某厂循环水阻垢缓蚀剂的评价筛选

金志文，郑敏聪，张 强

(1.吴江污水处理厂，江苏 苏州 215200;2.安徽省电力科学研究院，安徽 合肥 230601)

安徽某中外合资发电厂一期建设2×350 MW机组，于2002年建成投产。机组采用敞开式循环冷却水系统，凝汽器管为316L不锈钢材质，循环水补水取自合肥临河集水直接补入冷水塔，通过投加阻垢缓蚀剂的方法进行水质稳定处理。

随着循环水原水的水质不断恶化，以及循环水高浓缩倍率的运行要求，分别对循环水的1号、2号和3号药剂的阻垢和缓蚀性能进行试验、评价和筛选，确保循环水系统经济、安全和稳定运行。

1 水质评价

2011年12月现场取循环水补水，对水样的主要指标进行水质分析，见表1。

利用经验公式Puckoricus结垢指数 (P.S.I.)，判断水质在不同浓缩倍率下的腐蚀和结垢倾向[1]。根据不同浓缩倍数条件下得到的P.S.I.绘制曲线，如图1所示。

表1 循环水补水水质分析

图1 不同浓缩倍率条件下的P.S.I.

由图1可知，当浓缩倍率K＜1.25时，澄清池出水为轻微腐蚀型水质;当浓缩倍率K＞1.25时，水质属于结垢型水质，且结垢趋势随着浓缩倍数的提高而加强。

2 阻垢和缓蚀性能评价

2.1 阻垢性能评价

2.1.1 静态阻垢法[2]

水质稳定剂在投加浓度为10 mg/L和15 mg/L的条件下 (以补水计)，浓缩倍率为3、4、5、6、7的条件下得到的阻垢率，将其绘制成曲线，见图2和图3。

静态试验结果表明，在药剂投加量分别为10 mg/L和15 mg/L的条件下，2号药剂的阻垢性能最好，其中3号药剂阻垢性能略优于1号药剂。

2.1.2 极限碳酸盐法[3]

试验用水采用循环水补水，加药量为10 mg/L，45℃的条件下浓缩，并且监测 Ca2+、Cl－和 ΔA(Cl－浓缩倍率－Ca2+浓缩倍率)。由1号、2号和3号药剂的极限碳酸盐试验结果，绘制成曲线，如图4所示。

图4 1号、2号和3号药剂极限碳酸盐试验

由1号、2号和3号药剂的极限碳酸盐阻垢试验，得到结垢点 (ΔA=0.2)的极限碳酸盐浓缩倍率以及相应的极限碳酸盐碱度，如表2所示。

极限碳酸试验表明，2号阻垢缓蚀剂的阻垢效果最好，3号药剂阻垢性能略优于1号药剂。

2.2 药剂缓蚀性能评价

2.2.1 旋转挂片试验[4]

表2 1号、2号和3号药剂的极限碳酸盐试验

采用旋转挂片腐蚀测定法，以循环水补水为试验水质，评价1号、2号和3号阻垢缓蚀剂的碳钢缓蚀性能。试验后碳钢挂片的表面状况见图5～图7。

对试验后的碳钢试片进行水洗、酸洗、碱洗、干燥和称量，计算碳钢腐蚀速率F，见表3。

表3 药剂缓蚀性能试验结果

旋转挂片试验表明，碳钢的腐蚀速率分别为0.160 mm/a、0.037 3 mm/a 和0.063 5 mm/a，1号药剂的碳钢缓蚀速率超过GB50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》的规定。

2.2.2 电化学试验[5]

以现场循环水补水为试验水质，浓缩4倍条件下，水中1号、2号和3号药剂投加浓度均为10 mg/L，评价3种不同药剂对TP316L不锈钢材质的缓蚀性能。采用CMB 2510腐蚀速度测量仪，结合交流阻抗和弱极化技术，测定不同条件下的腐蚀速率，试验结果见图8。

图8 腐蚀速率测定

电化学试验表明，TP316L不锈钢的平均腐蚀速率分别为0.002 16 mm/a、0.001 83 mm/a和0.001 97 mm/a，均达到GB50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》的规定。

3 结论

a. 通过阻垢剂产品质量分析，1号、2号和3号阻垢缓蚀剂各项指标均符合DL/T 806—2002《火力发电厂循环冷却水用阻垢缓蚀剂》标准要求。

b. 当循环水浓缩倍率K＜1.25时，水质为轻微腐蚀型水质;当K＞1.25时，水质属于结垢型水质，且结垢趋势随着浓缩倍率的提高而增大。

c. 结合静态阻垢试验和极限碳酸盐试验，2号药剂的阻垢性能最好，3号药剂总体上略优于1号药剂。

d. 旋转挂片试验和电化学腐蚀速率测定试验表明，2号药剂的缓蚀效果比3号药剂好;1号药剂的缓蚀效果最差，对碳钢的缓蚀效果不符合标准。

综上所述，从安全性及经济性方面综合考虑，建议选择2号药剂作为循环水系统水质稳定剂，以2010年12月7日所取水样为基础，药剂投加量为10 mg/L时 (以补水计)，现场运行浓缩倍率宜控制在3.0～3.5倍。

[1]周本省.工业水处理技术 [M].北京:化学工业出版社，2002.

[2]覃海华，李彩亭，刘 海，等.PASP、PAA与PBTCA阻垢性能的对比实验研究 [J].中国环境科学，2010，30(11):1 466－1 472.

[3]金志文，张 强，郑敏聪.平圩电厂循环水阻垢剂的评价与运行优化[J].淮海工学院学报，2011，20(1):58－61.

[4]李群波，杨春艳，周永璋.M24油井采出液系统的腐蚀行为与缓蚀剂的研究[J].全面腐蚀控制，2010，24(10):45－48.

[5]郑立群，杨永宽，吴勇华，等.一种交流阻抗和弱极化相结合的腐蚀速度测量方法 [J].腐蚀科学与防护技术，2006，18(6):45－48.