、铁架台、U形管（15cm×0.8cm）、导管、橡胶管、秒表、刻度尺
部分药品与器材的使用意图见表1。
2.2实验操作
（1）搭建实验装置，如图1所示；
（2）检验装置气密性；
（3）按实验方案要求的量准确称取还原铁粉、活性炭粉，充分研磨，然后小心倒入锥形瓶中；
（4）轻轻晃动使其铺平；
（5）用胶头滴管吸入方案要求的浓度与体积的盐酸，塞入三孔塞中，打开阀门连通大气后关闭；
（6）挤压胶头，将酸一次性加入锥形瓶中，立即观察U形管中指示液柱随时间变化情况并记录。
以酸液体积-酸液浓度-铁炭质量比-环境温度-振荡操作的顺序进行变量探究，在探究某一条件的影响时控制其他变量，记录时间、液注高度以及锥形瓶内的反应现象。
3实验结果与分析
3.1酸液体积对反应的影响
在20℃的环境温度下，取5.0g还原铁粉、0.5g活性炭粉，加入酸液后不振荡。选取0.5mol/L的盐酸溶液，设定不同体积，探究酸液体积对反应的影响。实验数据及现象如表2及图2。
由表2、图2可以看出，随着酸量增加，指示液柱外排速率增大、时间延长、现象明显。为使加入的酸液与固体粉末充分接触但又不浸没固体而隔绝空气，2.0mL的酸量较合适。此时固体粉末呈现湿润但不浸泡的状态，体系中的固、液、气物质均能较好地接触。
3.2酸液浓度对反应的影响
在20℃的环境温度下，取5.0g还原铁粉、0.5g活性炭粉，加入酸液后不振荡。配制不同浓度的盐酸以探究酸液浓度对反应的影响，控制盐酸体积为2.0mL。实验数据及现象如表3及图3所示。
由表3、图3可以看出，当盐酸浓度小于0.01mol/L时，析氢腐蚀和吸氧腐蚀的现象均不明显。析氢腐蚀现象弱是因为反应物H+浓度小，盐酸溶液的酸度低也意味着离子浓度低，弱酸性条件下吸氧腐蚀现象也不明显。随着酸度的提高，指示液柱外排时间增长，析氢腐蚀现象变得明显。若盐酸浓度高于3mol/L，则在一定时间内基本观察不到液柱倒吸现象。这是由于强酸性溶液中溶解氧浓度很小[6]，吸氧腐蚀的发生受到阻碍。总的来说，盐酸浓度在0.1～2mol/L的范围内时，析氢腐蚀和吸氧腐蚀的现象均明显。
石油机械的腐蚀，增加了石油开采的风险性，而且一旦石油机械出现腐蚀的问题，就会降低整体生产的效率，无法保障石油生产的过程。机械腐蚀的问题，逐渐成为石油开采中的重要问题，直接降低了石油生产的安全性，不仅增加机械的运行负担，更是潜在效益风险，必须有效的治理机械腐蚀问题，才能完善石油机械的生产过程。
1石油机械的腐蚀表现
石油机械的腐蚀表现有：（1）局部腐蚀，不均匀的分布在石油机械上，腐蚀的面积小，但是腐蚀点的破坏性强，导致石油设备丧失性能，影响到石油机械系统的运行过程；（2）全面腐蚀，具有均匀的特征，石油机械腐蚀中，主要是以全面腐蚀为主，表层腐蚀面积大，相对局部腐蚀而言，全面腐蚀的破坏程度低，及时发现后实行防腐蚀处理，避免影响石油机械的外观表现，同时抑制机械腐蚀的发展，降低石油机械设备的安全性。
2石油机械的腐蚀原因
2.1硫化物腐蚀
石油机械运行中，面临着硫化物的腐蚀干扰，再加上原油本身含有的硫化物，加剧了机械腐蚀的速度[1]。硫化物与水反应，产生酸性的硫化氢物质，具有还原性特征，依附在石油机械的表层并腐蚀。
2.2多硫化物腐蚀
多硫化物在石油机械内，一旦发生腐蚀，就会产生多种硫化物，导致石油机械进入不稳定的运行环境中。多硫化物腐蚀后的石油机械，暴露在空气中，开始发生空气氧化，加速了腐蚀的速度，不利于石油机械的正常运行，腐蚀部分的损害会越来越严重。
2.3环烷酸腐蚀
石油内，含有诸多环丙酸物质，环丙酸属于有机酸，化学特征明显，与石油机械接触后，特别是铁质材料的机械设备，会发生严重的腐蚀破坏。环丙酸对石油机械的腐蚀破坏，增加了石油设备的风险，导致石油机械处于高风险的运行过程内，随时都会出现危险。
3石油机械的防腐蚀措施
3.1推行抗腐蚀材料
石油机械内，积极采用具有防腐蚀功能的材料，如沥青、瓷漆等，实现外层的腐蚀[2]。一般情况下，石油机械在选择材料时，都会注重防腐蚀性能。例如：聚氨酯防腐涂料，100%固体含量，其属于防腐性能比较好的涂料，能够稳定的附着在机械材料的表面，提高机械的耐磨性，降低腐蚀的发生机率，此类涂料的固化性能比较好，能够在短时间内起到防腐保护的作用，直接喷涂在石油机械的表面，不会出现挥发、燃烧的问题，属于一类安全的防腐蚀材料。
3.2选择优质设备
现在石油行业内，在选用石油机械设备时，主要采用优质的设备，根据石油机械的需求，采用具有防腐蚀功能的材料，或者采取机械设备改造的方法，以便达到石油机械防腐蚀的要求。优质设备的应用，用于强化机械的抗腐蚀性能，可以在石油机械的原材料方面，提倡防腐蚀思想，例如：选用抗酸性、抗氧化的原材料，维护石油机械的可靠性，进而解决防腐蚀的问题。
3.3表面抗腐蚀
石油机械的表面抗腐蚀，是非常重要的一项工作，需要在各个石油机械的表面，涂抹抗腐蚀的材料。石油机械表面抗腐蚀材料的种类比较多，在机械实践的过程中，选择防腐性能较好的材料[3]。常用的表面抗腐蚀材料有：环保耐酸防腐涂料、无机聚合物防腐涂料，此类材料，能够明显的抵御酸性、腐蚀等破坏，强化石油机械的防腐特性。除此以外，石油机械表面抗腐蚀涂料内，还包括无机聚合物，用于防止石油原油内的金属氧化物，保护好石油机械的运行。
3.4电镀抗腐蚀
石油机械运行内，电镀抗腐蚀的核心是，在石油机械的表层，采取加镀的方法，在表层构建具有抗腐蚀功能的金属层。石油机械选择电镀抗腐蚀方法时，为了预防石油原油内的腐蚀干扰，应该将电镀金属层，接触机械的表面，一方面降低原油内酸性物质的腐蚀性，另一方面避免石油机械出现腐蚀。电镀腐蚀方法，重视石油机械腐蚀的实质，在根本上强调防腐蚀的重要性，为石油机械防腐蚀，营造良好的环境。
3.5电化学防腐
石油机械中的电化学腐蚀，利用加电流的方法，提高石油机械的抗腐蚀能力。石油机械的腐蚀调查中，电子转移，是引起腐蚀的一项原因，应该采用电化学防腐的方法解决[4]。如果石油机械表面具有充足的电流，就会降低腐蚀的作用力。电化学防腐时，可以配合具有抗腐蚀能力的化学涂料，保护好石油机械的表层，按照电化学防腐的要求，灵活的涂抹化学涂料，增加电流量，在整体上实现机械防腐。
3.6缓蚀剂防腐
缓蚀剂是石油机械防腐的外加材料，缓蚀剂接入到石油内，促使石油机械的表层，自主发生化学反应。缓蚀剂的抗腐蚀能力很强，其可提高石油机械表层的稳定性，而且缓蚀剂的实践性强，能够全面实现防腐蚀。