电厂循环冷却水化学稳定处理试验研究

刘伟

摘 要： 根据电厂循环水高硬度、高碱度的水质情况，采用在水中增加阻垢缓蚀剂的办法，减缓腐蚀、缓滞水垢。经过对国内外足够缓蚀剂现状的研究，选用某电厂循环水的水样进行试验分析，概述说明如何配制正确的阻垢缓蚀剂。

关键词：电厂 冷却水 化学 稳定处理

中图分类号：TM621.8 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）05-0314-01

电厂循环水多数为多种水混合使用，为了节约水资源，很多电厂的循环水包含地下浅水，水质极差，水中含有Ca2+、Cl-等，既容易在水中形成沉积盐，造成碱性水质，形成水垢。因此，对于此高硬度、高碱度的水质，通常采取在水中添加阻垢缓蚀剂，减缓设备腐蚀，滞后水垢的形成。

一、电厂循环冷却水化学稳定的处理办法

由于电厂循环水多为高硬度、高碱度的水质，在早期的工业循环水处理办法中，一般采用的是在水中加酸来调节循环水的PH值，控制PH值在6.0-6.5之间，控制循环水中结垢现象，再在水中加入缓蚀剂，以便控制对设备的腐蚀作用。这种方法对于酸量的控制非常严格，酸量增加失误会导致循环水结垢、设备腐蚀。而且由于循环水的PH值长期为弱酸性，对设备的腐蚀也在不断进行。

为了避免设备长期腐蚀的现象，逐渐发展形成了“碱性冷却水处理法”。这种方法可以提高循环水的PH值，减缓设备的腐蚀现象，从而被广泛使用。随着对水资源的保护以及倡导节约用水的理念逐渐得到重视，在电厂循环水的使用过程中，循环水逐渐采用高浓缩倍率技术，随着这种技术的发展，循环水中的硬度、碱度、PH值以及微生物含量等都随之升高。但是“碱性冷却水处理法”相对来说更容易在循环水中引起结构现象，因此需要开发高效的阻垢缓蚀剂配方。

新型的阻垢缓蚀剂种类繁多，在初期阶段，常使用丹宁、木质素等天然有机物；后来，较为常用的是三聚磷酸钠等聚合磷酸盐，随着技术的不断发展，有机膦酸盐作为阻垢缓蚀剂被广泛使用。近年来，随着地下水源水质的日益恶化，污染和环境问题也越来越广泛的被人们所关注。循环水的处理技术也面临着越来越有更高的挑战。

二、国内外阻垢缓蚀剂的研究概况及腐蚀结垢产生的原理

1.国内外阻垢缓蚀剂的研究概况

在国外，早在30年代就已经开始了循环水处理技术的研究和发展，而在50年代，苏联的化工技术引入中国，我国的循环水处理技术才开始使用聚磷酸盐水处理剂，开始了我国循环水处理技术的发展研究。70年代中期，我国引进大化肥装置，同时我国的水处理技术也随之有了新的启发，并广泛应用到电厂、石油化工厂等相关行业。

随着环境保护意识的不断提升和节约用水引发的越来越多的关注，水质稳定剂的发展也在不断的进步，到目前为止，我国的水处理技术正向着低毒、无毒的方向发展，并且逐渐可以应用于高浓缩倍数下的循环水处理。而随着这一技术的发展，缓蚀剂在具有越来越强的缓蚀阻垢作用的同时，还具有分散絮凝的功能，更是被细化分为缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂，统称为 “水处理化学药剂”，也被称为“水质稳定剂”。在目前的国内技术领域中，水处理化学药剂具有多种种类，按其所具有的缓蚀阻垢的作用，可以分为：磷系配方系列，聚合物系列类，钨酸盐和铝酸盐系列等。但是相对来说，磷系配方系列是应用范围最广、技术发展最成熟的一类水质稳定剂。包括无机聚合磷酸盐和有机磷系列两类。但是由于无机磷类水质稳定剂在使用过程中将不可避免的产生不可降解的物质，排入环境后，会引发水环境富营养化，造成水污染。因此将逐渐被有机磷类水质稳定剂取代。而有机磷类水质稳定剂使用过程中所产生的含磷物大多可以被微生物降解，最大程度的避免了水体污染现象，并且极少的用量就可以产生很大的效果，具有一定的经济优势。另外两种水质稳定剂的综合性能则比较好，但是由于其使用剂量、使用成本及稳定性等，使用时具有一定的限制。

2.腐蚀结垢现象的产生原理

循环冷却水中腐蚀现象大多为金属的腐蚀，而金属的腐蚀现象则大多是由电化学现象产生的，在循环冷却水系统中，大多都为金属材质，其中的碳钢、含有杂质的锌、铜等金属设备，在循环水液中均可形成腐蚀电池，从而引起设备的腐蚀现象。此外，在循环水系统中，不可避免的存在诸多缝隙，导致氧气在循环冷却水系统中存在浓度差，这也是导致腐蚀现象发生的原因之一。

而水垢的形成主要是因为在循环冷却水中存在的微溶物质由于温度的作用在换熱系统表面结晶聚集形成的。水垢的成分主要是某些钙镁的盐类。在循环冷却水系统中，存在大量的钙离子和镁离子，而钙离子的浓度高于镁离子。这两种阳离子非常容易与水中的碳酸根离子和磷酸根离子相结合，形成盐类，当温度升高时，这些盐类的溶解度不断减小，最后在换热系统表面结晶出现，形成水垢。当然，由于各地的循环冷却水水质的不同，也会出现磷酸盐垢、硅酸盐垢等其它形式的水垢。

三、针对电厂循环冷却水水质进行化学稳定试验概述

对某电厂的循环水进行取样试验，该水样为原水、混配补充水混合而成，其中混配水按照中水：生水：灰场水=9：5：4配比混合而成。分析水质条件后进行热阻试验、腐蚀试验和动态模拟试验，并得出了试验结果。

1.水质条件

对水样进行水质分析，分析结果如表1，通过测算出Langelier指数、Ryzner指数和腐蚀指数，可以发现，该水样在常温条件下属于结垢型水质，但是当在实际运行温度中（假设运行温度为46℃）或者当水样浓缩2倍后的条件下，水样将转变为严重结垢型水，而腐蚀性却保持在最低水平。从以上结果可以发现，对该份水样进行稳定性处理的主要方向是阻垢，同时也要具有一定的缓蚀作用。

2.试验方法

2.1静态阻垢试验

在静态条件下，对水样采用碳酸钙沉积法进行试验，采用不同的水处理剂与混配水制成试液。对试液进行加热，当试液中的碳酸钙达到平衡后测定试液中Ca2+浓度，根据Ca2+浓度大小，计算各配方的阻垢率。

2.2热阻试验

热阻试验选择在快速动态条件下对污垢进行热阻试验。在上述试验中我们将得到几组水质稳定剂的配方，本文采用DGC-1型动态污垢测试仪，对这几组试液进行测试，通过观察换热管结垢现象并且对污垢的热阻进行测算，以此来评价各配方的阻垢效果。在测试水样中补充Ca2+、Cl-、HCO3-、SO42-等离子，保证试液在单一变量下进行试验。

2.3腐蚀试验

腐蚀试验采用旋转挂片失重法，本文采用的是RCC-2型旋转挂片腐蚀试验仪。在温度为42±1℃、试件转速为70r/min的条件下进行试验，在混配水水样的PH值用稀硫酸每天调节2此，维持在8.5的平均PH值下进行连续4的试验，同样也保证试液只有单一变量。挂片采用材质为HSn70-1A，规格为直接为20mm，厚度为1mm，高度为30mm的铜管，并且用碱液清洗铜管表面后，不作预膜处理。

2.4动态模拟试验

动态模拟试验根据某电厂的实际运行情况设计的动态模拟系统中进行，具体试验数据见表2。

经过动态模拟试验可以得出结论：在循环水水质维持不变的情况下，循环水的流动情况、温度、设备的材质、传感强度等实际环境对于腐蚀和结垢的现象具有很大的影响。所以，在研究循环水处理系统的过程中，应该采用与实际运行相似的环境进行模拟试验，并在试验过程中对环境进行相应的增强，这有助于考察配方的缓蚀阻垢效果，对实际运行过程中有可能出現的情况进行预测。由此，经过上述试验所得出的试验结果即可直接用于实际电厂循环水处理的试运行。

四、总结

电厂的循环冷却水处理技术在不断的发展之中，同时也受到环境保护和节约水资源的制约，因而通过试验，得出污染小、成本低的配方刻不容缓。本文概述了试验方法，但需要根据各地水质的不同选择合适的水质稳定剂配方，以适应工业运行。

参考文献

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[2]吕松，王忠秋，袁斌. 电厂循环冷却水化学处理工艺的试验研究[J]. 吉林电力技术，2000，02：27-29.

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