电厂循环水处理药剂的应用

张艳兵

【摘 要】电厂循环冷却水处理过程中主要存在着结垢与腐蚀两大问题，而这些问题在高碱、高硬、高浓缩倍数下运行时则更为突出。通过现场监测试验与三年来的现场应用实践证明，该药剂完全可以满足现场运行的要求。

【关键词】循环水；凝汽器；结垢；腐蚀

火力发电厂作为用水大户，在循环冷却水处理过程中，主要存在着结垢与腐蚀的问题，而这些问题在高碱、高硬、高浓缩倍数下运行，则问题更为严重。凝汽器铜管腐蚀是火力发电厂普遍存在的问题。

1 试验室试验

1.1 水质类型分析

在试验前，利用RSI稳定指数对水质加以判断，以助于水处理药剂配方的选择。计算结果见表。

表1 RSI稳定指数

注：S为严重结垢.

从表1可明显看出，该电厂补水在浓缩倍数3.0以上时结垢趋势极强，且在高温侧结垢更为严重，所选药剂配方必须有良好的阻垢性能；另外，随着浓缩倍数的提高，腐蚀性离子的增加和微生物的富集，其腐蚀性也不容忽视。在电厂中，尤其要考虑凝汽器铜材的腐蚀问题。所以，在试验过程中要兼顾腐蚀和结垢两方面的因素。

1.2 静态阻垢

各种阻垢剂添加到冷却水中，阻垢剂通过絡合、分散和晶格畸变等作用来控制结垢的形成。络合作用的结果是使得成垢离子与络合剂作用生成稳定的络合物，从而阻止其与成垢阴离子的接触，以使成垢的机率大大下降；分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚，从而可阻止垢的生长：晶格扭曲作用的结果是阻止成垢粒子在其规则的晶格点阵上排列，从而使所生成的污垢松软，易被水流冲刷而带走。若水中保留的钙离子浓度越高，则阻垢效果就好，反之，则阻垢效果就差。

1.3 静态腐蚀试验

试验条件：水质为现场补水（水质见表1）。试验温度为（50±1）cC，旋转速度为160～180 r/nun，试验时间240h，腐蚀试件为现场换热器铜管加工的铜环，材质为HSn70-1A。

试验方法：试验参考化T行业标准《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》（HG/T 2159-1991）。分别取1800mL试液置于烧杯中，将烧杯放入（50±1）℃的水浴中，试验铜环挂人烧杯中，并且每个试验铜环均不发生碰撞。试验过程中维持水样的体积恒定，利用失重法，计算腐蚀速率。

1.4 动态模拟试验

比较静态试验结果可以看出，所选各配方药剂对现场铜材的缓蚀性能均达到国家规定标准（<0.005 mm/a）；而以膦羧酸共聚物为主剂的水处理配方TS- 51018在阻垢性能方面明显优于其他配方药剂。

1.4.1试验条件

试验用配制水，水质见表4。试验管规格为D25mm×05mm×15mm；流速1.5 m/s；进水温度32℃；出水温度40—45℃：加热蒸汽温度（100±0.3）℃。

1.4.2 试验方法

试验参考化工行业标准《冷却水动态模拟试验方法》（HG/T 2160-1991）进行。首先测定所用药剂在试验水水质中的极限碳酸盐硬度和极限钙硬，当到达极限浓缩倍数后，开启排污。控制系统的浓缩倍数维持在极限浓缩倍数的0.8倍左右，测定在该浓缩倍数下的污垢热阻值。整个试验时间为360h。

动态模拟试验结果见表2。

表2 动态模拟试验腐蚀试验结果

2 现场应用监测试验

为了确保药剂的可靠性，厂方决定利用14机组首先进行工业试验。

工业试验条件：循环水量R为35 000m3/h；温差At为8℃；系统容积为10000m3；换热材质为HSn70-1A；浓缩倍数N为（4.0±0.2）倍。

2.1 试验方法

2.1.1 药剂阻垢性能的判定

电力系统一般以极限碳酸盐硬度作为评定药剂

阻垢性能的方法，即△A=N实际—N碱度<0.2，视为系统稳定运行而无垢物沉积（N实际为实际浓缩倍数，N碱度为碱度浓缩倍数）。由于采取通氯杀菌的方法，故循环水的实际浓缩倍数用Mg2+来判定。所以现场阻垢效果的判定方法为△A=N Mg2+—N碱度<0.2则视为稳定，无垢物沉积。

2.1.2 药剂缓蚀性能的判定

腐蚀监测试件为厂方提供换热器铜管经我院加工后制成铜环，共4枚，经处理并称重后挂入l#冷却塔池。工业试验中TS - 51018的投加质量浓度为12 mg/L。

2.2 试验结果

缓蚀试验结果见表3。

表3 现场监测缓蚀试验结果

3 经济效益

采用化工研究设计院TS系列水处理药剂及技术后，据估算，在高浓缩倍数下运行，较以前浓缩倍数在2倍左右时，一年至少可为厂里节水1.0×l06 m3。现场运行结果表明，该处理方案，保证了生产装置的连续运行，取得了良好的经济和社会效益。

4 结束语

（l）从现场工业试验数据可以看出，我院提供厂方的水处理剂TS -51018阻垢及缓蚀性能可完全满足现场运行要求。在浓缩倍数N= 4.22时，△A数值没有增长趋势，数值远低于电力系统规定的标准△A≤0.2；铜腐蚀率数据也远低于国家规定的≤0.005 mm/a的标准。

（2）目前，对水系统中药剂浓度的检测一般均采用传统的化学方法，这些方法很难直接准确地测出聚合物类阻垢剂的浓度，同时因步骤繁琐不能快速地反应出系统中药剂的实际水平，使药剂的补加滞后，难以保证药剂的浓度处于最佳范围。示踪型水处理药剂，因其聚合物结构中含有示踪基团，在水中药剂的浓度可通过示踪检测迅速而准确获得，能恰到好处地监控加药量，从而使过去难以测定的聚合物类药剂检测成为现实：同时，随着国家对水体含磷量的要求，低磷或无磷水处理药剂是今后的发展趋势，因此研究开发准确和快速对聚合物药剂的检测方法及配套的在线监控系统是十分必要的。这样就避免了传统方法因加药不足造成的腐蚀、结垢或因加药过量造成的浪费，从而保证了药剂应用能获得良好的处理效果。

[责任编辑：许丽]