電廠專用緩蝕阻垢劑TH-604的性能研究及應用

田忠偉 ，賀茂才，李 翠 ，高燦柱

(1. 山東省泰和水處理有限公司, 山東 棗莊 277100； 2. 山東大學環境科學與工程學院，山東 濟南 250100)

火電一直是中國電力生產的主體,超過 75 %的發電能力由燃煤機組提供。全國有1 000多個火電廠，分布在全國各個地區。火力發電過程中循環冷卻水的結垢和腐蝕問題非常普遍，必須通過投加緩蝕阻垢劑來進行控制[1,2]。針對火電廠循環冷卻水系統的特點，為滿足市場的應用需要，同時使產品的應用更有針對性，本課題組經多次試驗和現場應用，研制了電廠專用緩蝕阻垢劑 TH-604，并實現了工業化生產、銷售和應用[2-4]。

因此，對電廠專用緩蝕阻垢劑TH-604的性能和應用進行了深入研究。考察了不同藥劑濃度下TH-604、ATMP、HEDP、PAA和HPMA的靜態碳酸鈣阻垢率（國標GB/T 16632-2008），通過與常規緩蝕阻垢劑進行對比，來說明TH-604優異的阻垢性能[5]。參照標準Q/SY 126-2007，考察了TH-604的硫酸鈣阻垢性能[6]。還參照GB/T 18175-2000標準分別考察了TH-604對碳鋼和銅材質的緩蝕效果[7]。此外，通過在吉林一家電廠進行現場應用，系統運行正常，證明了TH-604在電廠循環冷卻水中具有良好的阻垢和緩蝕效果。

1 阻垢劑的組成

TH-604由有機膦酸、聚羧酸、碳鋼緩蝕劑及銅緩蝕劑組成，對水中的碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣等均有很好的螯合分散作用，并且利用有機膦酸鹽和緩蝕劑在金屬表面形成的保護膜起到緩蝕作用對碳鋼、銅具有良好的緩蝕效果[4,8]。TH-604主要用于循環冷卻水系統的緩蝕阻垢，如電廠、化工廠、石化、鋼鐵等，其緩蝕效果好、阻垢力強，可實現高濃縮倍率下運行，技術指標符合DL/806-2002標準。

2 實驗部分

2.1 材料與儀器

試驗用NaHCO3、Na2SO4、CaCl2、MgSO4、NaCl、EDTA-Na2、濃鹽酸等試劑均為分析級；水為二次反滲透水；

阻垢緩蝕劑TH-604（40%）、ATMP（50%）、HEDP（50%）、PAA（40%）、HPMA（48%）均為山東省泰和水處理有限公司產品；

腐蝕試驗儀器為江蘇高郵儀器廠RCC-I型旋轉掛片腐蝕測定儀。

2.2 試驗方法

靜態碳酸鈣阻垢試驗參考GB/T 16632-2008《水處理劑阻垢性能的測定-碳酸鈣沉積法》，通過投加一系列濃度的TH-604、ATMP、HEDP、PAA和HPMA，來考察相同濃度下5種藥劑的阻垢效果。

TH-604的硫酸鈣阻垢梯度試驗方法參照Q/SY 126-2007《油田水處理用緩蝕阻垢劑技術要求》。

緩蝕試驗方法參照GB/T18175-2000《水處理劑緩蝕性能測定－旋轉掛片法》；掛片分別為A3碳鋼、銅材質兩種；將已稱量的金屬試片分別掛入加緩蝕劑的試驗介質中，在規定條件下浸泡到一定的時間，然后取出試片，經清洗干燥處理后稱量，根據試片的質量損失分別計算出腐蝕速率。

2.3 阻垢試驗

2.3.1 靜態碳酸鈣阻垢試驗

TH-604、ATMP、HEDP、PAA和HPMA的靜態碳酸鈣阻垢試驗參考GB/T 16632-2008。考察相同加藥濃度下5種藥劑的阻垢率，其加藥梯度分別為1、2、3、4、5 mg/L(干基)。

根據表1的結果可知：5種產品中，TH-604的靜態阻碳酸鈣垢性能最好，在同一加藥濃度下均高于HEDP、ATMP、PAA和HPMA的靜態阻垢率。此外TH-604的磷含量低，僅為HEDP或ATMP的二分之一，符合低磷環保的要求。之后通過阻硫酸鈣垢試驗評價TH-604的阻垢效果。2.3.2 硫酸鈣阻垢梯度試驗

TH-604的阻硫酸酸鈣垢試驗參照標準Q/SY 126-2007。加藥梯度為5、10、20、30、40 mg/L，來考察TH-604的阻硫酸鈣垢效果(圖1)。

圖1 靜態阻垢試驗Fig.1 Results of static scale inhibition test

由圖2可知：即使使用對藥劑的阻硫酸鈣垢性能要求較高的Q/SY 126-2007標準進行評價，TH-604仍具有較好的阻硫酸鈣垢效果。隨加藥量的增加，其阻垢率上升。在加藥量為30 mg/L時，其硫酸鈣阻垢率為91.8%，超過標準要求值（≥90%）。這說明TH-604對于抑制結構致密、難以清除的硫酸鈣垢具有良好的效果[9]。

圖2 硫酸鈣阻垢試驗Fig.2 Results of calcium sulfate scale inhibition test

2.4 緩蝕試驗

參照GB/T 18175-2000《水處理劑緩蝕性能測定－旋轉掛片法》，分別進行碳鋼和銅掛片腐蝕試驗。

試驗條件：溫度（50±1）℃，旋轉掛片，試片材質為A3碳鋼和銅材質，面積為28 cm2，轉速90 r/min，試驗時間72 h，試片不經預膜處理，試驗水為循環水的配水。

TH-604的緩蝕試驗按循環水的配水一次性加藥20 mg/L，其水質指標如表1。

試驗條件：溫度（50±1）℃，旋轉掛片，試片材質為A3碳鋼和銅材質，面積為28 cm2，轉速90

r/min，試驗時間72 h，試片不經預膜處理，試驗水為循環水的配水。

表1 配水水質分析Table 1 Detection results of preparing water

水質分析結果表明該電廠專用水質易結垢，且容易引起垢下腐蝕[4]。其緩蝕試驗結果如表2所示：TH-604對碳鋼、銅材質的腐蝕速率分別為0.037 9、0.002 0 mm/a，完全符合國家標準GB50050-2007的要求（碳鋼＜0.075 mm/a，銅材質＜0.005 mm/a），并且其腐蝕速率遠低于國家標準要求。此結果說明：對于電廠循環水，TH-604對碳鋼、銅材質均具有良好的緩蝕效果。

表2 TH-604對碳鋼和銅的緩蝕試驗結果Table 2 Corrosion results of TH-604 for carbon steel and copper

3 現場應用

水處理藥劑的使用效果和循環水的現場運行條件密切相關。由于TH-604藥劑對電廠循環水的阻垢和緩蝕效果明顯。因此，在吉林一家電廠進行了現場應用，該廠補充水水質分析結果如表 3，循環冷卻水濃縮 3倍。對系統投加TH-604，并經過長時間的現場監測，循環水加藥量為 20 mg/L，循環水中有機磷控制在約2.0~4.0 mg/L之間。

表3 補充水水質分析Table 3 Water quality analysis of feeding water

其緩蝕試驗結果如表4，通過試驗可知：TH-604現場應用6個月，電廠運行情況良好。檢修發現循環水管道及凝汽器管壁狀況良好，循環水池懸掛的碳鋼和銅掛片表面光滑，無明顯腐蝕和結垢現象，其腐蝕速率分別為 0.048 4、0.002 2 mm/a，符合GB50050-2007的要求。

表4 TH-604對碳鋼和銅的緩蝕試驗結果Table 4 Corrosion results of TH-604 for carbon steel and copper on site

4 結 論

(1) 與ATMP、HEDP、PAA和HPMA相比，在同一加藥濃度下，TH-604的阻碳酸鈣效率最高。TH-604的加藥濃度為5 mg/L時的碳酸鈣阻垢率為63.67%。

(2) TH-604具有良好的阻硫酸鈣效果，參照標準 Q/SY 126-2007，TH-604的阻硫酸鈣垢率為91.8%，符合標準要求。

(3) 通過TH-604緩蝕性能試驗說明TH-604對電廠循環水的碳鋼、銅材質具有良好的緩蝕效果，其腐蝕速率分別為0.037 9、0.002 0 mm/a，均符合GB50050-2007要求。

(4) 通過在東北地區一電廠的現場應用6個月，證明TH-604對電廠循環水系統具有良好的緩蝕和阻垢效果。補充水濃縮3倍以上，達到硬水而不結垢；其腐蝕速率為 0.048 4、0.002 2 mm/a，符合GB50050-2007的要求。

這對于解決使用區域非常廣泛的電廠循環冷卻水的腐蝕和結垢問題，具有重要的經濟和環境效益。

［1］ 于良春,林峰. 中國發電能源結構與電力生產可持續性分析[J].山東社會科學, 2006(1): 92-95.

［2］ 鄭書忠.循環冷卻水水質及水處理劑標準應用指南[M]. 北京:化學工業出版社, 2003.

［3］中華人民共和國建設部.GB 50050-2007《工業循環冷卻水處理設計規范》[S]. 北京: 中國計劃出版社出版,2008.

［4］ 周本省.工業水處理技術 [M]. 第二版. 北京:化學工業出版社,2002.

［5］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局/中國國家標準化委員會.GB/T 16632-2008《水處理劑阻垢性能的測定》[S]. 北京: 中國標準出版社出版,2008:1-3.

［6］中國石油天然氣集團公司. Q/SY 126-2007《油田水處理用緩蝕阻垢劑技術要求》[S]. 北京:石油工業出版社, 2000:1-6.

［7］國家質量技術監督局.GB/T18175-2000《水處理劑緩蝕性能的測定-旋轉掛片法》[S]. 北京, 2000:7-12.

［8］國家電力公司熱工研究院.DL/T 806-2002《火力發電廠循環冷卻水用阻垢緩蝕劑》[S]. 陜西, 2002:1-6.

［9］ 王兵,李長俊,廖柯熹,等.管道結垢原因分析及常用除垢方法[J].油氣儲運, 2008, 27(2):59-61.