某廠循環(huán)水阻垢緩蝕劑的評價篩選

金志文，鄭敏聰，張 強

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

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

隨著循環(huán)水原水的水質不斷惡化，以及循環(huán)水高濃縮倍率的運行要求，分別對循環(huán)水的1號、2號和3號藥劑的阻垢和緩蝕性能進行試驗、評價和篩選，確保循環(huán)水系統(tǒng)經濟、安全和穩(wěn)定運行。

1 水質評價

2011年12月現(xiàn)場取循環(huán)水補水，對水樣的主要指標進行水質分析，見表1。

利用經驗公式Puckoricus結垢指數(shù) (P.S.I.)，判斷水質在不同濃縮倍率下的腐蝕和結垢傾向[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)水補水水質分析

圖1 不同濃縮倍率條件下的P.S.I.

由圖1可知，當濃縮倍率K＜1.25時，澄清池出水為輕微腐蝕型水質;當濃縮倍率K＞1.25時，水質屬于結垢型水質，且結垢趨勢隨著濃縮倍數(shù)的提高而加強。

2 阻垢和緩蝕性能評價

2.1 阻垢性能評價

2.1.1 靜態(tài)阻垢法[2]

水質穩(wěn)定劑在投加濃度為10 mg/L和15 mg/L的條件下 (以補水計)，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，見圖2和圖3。

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

2.1.2 極限碳酸鹽法[3]

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

圖4 1號、2號和3號藥劑極限碳酸鹽試驗

由1號、2號和3號藥劑的極限碳酸鹽阻垢試驗，得到結垢點 (ΔA=0.2)的極限碳酸鹽濃縮倍率以及相應的極限碳酸鹽堿度，如表2所示。

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

2.2 藥劑緩蝕性能評價

2.2.1 旋轉掛片試驗[4]

表2 1號、2號和3號藥劑的極限碳酸鹽試驗

采用旋轉掛片腐蝕測定法，以循環(huán)水補水為試驗水質，評價1號、2號和3號阻垢緩蝕劑的碳鋼緩蝕性能。試驗后碳鋼掛片的表面狀況見圖5～圖7。

對試驗后的碳鋼試片進行水洗、酸洗、堿洗、干燥和稱量，計算碳鋼腐蝕速率F，見表3。

表3 藥劑緩蝕性能試驗結果

旋轉掛片試驗表明，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號藥劑的碳鋼緩蝕速率超過GB50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》的規(guī)定。

2.2.2 電化學試驗[5]

以現(xiàn)場循環(huán)水補水為試驗水質，濃縮4倍條件下，水中1號、2號和3號藥劑投加濃度均為10 mg/L，評價3種不同藥劑對TP316L不銹鋼材質的緩蝕性能。采用CMB 2510腐蝕速度測量儀，結合交流阻抗和弱極化技術，測定不同條件下的腐蝕速率，試驗結果見圖8。

圖8 腐蝕速率測定

電化學試驗表明，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，均達到GB50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》的規(guī)定。

3 結論

a. 通過阻垢劑產品質量分析，1號、2號和3號阻垢緩蝕劑各項指標均符合DL/T 806—2002《火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用阻垢緩蝕劑》標準要求。

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

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

d. 旋轉掛片試驗和電化學腐蝕速率測定試驗表明，2號藥劑的緩蝕效果比3號藥劑好;1號藥劑的緩蝕效果最差，對碳鋼的緩蝕效果不符合標準。

綜上所述，從安全性及經濟性方面綜合考慮，建議選擇2號藥劑作為循環(huán)水系統(tǒng)水質穩(wěn)定劑，以2010年12月7日所取水樣為基礎，藥劑投加量為10 mg/L時 (以補水計)，現(xiàn)場運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 [M].北京:化學工業(yè)出版社，2002.

[2]覃海華，李彩亭，劉 海，等.PASP、PAA與PBTCA阻垢性能的對比實驗研究 [J].中國環(huán)境科學，2010，30(11):1 466－1 472.

[3]金志文，張 強，鄭敏聰.平圩電廠循環(huán)水阻垢劑的評價與運行優(yōu)化[J].淮海工學院學報，2011，20(1):58－61.

[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合的腐蝕速度測量方法 [J].腐蝕科學與防護技術，2006，18(6):45－48.