某廠循環(huán)水阻垢緩蝕劑的評(píng)價(jià)篩選

金志文，鄭敏聰，張 強(qiáng)

(1.吳江污水處理廠，江蘇 蘇州 215200;2.安徽省電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230601)

安徽某中外合資發(fā)電廠一期建設(shè)2×350 MW機(jī)組，于2002年建成投產(chǎn)。機(jī)組采用敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，凝汽器管為316L不銹鋼材質(zhì)，循環(huán)水補(bǔ)水取自合肥臨河集水直接補(bǔ)入冷水塔，通過(guò)投加阻垢緩蝕劑的方法進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理。

隨著循環(huán)水原水的水質(zhì)不斷惡化，以及循環(huán)水高濃縮倍率的運(yùn)行要求，分別對(duì)循環(huán)水的1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)藥劑的阻垢和緩蝕性能進(jìn)行試驗(yàn)、評(píng)價(jià)和篩選，確保循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

1 水質(zhì)評(píng)價(jià)

2011年12月現(xiàn)場(chǎng)取循環(huán)水補(bǔ)水，對(duì)水樣的主要指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)分析，見(jiàn)表1。

利用經(jīng)驗(yàn)公式Puckoricus結(jié)垢指數(shù) (P.S.I.)，判斷水質(zhì)在不同濃縮倍率下的腐蝕和結(jié)垢傾向[1]。根據(jù)不同濃縮倍數(shù)條件下得到的P.S.I.繪制曲線，如圖1所示。

表1 循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)分析

圖1 不同濃縮倍率條件下的P.S.I.

由圖1可知，當(dāng)濃縮倍率K＜1.25時(shí)，澄清池出水為輕微腐蝕型水質(zhì);當(dāng)濃縮倍率K＞1.25時(shí)，水質(zhì)屬于結(jié)垢型水質(zhì)，且結(jié)垢趨勢(shì)隨著濃縮倍數(shù)的提高而加強(qiáng)。

2 阻垢和緩蝕性能評(píng)價(jià)

2.1 阻垢性能評(píng)價(jià)

2.1.1 靜態(tài)阻垢法[2]

水質(zhì)穩(wěn)定劑在投加濃度為10 mg/L和15 mg/L的條件下 (以補(bǔ)水計(jì))，濃縮倍率為3、4、5、6、7的條件下得到的阻垢率，將其繪制成曲線，見(jiàn)圖2和圖3。

靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明，在藥劑投加量分別為10 mg/L和15 mg/L的條件下，2號(hào)藥劑的阻垢性能最好，其中3號(hào)藥劑阻垢性能略優(yōu)于1號(hào)藥劑。

2.1.2 極限碳酸鹽法[3]

試驗(yàn)用水采用循環(huán)水補(bǔ)水，加藥量為10 mg/L，45℃的條件下濃縮，并且監(jiān)測(cè) Ca2+、Cl－和 ΔA(Cl－濃縮倍率－Ca2+濃縮倍率)。由1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)藥劑的極限碳酸鹽試驗(yàn)結(jié)果，繪制成曲線，如圖4所示。

圖4 1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)藥劑極限碳酸鹽試驗(yàn)

由1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)藥劑的極限碳酸鹽阻垢試驗(yàn)，得到結(jié)垢點(diǎn) (ΔA=0.2)的極限碳酸鹽濃縮倍率以及相應(yīng)的極限碳酸鹽堿度，如表2所示。

極限碳酸試驗(yàn)表明，2號(hào)阻垢緩蝕劑的阻垢效果最好，3號(hào)藥劑阻垢性能略優(yōu)于1號(hào)藥劑。

2.2 藥劑緩蝕性能評(píng)價(jià)

2.2.1 旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)[4]

表2 1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)藥劑的極限碳酸鹽試驗(yàn)

采用旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕測(cè)定法，以循環(huán)水補(bǔ)水為試驗(yàn)水質(zhì)，評(píng)價(jià)1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)阻垢緩蝕劑的碳鋼緩蝕性能。試驗(yàn)后碳鋼掛片的表面狀況見(jiàn)圖5～圖7。

對(duì)試驗(yàn)后的碳鋼試片進(jìn)行水洗、酸洗、堿洗、干燥和稱量，計(jì)算碳鋼腐蝕速率F，見(jiàn)表3。

表3 藥劑緩蝕性能試驗(yàn)結(jié)果

旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)表明，碳鋼的腐蝕速率分別為0.160 mm/a、0.037 3 mm/a 和0.063 5 mm/a，1號(hào)藥劑的碳鋼緩蝕速率超過(guò)GB50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

2.2.2 電化學(xué)試驗(yàn)[5]

以現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)水補(bǔ)水為試驗(yàn)水質(zhì)，濃縮4倍條件下，水中1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)藥劑投加濃度均為10 mg/L，評(píng)價(jià)3種不同藥劑對(duì)TP316L不銹鋼材質(zhì)的緩蝕性能。采用CMB 2510腐蝕速度測(cè)量?jī)x，結(jié)合交流阻抗和弱極化技術(shù)，測(cè)定不同條件下的腐蝕速率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 腐蝕速率測(cè)定

電化學(xué)試驗(yàn)表明，TP316L不銹鋼的平均腐蝕速率分別為0.002 16 mm/a、0.001 83 mm/a和0.001 97 mm/a，均達(dá)到GB50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

3 結(jié)論

a. 通過(guò)阻垢劑產(chǎn)品質(zhì)量分析，1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)阻垢緩蝕劑各項(xiàng)指標(biāo)均符合DL/T 806—2002《火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用阻垢緩蝕劑》標(biāo)準(zhǔn)要求。

b. 當(dāng)循環(huán)水濃縮倍率K＜1.25時(shí)，水質(zhì)為輕微腐蝕型水質(zhì);當(dāng)K＞1.25時(shí)，水質(zhì)屬于結(jié)垢型水質(zhì)，且結(jié)垢趨勢(shì)隨著濃縮倍率的提高而增大。

c. 結(jié)合靜態(tài)阻垢試驗(yàn)和極限碳酸鹽試驗(yàn)，2號(hào)藥劑的阻垢性能最好，3號(hào)藥劑總體上略優(yōu)于1號(hào)藥劑。

d. 旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)和電化學(xué)腐蝕速率測(cè)定試驗(yàn)表明，2號(hào)藥劑的緩蝕效果比3號(hào)藥劑好;1號(hào)藥劑的緩蝕效果最差，對(duì)碳鋼的緩蝕效果不符合標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，從安全性及經(jīng)濟(jì)性方面綜合考慮，建議選擇2號(hào)藥劑作為循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定劑，以2010年12月7日所取水樣為基礎(chǔ)，藥劑投加量為10 mg/L時(shí) (以補(bǔ)水計(jì))，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行濃縮倍率宜控制在3.0～3.5倍。

[1]周本省.工業(yè)水處理技術(shù) [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]覃海華，李彩亭，劉 海，等.PASP、PAA與PBTCA阻垢性能的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究 [J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2010，30(11):1 466－1 472.

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[4]李群波，楊春艷，周永璋.M24油井采出液系統(tǒng)的腐蝕行為與緩蝕劑的研究[J].全面腐蝕控制，2010，24(10):45－48.

[5]鄭立群，楊永寬，吳勇華，等.一種交流阻抗和弱極化相結(jié)合的腐蝕速度測(cè)量方法 [J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2006，18(6):45－48.