新型阻垢剂在循环冷却水中的应用

李建强， 陆诗建

(1.东营职业学院工业工程系， 山东 东营 257026； 2.胜利油田勘察设计研究院， 山东 东营 257026)

0 引 言

循环冷却水系统的结垢问题一直是火电厂运行中需要解决的主要问题.敞开式火力发电厂循环冷却水系统在运行一段时间后，随着其中钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根等的不断浓缩，凝汽器很容易发生结垢、腐蚀现象[1].污垢的存在不仅减少了流体的流通面积，使热交换设备的流体阻力增加，而且使动力消耗增加，严重妨碍换热设备的正常运行[2]，并因垢下腐蚀导致管材穿孔，造成设备腐蚀泄漏，缩短设备的使用寿命，严重影响火力发电的发电效率及经济效益.由于胜利发电厂地处黄河入海口，地表水的盐度和碱度都较高，常用的阻垢剂在这种碱盐水作系统循环冷却水时的阻垢率较低.为了保证循环冷却水系统安全稳定地运行，防止结垢问题发生，我们设计了一种新型的循环冷却水阻垢剂SQ-286，分别通过静态和动态阻垢实验研究了SQ-286阻垢剂在高盐碱循环冷却水系统的阻垢性能，结果表明新型阻垢剂SQ-286在这种地表水作系统循环冷却水时的阻垢效果较好，达到了国标要求，可用于现场运行.

1 实验部分

实验用水均为东营胜利发电厂现场补充水，水质分析均采用国家标准测定[3-7]，结果如表1所示.

表1 实验用水水质

1.1 静态实验方法

将一定体积的现场补充水，加入一定量的阻垢剂SQ-286，使其在实验水中的浓度为8 ppm，控制水质pH为8.3～8.5，在50±1 ℃下进行自然蒸发浓缩，待浓缩倍率达到N=3.3(不调酸)和N=5.0(调酸)后，采用国家标准分析实验水[3-7].

1.2 动态模拟实验

为了准确反映在换热状态下热交换介质的状态变化，给系统现场运行提供可靠数据，根据上面的静态实验结果，采用以下实验条件进行动态模拟实验的验证.实验添加8 ppm的SQ-286阻垢剂，浓缩倍率为N=3.3(不调酸)和N=5.0(调酸)，运行过程中控制pH为8.3～8.5.模拟系统的贮水量为180 L，模拟系统循环量为1 800 L/h，换热器：Φ10 mm×1 mm×346 mm，HSn70-1B.

表2 静态阻垢实验结果

2 结果与讨论

2.1 静态阻垢实验

当阻垢剂SQ-286用量为8 ppm，控制水质pH为8.3～8.5，在50±1 ℃下进行自然蒸发浓缩，待浓缩倍率达到N=3.3(不调酸)和N=5.0(调酸)后采用静态实验分析阻垢剂的阻垢效果，结果如表2所示.由表2可以看出，该水质在相应浓缩倍率下投加阻垢剂SQ-286为8 ppm，其阻垢率可以达到97%以上，形成的少量水垢为可随水流动的软垢，无硬垢出现，达到了国家水处理设计规范，可以满足系统的阻垢要求.

2.2 动态模拟阻垢实验

为了准确反映在换热状态下热交换介质的状态变化，给系统现场运行提供可靠数据，根据上面的静态实验得出的结果，我们采用以下实验条件进行动态模拟实验的验证.添加8 ppm的SQ-286，浓缩倍率为N=3.3(不调酸)和N=5.0(调酸)，运行过程中控制pH为8.3～8.5.表3为实验结束后的水质分析结果，表4为污垢的热阻数据，图1为不同实验时间下水质中钙离子和氯离子的浓度变化.

表3 实验结束后的水质分析结果

表4 污垢热阻数据

图1 不同实验时间下 Cl-和Ca2+的浓度变化

由以上实验结果可以看出，分别投加8 ppm阻垢剂SQ-286于控制浓缩倍率N=3.3和N=5.0的系统循环冷却水进行动态实验，Cl-、Ca2+变化及污垢热阻变化和电导率变化均满足国内、国际系统循环冷却水水质要求.当控制浓缩倍率N=5.0，投加8 ppm新型阻垢缓蚀剂SQ-286，调节系统pH为8.3～8.5时，水质的阻垢率可达95%以上，能够达到国标要求.

3 结 论

通过静态和动态实验显示，在控制浓缩倍率N=3.3和N=5.0两种运行工况条件下，胜利电厂拟用作系统循环冷却水的地表碱盐水在投加新型阻垢剂SQ-286达8 ppm后阻垢率均大于95%，达到了国家水处理设计规范，可以满足系统的阻垢要求；系统的污垢热阻均满足小于3.44×10-4m2·K/W的国标要求；各水质参数的变化也满足国家系统循环冷却水水处理设计规范要求，因此新型阻垢剂SQ-286在上述实验的工作条件下可以用于现场运行.

参考文献

[1] 周本省.循环冷却水系统中的结垢问题[J].化学清洗，1999， 15，(3)：36-42.

[2] Choi D J, You S J, Kim J G. Development of an environmentally safe corrosion, scale, and microorganism inhibitor for open recirculating cooling systems[J]. Materials Science and Engineering,2002,335(1/2):228-236.

[3] HG/T 2160-2008 冷却水动态模拟试验方法[S],2008.

[4] GB 6903-2005 锅炉用水和冷却水分析方法通则[S],2005.

[5] GB/T 6910-2006锅炉用水和冷却水分析方法，钙的测定，络合滴定法[S],2006.

[6] GB/T 15453-2008工业循环冷却水和锅炉用水中氯离子的测定[S],2008.

[7] GB/T 14419-1993锅炉用水和冷却水分析方法，碱度的测定[S],1993.