特高壓換流站直流系統(tǒng)閥冷系統(tǒng)外冷水緩蝕藥劑性能對(duì)比研究方法

摘 要：閥冷系統(tǒng)是特高壓直流換流站不可或缺的一部分，為整個(gè)換流站核心部件換流閥冷卻。閥冷外冷長(zhǎng)期運(yùn)行于高溫高濕環(huán)境，容易在設(shè)備表面形成水垢，影響整個(gè)冷卻設(shè)備運(yùn)行效率，外冷水緩蝕阻垢劑既是用來(lái)有效減緩冷卻設(shè)備表面的結(jié)垢速率，最大程度發(fā)揮設(shè)備冷卻效率。目前市場(chǎng)上緩蝕劑種類繁多，藥劑品質(zhì)參差不齊，如何甄別選型適合現(xiàn)場(chǎng)工況的藥劑是運(yùn)行方需解決和考慮的一個(gè)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：緩蝕阻垢劑；閥冷系統(tǒng)；外冷水；結(jié)垢

中圖分類號(hào)：TM721 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）32-0048-02

引 言

南方電網(wǎng)超高壓公司某局特高壓直流換流站內(nèi)閥冷設(shè)備采用地表水經(jīng)處理后作為外冷水水源，由于水質(zhì)鈣、鎂離子含量較高，水質(zhì)的硬度大，長(zhǎng)期運(yùn)行后，設(shè)備表面結(jié)垢比較明顯，運(yùn)行單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行工況，選擇目前市場(chǎng)上兩種藥劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)藥劑效果，同時(shí)驗(yàn)證試驗(yàn)方法的可行性。

1 試驗(yàn)方法

（1）阻垢實(shí)驗(yàn)——恒溫水浴法，根據(jù)《水處理劑復(fù)合阻垢緩蝕劑技術(shù)要求》（Q/SH0374-2010）中阻碳酸鈣垢率的測(cè)定方法：以含有一定量碳酸氫根和鈣離子的試驗(yàn)用水和復(fù)合阻垢緩蝕劑制備成試液。在加熱條件下，促使碳酸氫鈉加速分解為碳酸鈣沉淀。達(dá)到穩(wěn)定后測(cè)定試液中的鈣離子濃度。鈣離子濃度越大，則鈣復(fù)合阻垢緩蝕劑的阻垢性能越好。首先按要求把水和藥劑配制好置于1000mL燒杯中，放入溫度已升至50℃的恒溫水浴中，當(dāng)溫度升到80±1℃的，開始計(jì)時(shí)，敞開恒溫濃縮2倍。當(dāng)燒杯中剩余的試樣溶液為505～510g時(shí)，把燒杯取出，放入涼水中冷卻至室溫。冷卻后用雙層定量濾紙干過(guò)濾，取濾液50mL按GB/T16632規(guī)定方法測(cè)定鈣含量，并測(cè)定濾液的pH值。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

（2）緩蝕性能測(cè)試——旋轉(zhuǎn)掛片法，根據(jù)《水處理藥劑緩蝕性能的測(cè)定旋轉(zhuǎn)掛片法》（GB/T18175-2000）：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)，溫度45℃，運(yùn)行72h左右，用試片的質(zhì)量損失計(jì)算出腐蝕率和緩蝕率來(lái)評(píng)定水處理劑的緩蝕性能。

3 試驗(yàn)水質(zhì)依據(jù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)帶回水樣分析數(shù)據(jù)，水質(zhì)見表1。

4 水質(zhì)判斷

通過(guò)水質(zhì)分析可以對(duì)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢傾向進(jìn)行判斷，常用的判斷指數(shù)有朗格利爾指數(shù)（L.S.I）、雷茲納指數(shù)（R.S.I）、帕科拉茲指數(shù)（P.S.I）等，由于帕科拉茲指數(shù)對(duì)水質(zhì)的判斷較準(zhǔn)確，因此得到廣泛應(yīng)用。下面我們將用帕科拉茲指數(shù)（P.S.I）對(duì)循水場(chǎng)循環(huán)水項(xiàng)目配套循環(huán)水補(bǔ)充水的腐蝕、結(jié)垢傾向加以判斷。

帕科拉茲指數(shù)的定義如下：

<6 結(jié)垢

P.S.I=2pHs-pHeq=6 不腐蝕不結(jié)垢

>6 腐蝕

式中：pHs-冷卻水的飽和pH，pHs=（9.30+A+B）-（C+D）

A：總?cè)芄滔禂?shù)；B：溫度系數(shù)；C：鈣硬度系數(shù)；D：總堿度系數(shù)。

pHeq-冷卻水的平衡pH，pHeq=1.465logM+4.54，M：冷卻水的總堿度。

由上式計(jì)算的P.S.I值偏離6越遠(yuǎn)說(shuō)明冷卻水結(jié)垢（小于6）越嚴(yán)重或腐蝕（大于6）越嚴(yán)重。

根據(jù)提供的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)計(jì)算P.S.I值為8.331，腐蝕性較強(qiáng)。

5 阻垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）水質(zhì)，按照Q/SH0374-2010附錄B中配制水進(jìn)行，鈣硬約300mg/L，堿度約600mg/L，濃縮2倍。

（2）實(shí)驗(yàn)溫度：80±1℃。

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)間：約10h。

（4）藥劑加入量：緩蝕阻垢劑A和緩蝕阻垢劑B均為70mg/L。

（5）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

以百分率表示的阻碳酸鈣垢率以η計(jì)，數(shù)值以%表示。按式（1）計(jì)算：

=×100（1）

式中：

V2——加入試樣的試液試驗(yàn)后測(cè)定鈣離子的濃度，mg/L；

V1——實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)水中鈣離子的濃度，mg/L；

V0——未加試樣的空白試液鈣離子的濃度，mg/L；

K——濃縮倍數(shù)。

6 緩蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）水質(zhì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣補(bǔ)水水質(zhì)，進(jìn)行配制接近該水質(zhì)；

（2）實(shí)驗(yàn)溫度：45℃；

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)間：72h；

（4）藥劑加入量：緩蝕阻垢劑A和緩蝕阻垢劑B均為70mg/L；

（5）材質(zhì)：碳鋼、銅；

（6）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（如表3）；

（7）腐蝕速率（如表4）。

試驗(yàn)步驟：

（1）將試片用濾紙把防銹油脂擦拭干凈，然后分別在丙酮和無(wú)水乙醇中用脫脂棉擦洗（每10片試片用不少于50ml上述試劑），置于干凈濾紙上，用濾紙吸干，置于干澡器中4h以上，稱量（精確到0.0002g），保存于干燥器中，待用。

（2）按試驗(yàn)要求，配制好水處理劑儲(chǔ)備溶液。儲(chǔ)備溶液濃度一般為運(yùn)轉(zhuǎn)濃度的100倍左右。儲(chǔ)備溶液應(yīng)在當(dāng)天或前一天配制。

（3）按試驗(yàn)要求，準(zhǔn)備好試驗(yàn)用水。試驗(yàn)用水為配制水。

（4）在試杯中加入水處理劑儲(chǔ)備溶液精確到0.02ml，在2000ml試杯中加試驗(yàn)用水到一定體積，混勻，即為試液。在試杯外壁與液面同一水平處劃上刻線。將試杯置于恒溫水浴中，向各試杯中連續(xù)通入空氣。

（5）待試液達(dá)到指定溫度時(shí)，掛入試驗(yàn)用試片，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使試片按一定旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并開始計(jì)時(shí)。

（6）試杯加蓋，不補(bǔ)水、不排污。

（7）當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)到指定值時(shí)，停止試片轉(zhuǎn)動(dòng)，取出試片并進(jìn)行外觀觀察并記錄。

（8）將試片用毛刷刷洗干凈，然后在酸洗溶液中浸泡3～5min，取出，迅速用自來(lái)水沖洗后，立即浸入氫氧化鈉溶液中約30s，取出，用蒸餾水沖洗，用濾紙擦拭并吸于，在無(wú)水乙醇中浸泡約3min，于干凈濾紙上，用濾紙吸干，置于干燥器中4h以上，稱量（精確到0.0002g）。同時(shí)做試片的酸洗空白試驗(yàn)。

（9）做未加水處理劑的空白試驗(yàn)。

（10）對(duì)酸洗后的試片進(jìn)行外觀觀察并記錄。

計(jì)算公式：

以mm/a表示腐蝕率以X1計(jì)，數(shù)值以%表示，按式（2）計(jì)算：

X1=×100（2）

式中：

Δm——試片實(shí)驗(yàn)前后質(zhì)量損失，g；

s——試片表面積，cm2；

ρ——試片的密度，g/cm3；

t——試驗(yàn)時(shí)間，h；

8760——與1年相當(dāng)?shù)男r(shí)數(shù)，h/a；

10——與1cm相當(dāng)?shù)暮撩讛?shù)，mm/cm。

7 試驗(yàn)藥劑理化指標(biāo)

產(chǎn)品1、緩蝕阻垢劑A；

產(chǎn)品2、緩蝕阻垢劑B。

8 試驗(yàn)結(jié)論

（1）根據(jù)《水處理劑復(fù)合阻垢緩蝕劑技術(shù)要求》（Q/SH0374-2010）中對(duì)藥劑性能要求，阻碳酸鈣率（配制水）要求大于等于60%，以上兩種藥劑阻垢率為25.05%和24.1%，均不符合該標(biāo)準(zhǔn)的要求，緩蝕阻垢劑A的阻垢率略強(qiáng)于緩蝕阻垢劑B。

（2）根據(jù)GB50050-2007工業(yè)循環(huán)水設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，碳鋼腐蝕率須≤0.075mm/a；不銹鋼和銅的腐蝕率須≤0.005mm/a。通過(guò)GB/T18175-2000《水處理藥劑緩蝕性能的測(cè)定旋轉(zhuǎn)掛片法》進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，上述兩種藥劑碳鋼緩蝕率在0.7～0.8之間，遠(yuǎn)高于國(guó)標(biāo)要求，甚至高于空白水樣，造成系統(tǒng)腐蝕率增強(qiáng)，緩蝕阻垢劑A的阻緩蝕率略強(qiáng)于緩蝕阻垢劑B。

（3）兩種藥劑理化指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]《水處理劑復(fù)合阻垢緩蝕劑技術(shù)要求》（Q/SH0374-2010）.

[2]《水處理劑阻垢性能的測(cè)定 碳酸鈣沉積法》（GB/T16632-2008）.

[3]《水處理劑緩蝕性能的測(cè)定 旋轉(zhuǎn)掛片法》（GB18175-2000-T）.

收稿日期：2018-10-8

作者簡(jiǎn)介：毛仕濤（1992-），男，助理工程師，本科，主要從事電力運(yùn)檢工作。