热电厂中水处理回用对设备腐蚀的影响分析

引言

在水资源短缺与环保要求趋严的双重背景下，热电厂积极推进中水处理回用，以实现节水减排目标。然而，中水水质成分复杂，含有多种离子、有机物及微生物，回用于热电厂生产系统后，易对设备产生腐蚀作用。设备腐蚀不仅缩短设备使用寿命，增加维护成本，还可能引发生产安全事故，影响热电厂的稳定运行。因此，深入分析中水处理回用对设备腐蚀的影响，探究有效的防护策略，对热电厂可持续发展具有重要意义。

一、热电厂中水处理回用现状与设备腐蚀概况

（一）中水处理回用应用场景

热电厂中水主要用于循环冷却系统、脱硫工艺用水、厂区杂用水等。循环冷却系统对水质要求低，可使用初步处理的中水；脱硫工艺用水对酸碱度有要求，适当处理的中水可满足；厂区杂用水如绿化灌溉、道路冲洗，简单处理后即可回用。

（二）设备腐蚀常见现象

热电厂中水回用导致循环冷却水系统管道、换热器，脱硫设备塔体、喷淋管道等部位腐蚀明显。腐蚀形式包括均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和微生物腐蚀等。循环冷却水系统中，管道内壁出现点蚀坑，换热器管束因缝隙腐蚀泄漏；脱硫设备因介质腐蚀性和磨损性，出现塔体壁厚减薄、喷淋管道穿孔等问题，影响设备运行。

（三）腐蚀危害与经济损失

设备腐蚀增加维修频率，延长停机检修时间，降低生产效率。频繁更换损坏部件，增加采购和维护成本。部分热电厂每年需额外支出数百万元用于设备维修和更换，停机造成的发电量损失也不小。腐蚀产物可能影响水质，加剧设备损坏。

二、中水处理回用引发设备腐蚀的机理分析

（一）化学腐蚀机理

酸性腐蚀：中水中若含有较高浓度的碳酸、硫酸等酸性物质，或 pH值偏低，会与金属表面发生化学反应，使金属溶解。例如，铁在酸性环境下发生析氢腐蚀，铁原子失去电子变为亚铁离子进入溶液，同时产生氢气。

碱性腐蚀：当水中氢氧根离子浓度过高时，会对某些金属如铝、锌等产生腐蚀作用。碱性条件下，金属表面的氧化膜可能被破坏，导致金属基体直接与介质接触，加速腐蚀进程。

（二）电化学腐蚀机理

中水中存在多种阴阳离子，构成了电解质溶液环境。当设备金属表面存在电位差时，就会形成微电池，发生电化学腐蚀。例如，金属表面的杂质、缺陷部位与基体之间存在电位差异，成为微电池的阳极和阴极，阳极金属不断失去电子被腐蚀，而阴极则发生还原反应。

（三）微生物腐蚀机理

中水中富含微生物所需的营养物质，为微生物生长繁殖提供了条件。微生物在设备表面附着形成生物膜，生物膜内部的微生物代谢活动会改变局部环境的酸碱度和氧化还原电位，促进金属的腐蚀。例如，硫酸盐还原菌在厌氧条件下将硫酸盐还原为硫化氢，硫化氢与金属反应生成金属硫化物，加速金属腐蚀。

三、影响中水处理回用设备腐蚀的关键因素

（一）水质成分的影响

离子浓度：中水中的氯离子、硫酸根离子等具有较强的腐蚀性。氯离子半径小、穿透能力强，易破坏金属表面的钝化膜，引发点蚀；硫酸根离子会加速金属的电化学腐蚀过程，增加腐蚀速率。此外，硬度离子浓度过高，会在设备表面结垢，垢下易发生缝隙腐蚀。

有机物含量：中水中的有机物会吸附在金属表面，形成有机膜，影响金属表面的传质过程，同时为微生物生长提供营养物质，间接促进微生物腐蚀。部分有机物还可能与金属发生络合反应，降低金属的耐腐蚀性。

（二）运行工况的影响

温度与流速：温度升高会加速化学反应速率，使腐蚀速度加快。在循环冷却水系统中，随着水温上升，金属的腐蚀电位降低，腐蚀倾向增大。水流速度对腐蚀也有双重影响，适当的流速可减少污垢沉积，降低垢下腐蚀风险，但流速过高会加剧冲刷腐蚀，使金属表面的保护膜被破坏。

pH 值与溶解氧： p H 值直接影响腐蚀的化学平衡，不同金属在不同 p H 值环境下的腐蚀行为不同。溶解氧是发生吸氧腐蚀的必要条件，水中溶解氧含量越高，金属的吸氧腐蚀速度越快。但在某些情况下，适量的溶解氧可在金属表面形成氧化膜，起到一定的保护作用。

（三）设备材质与结构的影响

不同材质的金属耐腐蚀性存在差异。例如，不锈钢耐氯离子腐蚀能力较强，而碳钢在含氯离子的环境中易发生点蚀。设备的结构设计也会影响腐蚀情况，存在死角、缝隙的部位易造成介质滞留，形成局部腐蚀环境；不合理的焊接工艺会导致焊缝处产生应力集中，加速腐蚀进程。

四、中水处理回用设备腐蚀案例分析

某热电厂将中水回用于循环冷却水系统后，发现碳钢材质的管道在运行半年后出现大量点蚀坑。经分析，中水中氯离子浓度高达 3 0 0 m g / L ，远超循环水系统对氯离子的控制标准（通常要求小于 2 5 0 m g / L ）。同时，循环水的 pH 值波动较大，在酸性条件下，氯离子破坏管道表面的钝化膜，引发点蚀。此外，水流速度较低，导致污垢在管道内壁沉积，垢下腐蚀加剧。

五、中水处理回用设备腐蚀防护策略

（一）优化中水处理工艺

深度脱盐处理：采用反渗透、离子交换等技术，降低中水中的盐分含量，尤其是氯离子、硫酸根离子等腐蚀性离子浓度。通过深度脱盐，可有效减少化学腐蚀和电化学腐蚀的发生。

微生物控制：在中水处理过程中，增加杀菌消毒环节，采用紫外线杀菌、投加杀菌剂等方式，抑制微生物生长。同时，定期对中水储存设施和输送管道进行清洗和消毒，防止微生物滋生和生物膜形成。

（二）合理选择设备材质与优化结构设计

材质升级：根据中水水质和回用场景，选择耐腐蚀性强的材料。如在循环冷却水系统中，可采用不锈钢、钛材等替代碳钢；脱硫设备可选用高合金钢或衬胶、衬塑等防腐材料，提高设备的耐腐蚀性能。

结构优化：避免设备结构中出现死角和缝隙，优化管道布置，减少介质滞留区域。在焊接过程中，采用合理的焊接工艺，保证焊缝质量，消除应力集中，降低腐蚀风险。

（三）运行管理与维护措施

水质监测与调控：建立完善的水质监测体系，实时监测中水和系统内水质的关键指标，如 值、氯离子浓度、溶解氧等。根据水质变化及时调整水处理工艺参数，投加缓蚀阻垢剂、杀菌剂等药剂，维持水质稳定。

定期检查与维护：制定设备定期检查制度，对易腐蚀部位进行重点检测，及时发现和处理腐蚀隐患。定期对设备进行清洗、防腐涂层修补等维护工作，延长设备使用寿命。

结论

热电厂中水处理回用对设备腐蚀的影响受水质成分、运行工况、设备材质与结构等多种因素综合作用。深入了解腐蚀机理，准确把握关键影响因素，结合实际案例分析腐蚀问题，采取优化中水处理工艺、合理选择设备材质、加强运行管理与维护等针对性防护策略，可有效降低设备腐蚀风险。在推进中水回用的过程中，热电厂需持续关注设备腐蚀情况，不断优化防护措施，确保生产系统安全稳定运行，实现节水减排与设备安全的平衡发展。

参考文献

[1] 周怀官 . 热电厂化学水处理设备存在的问题及改进措施 [J]. 水上安全 ,2024,(02):139-141.

[2] 张影 , 刘君泰 . 亳州市中水回用规划探讨 [J]. 四川水泥 ,2019,(05):341.

[3] 江程斌 . 中水回用于热电厂的水处理技术研究 [D]. 西南交通大学 ,2015.