綠色低磷緩蝕阻垢劑在空冷發電機組中的應用

王明祥，邱振華

（淄博華諾水處理技術有限公司，山東 淄博 255086）

綠色低磷緩蝕阻垢劑在空冷發電機組中的應用

王明祥，邱振華

（淄博華諾水處理技術有限公司，山東 淄博 255086）

采用聚天冬氨酸和低磷的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸復配，能起到良好的協同增效作用。在高硬高堿和低濃縮倍數循環冷卻水中，都能起到良好的緩蝕阻垢作用。能有效解決空冷發電機組在實際運行中出現的問題。

循環冷卻水；空冷發電機組；低磷

0 前言

我國是一個水資源貧乏的國家，特別是在西北地區尤其嚴重，水資源緊缺已成為嚴重制約當地工業生產的因素。火力發電廠又是用水大戶，因此空冷機組發電機組在當地得到了大規模應用。筆者針對西北某2×600MW超臨界空冷機組循環水的特點和現狀，對其使用的緩蝕阻垢劑進行了一列的實驗及開發應用研究，發現以聚天冬氨酸和低磷的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸（PBTCΑ）為主的緩蝕阻垢劑能有效的解決其目前的問題，并在實際應用中取得了滿意的效果。

1 現場工藝狀況

1.1 系統概述

某發電廠為2×600MW 超臨界空冷機組，循環水系統補充水采用經過絮凝沉淀處理后的水庫水，循環水設計濃縮倍數為1.5～3.5。由于其空冷機組特點，夏季低負荷，循環水濃縮倍數低，對藥劑緩蝕能力要求高；冬季高負荷，循環水濃縮倍數高，對藥劑阻垢能力要求高。多采用板式換熱器，對水質要求較高，有結垢問題時極易造成污堵，對生產造成影響。

1.2 系統技術參數

循環冷卻水流量：3000m3/h 冷卻水保有水量：2000m3冷卻水溫差：7～10℃ 換熱器類型：列管式、板式換熱器設備材質：TP316L不銹鋼、黃銅、碳鋼 設計濃縮倍數：1.5～3.5。

1.3 水質狀況（表1）

表1 水質分析

2 藥劑篩選試驗

針對現場實際運行狀況，進行了靜態阻垢試驗及動態模擬試驗，篩選出了適合現場應用的緩蝕阻垢劑配方。

2.1 水質狀況分析［1］

運用指數判斷水質情況比較直觀，但水質的結垢和腐蝕傾向由多方面因素決定，因此我們同時用飽和指數、穩定指數和結垢指數來判定水質的狀況。

表2 水質情況判斷

依據補充水各項指標綜合判斷，該補充水屬于偏結垢型水質。同時水中存在大量腐蝕性離子，應該兼顧緩蝕

2.2 緩蝕阻垢劑配方選定

為了環保需要，緩蝕阻垢劑采用低磷配方；同時廠家換熱設備中存在大量高溫設備，藥劑中應添加耐高溫阻垢劑；現場殺菌滅藻劑為氧化性氯系殺菌劑，緩蝕阻垢劑應有良好的抗氯性。

2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸在高溫下緩蝕阻垢性能，以及耐氯性遠優于其他有機膦酸鹽，同時含磷量低，是優良的低磷緩蝕阻垢劑單體［2］。聚天冬氨酸是一種綠色環保型水處理劑，在相對分子質量2000～5000時具有優良的阻垢效果。同時配合其他水處理劑我們進行了大量的靜態阻垢及旋轉掛片實驗，發現聚天冬氨酸與2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸復配能起到良好的協同增效作用，有效解決其循環水目前存在的問題。因此最終確定了緩蝕阻垢劑的成分主要由低磷的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、聚天冬氨酸、共聚物阻垢分散劑、唑類等構成。同時為了驗證藥劑的實際使用效果，進行了動態模擬試驗。

2.3 實驗結果

2.3.1 靜態阻垢試驗

實驗采用水浴鍋加熱，向水樣中加入緩蝕阻垢劑，加藥濃度為50mg/l，80℃加熱濃縮，濃縮至4.0倍，實驗過程及結束后測定水中氯離子、鈣硬度等計算阻垢率，靜態阻垢試驗結果見表3。

表3 靜態阻垢試驗結果

實驗結果表明，緩蝕阻垢劑在濃縮倍數1.5～3.5具有良好的阻垢效果。

2.3.2 旋轉掛片腐蝕試驗［3］

分別將加入緩蝕阻垢劑50mg/l后，再將分別濃縮1.5倍跟3.5倍后的水樣作為腐蝕試驗水樣。掛片材質為碳鋼、不銹鋼、銅，試驗溫度45±1℃，轉速75轉/分，試驗時間72小時，同時分別做空白試驗。實驗結果見表4。

表4 旋轉掛片腐蝕實驗結果

由上表旋轉掛片腐蝕試驗結果表明，該緩蝕阻垢劑在各個濃縮倍數下都具有良好的緩蝕性能，各個材質腐蝕速率［4］均符合GB50050-2007《工業循環冷卻水處理設計規范》的要求。

2.3.3 動態模擬試驗［5］

表5 主要模擬試驗參數

根據《HGT 2160-2008 冷卻水動態模擬試驗方法》要求，結合試驗條件及試驗工藝參數，將水樣加入試驗系統，至水容積符合要求，加入緩蝕阻垢劑，啟動主循環泵，在要求的循環水流量下進行循環；啟動加熱器和熱水循環泵，控制換熱器出口水溫，并定期補水以保持系統水容積不變。當濃縮倍數達到要求后，系統開始排污，并調節流量，保持濃縮倍數在試驗范圍內，試驗進入穩定工況運行階段，通過15天的連續工況試驗后，動態模擬實驗結果見表6。

表6 動態模擬試驗結果

實驗結果表明，該緩蝕阻垢劑在模擬工況下，緩蝕效果和阻垢效果均能達到GB50050-2007《工業循環冷卻水處理設計規范》的要求。完全能達到現場的需求。

3 現場應用及效果

中國水利建設集團崇信發電廠為2×600MW 超臨界空冷機組循環冷卻水從2014年10月開始使用目前緩蝕阻垢劑運行期間控制循環水中總磷1.0～1.5mg/l，濃縮倍數控制在2.5～3.0，運行期間各個換熱器運行穩定，日常每月掛入監測掛片，各項指標都符合標準，在高負荷下換熱效率穩定沒有下降。檢修時拆開換熱器發現，換熱器表面光滑，無結垢腐蝕存在。說明循環冷卻水系統運行良好，此緩蝕阻垢劑完全適合該系統使用要求。

4 結論

（1）聚天冬氨酸跟2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸復配能到良好的協同增效作用。（2）運行情況表明該緩蝕阻垢劑完全能滿足該系統需求，在鈣硬度達到600mg/l、總堿度600mg/l時，仍能保持系統穩定，最大限度的減少循環冷卻水排污量。（3）此緩蝕阻垢劑為低磷配方，常規含磷配方需控制循環水中總磷大于3.0mg/l才能起到良好的效果，此配方只需控制總磷1.0～1.5mg/l即可，能最大程度減少對環境影響。（4）從檢修時拆下換熱器來看，換熱器表面光潔，無結垢腐蝕現象，該緩蝕阻垢劑有優良的緩蝕阻垢效果。（5）此緩蝕阻垢劑在該電廠實際運行效果良好，可以在當地空冷發電機組中推廣使用。

［1］金熙，項成林等.工業水處理技術問答（第三版）［M］.化學工業出版社，2003（06）∶484-492.

［2］嚴蓮荷.水處理藥劑及配方手冊［M］.中國石化出版社，2004（01）：120-121.

［3］GBT 18175-2014，水處理劑緩蝕性能的測定旋轉掛片法［S］.

［4］GB50050-2007，工業循環冷卻水處理設計規范［S］.

［5］HGT 2160-2008，冷卻水動態模擬試驗方法［S］.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.212