引用

火电厂耗水最多的是循环冷却水系统的水损失，循环冷却水耗量占全电厂水耗量的60%～80%，排污损失占其中的15%～70%。由于我国水源短缺日趋严重，已成为制约电厂生产的重要因素，提高循环冷却水的浓缩倍率，减少排污是实现电厂节水的关键。然而，提高浓缩倍率又会增大凝汽器冷却水通道内结垢与腐蚀的倾向，影响机组的安全经济运行。目前电厂循环冷却水处理通常是使用由多种阻垢分散剂及缓蚀剂组成的复合型阻垢缓蚀剂，以达到防止循环冷却水系统腐蚀与结垢的目的。
　　本文结合某拟建电厂2×600 MW机组循环冷却水工程设计，对10多种药剂进行了静态阻垢筛选试验，并在此基础上对这些药剂的缓蚀性能进行了研究。

1　阻垢缓蚀剂的现状1.1　磷系碱性水处理技术1.2　全有机配方2　阻垢缓蚀剂阻垢的筛选2.1　试验条件2.2　试验方法

 

　　80年代以来，研究开发了对磷酸钙一类非碱性水垢具有良好分散性的新型分散剂。实现了循环水在自然平衡pH值条件下(pH 8.5～9.0)的碱性运行。这类配方除了具有磷系配方的优点外，还避免了加酸操作带来的失误。配方中的聚磷酸盐作为缓蚀剂，其水解后的正磷酸盐也是缓蚀剂。由于循环水是碱性运行，水的腐蚀性较小，缓蚀剂用量少。
　　

 

　　全有机配方主要由膦酸盐(或膦羧酸)和聚羧酸组成。由于配方的膦酸盐和聚羧酸化学稳定性好，因此允许药剂在系统内有很长的停留时间(大于100 h)。可以在自然平衡pH值、高硬度及高浓缩倍率(大于3)的条件下运行。全有机配方中的膦酸盐既可作为阻垢剂，又可作为缓蚀剂。它与聚羧酸类协同作用和水中Ca²⁺、Mg²⁺等二价离子配合可提高全有机配方的缓蚀效果。全有机配方对那些硬度较高，循环比大，浓缩倍率高的体系有很大的发展前途。
　　上述各种配方的水处理药剂已在工业循环水处理中得到广泛应用。但每种配方的阻垢缓蚀效果与所处理水的水质及配方中各种药剂的正确匹配有很大关系。对于不同的水质、不同的运行工况，选用的阻垢缓蚀剂应通过试验来确定。选择阻垢缓蚀剂应遵循的原则是：(1) 提高循环水的浓缩倍率；(2) 防止结垢与腐蚀；(3) 避免排污污染环境。基于上述原则，我们对14种阻垢缓蚀剂进行了筛选。

 

 

　　试验用水取自当地水库，其水质主要指标为：全碱度(A)3.4 mmo1／L、硬度(1／2 Ca²⁺+1／2 Mg²⁺)3.57 mmo1／L、钙硬(1／2 Ca²⁺)1.58 mmo1／L、Cl^-17 mg／L、pH值8.18。
　　试验所用的14种水处理药剂由生产厂家提供。

 

　　在20 L的玻璃恒温水浴中，加入原水5 L，加入试验药剂，使水中药剂的浓度为2 mg／L，进行搅拌升温，使水温保持在(45±1)℃，并连续向缸内补水，补充水中药剂量为2 mg／L，使缸中的液位始终保持不变，定期进行取样，测定氯根含量(Cl^-)、碱度、Ca²⁺及pH值、电导率，直至得到极限浓缩倍率为止。试验装置见图1。

由表2测试结果可知，在高浓缩倍率(Φ≈4)下，排污水中磷含量符合排放要求。 3　阻垢缓蚀剂缓蚀性能试验研究 　　在水处理药剂配方中，阻垢与缓蚀具有同等重要的作用，很多缓蚀剂需与阻垢剂复合配方才起作用。故在静态阻垢筛选的基础上采用腐蚀失重法和电化学方法对上述3种配方的缓蚀性能进行了研究比较。 3.1　失重法测定3种配方的缓蚀效果 　　在高浓缩倍率下，循环水中阴、阳离子浓度增大，加剧了腐蚀倾向，特别是在一定条件下，高效阻垢分散剂使金属阳离子处于高度溶解平衡状态本身也可增加体系的腐蚀性，因此，本试验采用腐蚀失重法对3种配方在高浓缩倍率下的缓蚀效果进行了测试。mm／a 表3　静态挂片试验腐蚀速率(Vt)测定

挂片钢号	水　质　条　件
	4号(2 mg／L) Cl-＝63 mg／L A＝12.2 mmo1／L 1／2 Ca2+＝5.76 mmo1／L pH＝8.8	7号(2 mg／L) Cl-＝78 mg／L A＝13 mmo1／L 1／2 Ca2+＝6.32 mmo1／L pH＝8.9	11号(2 mg／L) Cl-＝70 mg／L A＝12.4 mo1／L 1／2 Ca2+＝5.76 mmo1／L pH＝8.9
SS 316	0.001 9	0.002 1	0.006 5
SS 304	0.002 0	0.005 7	0.001 8

3.1.1　测试条件 　　该厂凝汽器管拟选用不锈钢制作，故选择SS 304和SS 316做静态挂片试验。将挂片(50 mm×20 mm×2 mm)打磨、脱脂、干燥处理，在水样中浸泡10天。水质条件见表3。 3.1.2　试验结果 　　静态挂片试验结果见表3。 　　对于腐蚀速率(Vt)，国内尚未统一指标，对碳钢Vt＜0.1 mm/a，铜合金和不锈钢Vt＜0.01 mm/a即认为在允许范围［2］内。 　　试验结果可知，上述3种水质条件下，SS 316、SS 304钢腐蚀速率均小于0.01 mm/a，在允许范围内。说明3种配方的缓蚀效果都能够达到要求。 3.2　阳极极化曲线法比较3种配方的耐点蚀性能 Cl-是循环水中普遍存在的一种阴离子。Cl-体积小，能穿透金属表面钝化膜，明显加速金属的腐蚀，特别是局部腐蚀，如缝隙腐蚀和点蚀。循环水系统中不锈钢管件对水中Cl-十分敏感，高浓度Cl-可促使碳钢、不锈钢、钛金属等发生应力腐蚀破裂。此外工程设计要求采用液氯或次氯酸钠进行循环水xx处理。循环水中ClO-也可能导致金属发生点蚀。 　　为了考察3种配方在Cl-含量较高，且含有ClO-的条件下的缓蚀性能，采用阳极极化曲线法测定了不锈钢的耐点蚀性能。 3.2.1　测试原理 　　用恒电位阳极极化法研究不锈钢的耐点蚀行为时，电位达到一个特定值，缓蚀剂在金属表面形成的保护膜被击穿，钝化状态遭破坏。这时，极化电流密度迅速上升。电流突然上升时的电位即为临界点蚀电位或称为击穿电位(Φb)。 　　对点腐蚀而言，测定金属的点蚀击穿电位是评价筛选缓蚀剂缓蚀效果的一个重要指标，在加入缓蚀剂的系统中，点蚀击穿电位越高表示金属钝态越稳定，即缓蚀效果好。点蚀击穿电位低，说明金属容易受破坏，缓蚀效果差。因此，可以根据不锈钢在介质中的点蚀击穿电位来评价缓蚀剂的缓蚀效果［2］。 3.2.2　测试条件 　　采用ZF-3型恒电位仪，工作电极为SS 304钢，电极面积为1 cm2，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂金电极。测试方法为准稳态阳极极化曲线法。电位改变速度50 mV／min。 　　水质条件为在原水中加入Cl-和ClO-，维持溶液中Cl-浓度为300 mg/L,ClO-浓度为3 mg/L。 3.2.3　试验结果与讨论 　　试验结果见图2。根据图2，将SS 304钢在不同的配方中的点蚀击穿电位列于表4。 　表4　SS 304钢不同配方中的点蚀击穿电位mV

.....为7号； -----为11号； 4号；单位均为μA 图2　阳极钝化曲线4　讨论 　　在3种配方作用下，不锈钢SS 304所表现出来的耐点蚀性能有所不同。在11号配方的介质中，SS 304点蚀击穿电位约为940 mV，低于其它2个配方。在7号、4号配方的介质中，SS 304钢点蚀击穿电位基本相同，约为1 040 mV。故可以认为7号、4号配方在Cl-含量较高的条件下，缓蚀性能相当，缓蚀效果优于11号配方。   　　综上所述，对于循环冷却水处理配方的选择为： 　　(1) 选用在高浓缩倍率下运行的水处理配方，以满足节水要求。本试验所筛选出的3种配方，在静态试验条件下，浓缩倍率为3倍以上。达到工程设计的浓缩倍率值。 　　(2) 在选择循环水处理配方时，除筛选缓蚀性能外，同时还应考虑配方的缓蚀性能。单一组分缓蚀剂目前已不常用，许多缓蚀剂需与阻垢剂配合才能收到复合增效的作用。本试验对3个配方的缓蚀性能做了定量及定性的研究。采用腐蚀失重法，准确地测试了金属的平均腐蚀速度。点蚀击穿电位是表征金属材料点蚀敏感行为的电化学参数，本试验采用恒电位阳极极化法测试不锈钢在高Cl-含量下的耐点蚀行为，全面准确地评价了缓蚀剂的缓蚀效果，3个配方的缓蚀效果以7号为好，从阻垢缓蚀效果看，应是{sx}。 　　(3) 选用xx或低毒的水处理配方，以避免排污造成的水质污染。本试验在筛选阻垢缓蚀剂过程中已考虑了排污问题。上述3个配方，在水样浓缩3～4倍时，含磷量符合排放要求。 　　(4) 本试验结果为下一步动态试验及现场应用提供了依据。