濱海電廠凝汽器陰極保護數(shù)值仿真研究.pdf

1、隨著我國淡水資源的緊缺，沿海地區(qū)電廠主要用海水作為發(fā)電機組重要輔機凝汽器的冷卻介質(zhì)，海水具有較強的腐蝕性，容易導(dǎo)致凝汽器腐蝕而失效，嚴(yán)重危害其正常運行。凝汽器常用的腐蝕防護方法有外加電流陰極保護法和犧牲陽極保護法。在實際運行中，犧牲陽極消耗速度快，表面易結(jié)垢，從而影響陽極的性能。但傳統(tǒng)外加電流陰極保護設(shè)計中，主要依據(jù)工程實踐經(jīng)驗和平均電流密度進(jìn)行設(shè)計。凝汽器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實際運行中容易出現(xiàn)被保護結(jié)構(gòu)表面電位分布不均勻，甚至出現(xiàn)欠保護或過保護

2、及析氫現(xiàn)象。近些年來，隨著計算機的普及，數(shù)值模擬技術(shù)成為濱海電廠凝汽器陰極保護設(shè)計有利的工具。
　　本文針對濱海電廠凝汽器的腐蝕狀況，分析了凝汽器腐蝕影響因素，重點考慮了溫度和電導(dǎo)率兩種因素，對凝汽器水室和管束材料在不同溫度和電導(dǎo)率下分別進(jìn)行極化曲線測量和分析，通過對實測極化曲線進(jìn)行曲線擬合得到數(shù)值仿真軟件中邊界條件的腐蝕電化學(xué)參數(shù)。依據(jù)穩(wěn)流電場理論和歐姆定律對凝汽器陰極保護系統(tǒng)控制方程進(jìn)行推導(dǎo)，并且結(jié)合實際腐蝕環(huán)境和電化學(xué)腐蝕動

3、力學(xué)原理確定了更加貼合實際的陰極保護系統(tǒng)控制方程的邊界條件。根據(jù)相似論與因次分析理論的觀點建立了凝汽器縮比物理試驗?zāi)Ｐ秃完帢O保護系統(tǒng)實驗平臺，采用實測陰極保護表面電位方法對凝汽器陰極保護數(shù)值模擬的可靠性進(jìn)行驗證。論文采用仿真軟件重點研究了輔助陽極輸出電位、輔助陽極位置、尺寸、數(shù)量、冷卻水電導(dǎo)率及溫度對凝汽器陰極保護電位分布的影響。最后以實際濱海電廠凝汽器為對象，建立與實際尺寸大小相當(dāng)?shù)暮喕Ｐ?，并利用仿真軟件COMSOL參數(shù)化掃描功能來

4、最終確定最佳陰極保護方案。通過以上研究可以得到如下結(jié)論:
　　(1)通過對比數(shù)值模擬和實驗實測電位值，兩者之間最大誤差是2.65％，最小誤差是0.92％，平均誤差在3％以內(nèi)。從誤差結(jié)果分析看，兩者之間誤差能夠控制在3％以內(nèi)，說明仿真結(jié)果是可靠的，驗證了所建模型的正確性和數(shù)值計算方法的可靠性，既為凝汽器陰極保護設(shè)計提供理論依據(jù)，又可成為了評估現(xiàn)有陰極保護系統(tǒng)的有效手段。
　　(2)通過分別改變輔助陽極輸出電位、位置、尺寸及數(shù)量

5、、冷卻水電導(dǎo)率、溫度等影響凝汽器陰極保護數(shù)值模擬電位分布的因素，可以確定輔助陽極合理輸出電位范圍在-1.0V到-1.2V之間，輔助陽極與中心距離70mm處為合理位置，即可以保證水室可以得到完全保護，又能減少鈦管發(fā)生氫脆。
　　3、當(dāng)應(yīng)用最優(yōu)化輔助陽極輸出電位E=-1V、輔助陽極直徑D=50mm及輔助陽極長度H=50mm時，碳鋼水室表面電位范圍在-765.68mV到-795.75mV之間，鈦管內(nèi)表面電位范圍在-784.1mV到-25