淺談堿度及鈣硬度對循環水系統腐蝕的影響

武江波+任虎+劉強+楊德志

摘 要：公用循環水站將處理后的母液水作為補充水時，循環水系統腐蝕相對比較嚴重。以循環水站正常加氯氣或者其他殺菌劑為前提，通過對比分析不同含量總堿度和鈣硬度對循環系統腐蝕的影響。以賴茲鈉指數為理論依據，得出循環水鈣硬度和堿度均值都在125 mg/L時，系統呈腐蝕嚴重趨勢，鈣硬度和堿度都超過300 mg/L時，系統處于相對比較穩定的狀態。

關鍵詞：總堿度 鈣硬度 腐蝕

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（b）-0105-02

Abstract： When the treated water is treated as supplementary water， the corrosion of circulating water system is relatively serious. On the basis of the normal addition of chlorine or other fungicides， the effects of different concentrations of alkalinity and calcium hardness on the corrosion of the circulating system were analyzed. With Rytz sodium index as the theory basis， the circulating water calcium hardness and basicity in the mean 125 mg/L， a serious corrosion tendency， calcium hardness and basicity of more than 300 mg/L when the system is in a relatively stable state.

Key Words： Total alkalinity； Calcium hardness； Corrosion

北元化工集團在生產聚氯乙烯樹脂的過程中產生大量的離心母液水。為了減少環保壓力，為了提高經濟效益，公司將其收處理后回用到循環水站。在實際運行過程中發現循環水系統腐蝕嚴重。在確定基本操作及指標控制的前提下，通過對比循環水不同含量的總堿度和鈣硬度對循環水系統腐蝕的影響。

表1鈣硬和堿度在控制在指標范圍內，但數值比較低，鐵離子超標嚴重。循環水中鐵離子的來源有以下幾個方面：（1）來自補水；（2）循環水系統腐蝕；（3）其他含鐵離子物質泄漏進入循環水。通過聚合工段排查確認無泄漏，所以第3項“其他含鐵離子物質泄漏”可以排除。以各項指標的平均值計算，循環水濃縮倍數按3計算，由表1可以算出因補水造成循環水含鐵量為0.577 5 mg/L，因腐蝕造成循環水含鐵量為1.302 5 mg/L。由表2可以算出因補水造成循環水含鐵量為 0.498 75 mg/L，因腐蝕造成循環水含鐵量為 0.106 mg/L。與表1相比，表2中鈣硬度高了156.7%，總堿度高了227.77%，因腐蝕鐵離子下降86.83%。鈣硬度與總堿度之和高了190.77%，達到656.571 1 mg/L。

堿度是指水中所含能與強酸發生中和作用的全部物質，水中堿度主要由三類物質組成：強堿，弱堿，強堿弱酸鹽。循環水堿度可以表示為M=2[CO32-]+[HCO3-]+[OH-][2]，由于HCO3-和OH-反應，即HCO3-和OH-不可以共存。由于循環水pH控制在8.3～8.8之間，所以循環水總堿度：M=2[CO32-]+[OH-]。循環水PH保持穩定。堿度的增加主要是CO32-的增加。同時循環水中Ca2+量增加明顯，是否會導致CaCO3結垢，產生詬下腐蝕？通過賴茲納指數即穩定指數IR來判斷碳酸鈣穩定性：IR=2pHs-pHa>7.5時水質呈嚴重腐蝕趨勢；IR=2pHs-pHa=6-7.5時水質呈腐蝕趨勢；IR=2pHs-pHa≈6時水質呈穩定狀態；IR=2pHs-pHa=3.7-6時水質呈結垢趨勢。pHs=9.3+A+B-C-D。其中pHs表示理論碳酸鈣溶解平衡飽和pH值，pHa為測量pH值，A表示離子強度系數，B表示水溫系數，C表示鈣離子濃度系數，D表示堿度系數。循環水在運行過程中電導，pH值和溫度變化不明顯，離子強度以循環水電導值來代替取值1 000 μS/cm，pH值為8.5，循環水水溫以15 ℃，查表[1]計算的：電導值1 000 μS/cm時離子強度系數為0.2，15 ℃時水溫系數為2.34，鈣離子濃度118 mg/L時鈣離子濃度系數為1.63，鈣離子濃度302 mg/L時鈣離子濃度系數為2.05，總堿度108 mg/L時總堿度系數為2，總堿度為355 mg/L時總堿度系數為2.5。

pHs1=9.3+0.2+2.34-1.63-2=8.21，IR1=8.21×2-8.5=7.92

pHs2=9.3+0.2+2.34-2.05-2.5=7.29，IR2=7.29×2-8.5=6.08

計算結垢可以看出pHs1即總堿度和鈣離子低時循環水處于嚴重腐蝕狀態，pHs2即總堿度和鈣離子較高時循環水基本處于穩定狀態。

結語

循環水鈣硬度以及堿度指標在工藝要求的范圍內，但總量較小時碳酸鈣飽和常數顯示水質呈腐蝕嚴重趨勢，所以腐蝕比較嚴重。

建議循環水總堿度和鈣硬度較小時，加入碳酸氫鈣溶液或者其他助劑，提高循環水鈣離子以及總堿度，可以達到有效降低循環水系統的腐蝕。

參考文獻

[1] 胡艷華，酈和生.Ca2+濃度和堿度對循環水結垢和腐蝕的影響[J].石化技術，2012（2）：9-11.

[2] 龍荷云.循環冷卻水處理[M].江蘇科學技術出版社，1984.