循环水缓蚀阻垢剂的研制与应用

李莉

李莉山东省第五地质矿产勘查院271000

摘要本项目根据循环水处理的要求，合理配制缓蚀阻垢剂，一方面能够将循环水浓缩倍率、黏附速率控制在合理的范围内，保证水处理效果，实现循环水最佳运行的综合目标，处理好循环水钙硬度加总碱度之和与浓缩倍数、耗水量、排污量和处理效果的关系，延长冷凝器连续运行时间。另一方面最大限度的挖掘电力公司各电厂的化验设备、技术人员及生产装置的潜力，减少生产投入，提高电厂的经济效益。

一、企业概况：

山东东岳能源公司电力公司成立于2005年5月，现有8座电厂，共有10台35t/h循环流化床锅炉，6台75t/h循环流化床锅炉，7台130t/h循环流化床锅炉，8台6MW抽凝式机组，6台12MW抽凝式机组，6台24MW抽凝式机组，总装机容量264MW，年发电量11.5亿kwh，共有8座双曲线型冷却塔，每小时循环水量3.5万吨。

二、问题的提出：

在火力发电厂中，使用的冷却水主要指用于作为汽轮机凝汽器的冷却介质，冷却水的供水方式大致分为开放式和循环式两种，在肥矿集团电力公司各电厂中，全部采用循环供水方式，是指冷却水经凝汽器后，通过冷却塔降低温度后作为冷却介质，其中有无机物也有有机物，它们都有可能附着在铜管上，无机附着物常称为水垢。由于附着物的传热性能差，会导致凝结水的温度升高，而使凝汽器的真空度下降，影响汽轮机的出力和经济运行，因此，防止凝汽器铜管冷却水侧附着物的形成是非常必要的

为了防止水垢的生成，在电厂运行中需要控制好一些指标。首先做的就是控制好循环水的排污率，目的是使碳酸盐硬度低于极限碳酸盐硬度。但是循环水量很大，如果排污率太大，为了补充这些损失，所需的补充水量很大，既造成水浪费，又增加了电厂成本，在当前环保节能已成为当今社会的热点，因此必须对水质进行处理，循环水处理不要求严格地除去水中杂质，而以不结CaCO3垢为原则，所以循环水处理常常不是进行水质净化处理，而是向水中投加药物，使水质趋于稳定；常用的水质稳定处理方法有加酸处理和添加磷酸盐阻垢剂处理等。在电力公司各电厂，并不提倡循环水加酸处理，一般采用添加阻垢剂处理。

阻垢剂是添加到循环水中的一种药剂，用来防止碳酸钙垢、硫酸钙垢、碳酸镁垢、磷酸镁垢等水垢形成，阻垢剂通常具有阈值效应，即添加少量阻垢剂就能起到完全或大部分阻止垢沉积的作用。

三、现状分析

通过调查发现，各电厂每次清洗冷凝器的费用约为3万元，清洗时间约为24~48小时，严重影响了电力公司各电厂的安全运行及经济效益，如何提高循环水质量，减少冷凝器清洗次数，保证电力公司各电厂的安全运行，提高公司的经济效益成为目前公司必需解决的问题。表一为各单位处理情况。

表一

目前，国内市场上广泛采用的复合药剂来控制循环水系统的腐蚀结垢，主要有以下分类：

表二

磷酸盐与聚磷酸盐相比具有下列优点。

1)磷酸盐不像聚磷酸盐那样易水解，因C一P键比O一P键稳定，即使在高温下，它的水解稳定性也较好。

2)磷酸盐所能维持的极限碳酸盐硬度比聚磷酸盐高一些，特别是与聚磷酸盐复合应用时，还有一定的“增效作用”，甚至在低剂量的条件下(1mg/L)，阻垢效果也较好。

这些药剂常作为分散剂加入循环水中，使CaC03小颗粒稳定在分散状态下，阻碍了碳酸盐垢的形成。它们的分子量有高有低，有的分子量高达106，有的

分子量低到102～103。它们的阻垢作用只有在一定的分子量范围内，才是有效的。例如，对聚丙烯酸平均分子量在，2000～6000范围内阻垢效果最好。

但是，磷酸盐能与多价阳离子形成络合物，其中对铜的络合相当稳定，所以对铜和铜合金有一定的侵蚀作用。因此，还应有防止铜腐蚀的措施，如添加抑制剂MBT(巯基苯骈噻唑)。

四、阻垢性能试验分析：

主要原料和仪器。马来酸酐（MA、分析纯），2－丙烯酸胺－2－甲基丙基磺酸（AMPS、工业品），2－丙烯酸胺－2－甲基丙基膦酸（AMPP），次磷酸钠（化学纯），过氧化氢（分析纯），721型分光光度计，pHs－4型智能酸度计，恒温水浴锅，电磁搅拌器，PERKIN－ELMERFTIR－1700型傅立叶变换红外仪等。

五、方案设计：

利用原化水车间纯净水厂房进行改造，在南面空地建设一个占地15m2缓蚀阻垢剂制作间，西侧50m2旧厂房改造为一个单体药剂储藏间、二个成品药储藏间、一个更衣间。在制作间安装一个1.5m3反应釜（配1.5kw搅拌电机），利用吸真空原理，设计一台3kw吸真空泵将密封反应釜内空气吸出，单体药剂分类按比例吸入反应釜内搅拌反应，然后将反应后的成品进行灌装入库。为防止气温过低对各种单体药剂在搅拌中反应性能下降，在反应釜中部设计一条进汽管路，将锅炉产生的蒸汽通入反应釜内，增加药剂的反应速度。在反应釜下部设计排污管路、放药管路、冲洗管路等，来保证药剂的反应质量。

六、循环水缓蚀阻垢剂加药计算：

以陶阳电厂为例，循环冷却水系统循环水量为4000m3/h，系统总容量3000m3，浓缩倍率数控制为3，冷却水温差为10℃，系统渗漏损失水量为0.1m3/h。系统采用一复配药剂作缓蚀剂，预膜浓度为200mg/L,转入正常后浓度为30mg/L,并设该缓蚀剂的水解速率为0.08mg/(L/h),则可以计算基础投药量及维持正常运行的药剂量。

（1）根据前面的讨论，可以计算出系统的参数值。

蒸发损失量:E=α(R-B)

α=e△t%

这里取e=0.1则:e=0.1×10％=0.01

由于B很小，略去不计，则E=0.01×4000=4t/h

风吹损失量：D=（0.2-0.5）％R

这里取D=0.2×4000=8t/h

排污量：B=E-(K-1)D/K-1=40-1.5×8/1.5=18.6t/h

渗漏量：F=1t/h

补充水量：M=40+8+18.6+1=67.6t/h

（2）基础投加量：

（3）正常运行时，缓蚀剂浓度维持在20mg/L,其每小时的投量可按公式计算，这里C,C0,取30mg/L,t-t0=1h,n=0.08mg/L/h,将系统的参数带入公式得:

Cm=9.86mg/L

即:补充水的缓蚀阻垢剂的浓度为8.5mg/L,

正常投加量亦即：9.86×66.7/600=1.1kg/h

因此，缓蚀阻垢剂基础投加量为600kg，正常运行投加量为1.1kg。

根据计算的药品使用量来确定每月各电厂缓蚀阻垢剂配比方案。在实际生产运行中根据补充水的检测数据进行及时调整。

七、使用效果对比：

以陶阳电厂为例，对我厂自配缓蚀阻垢剂使用前后的各项指标进行分析对比，通过几个对比表可以看出,在使用自配缓蚀阻垢剂以后,使我厂浓缩倍率有一定提高,减少了系统排污量,节约了排污费用,使用自配缓蚀阻垢剂使腐蚀速率和粘附速率都有所好转,并没有因为浓缩倍率的提高和药剂量的减少而变的恶劣,说明我厂自配缓蚀阻垢剂能满足系统要求。

八、经济效益

1、通过我厂配药车间的加工，使各电厂的各种药剂合并成一种单一的复合药剂，在正常运行中只投加一种缓蚀药剂，简化操作。

2、从处理水成本上看，使用我厂自配缓蚀阻垢剂比市场配置的缓蚀阻垢剂成本低得多每年使用费用分别为

市场阻垢剂：180t×1.2=216万元

自配缓蚀阻垢剂：180t×0.8=144万元

每年节约费用：216-144=72万元

以上费用是单从主剂考虑，如果考虑其他药剂费用、节约用水、减少污水排放、延长使用寿命、减少设备检修费用等，节约费用更大。

参考文献

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[2]梁治齐实用清洗技术手册化学工业出版社2000年

[3]齐冬子敞开式循环冷却水系统的化学处理化学工业出版社

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[4]金熙、项成林、齐冬子工业水处理技术问答（第三版）

化学工业出版社环境科学与工程出版中心2003年

[5]杨琦循环冷却水系统的节能与冷却塔供给技术中国电力出版社2008年8月

[6]冯逸仙、杨世纯反渗透水处理工程工业水处理杂志2000年

[7]刘艳飞、朱传俊水处理剂与工业用水工业水处理杂杂志社2008年5月

[8]中国化工标准化研究所第二编辑室化学工业标准汇编中国标准出版社2003年