火電廠循環冷卻水阻垢劑性能評估

杜艷超

摘 要：火電廠循環冷卻水量約占總用水量的70%～80%，循環水中投加阻垢劑可以提高濃縮倍率，減少排污量，達到節能降耗的目的。本文重點介紹了幾種常用的阻垢劑性能評估方法以及試驗過程中的注意事項，以確保橫向或縱向評估的準確性。

關鍵詞：循環冷卻水；阻垢劑；評估

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）20-0038-02

Performance Evaluation of Circulating Cooling Water

Scale Inhibitor in Thermal Power Plant

DU Yanchao

（China Datang Group Science and Technology Research Institute Co.， Ltd. Huazhong Branch，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： The circulating cooling water of the thermal power plant accounts for about 70%～80% of the total water consumption， and the addition of scale inhibitor in the circulating water can increase the concentration ratio， reduce the amount of sewage and achieve the purpose of saving energy and reducing consumption. This paper focused on several commonly used scale inhibitors performance evaluation methods and points for attention during the test process to ensure the accuracy of lateral or longitudinal assessment.

Keywords： circulating cooling water；scale inhibitor；evaluation

中國淡水資源短缺，火電廠作為工業用水大戶，70%～80%用于循環冷卻水，提高循環水濃縮倍率，降低排污量，這是火電廠節能減排的重要舉措之一。隨著中水回用的普及，越來越多的火電廠采用經深度處理后的中水作為循環冷卻水，中水水質復雜，含鹽量高，結垢傾向較大，這使得循環水處理更加迫切。除采用循環水旁流處理外，選用高效綠色阻垢劑也已成為發展趨勢。目前，火電廠凝汽器管廣泛使用不銹鋼管或鈦管，耐腐蝕性能較好，阻垢性能成為主要關注點。阻垢劑性能評估是生產應用的重要一環，主要采用靜態極限碳酸鹽法和動態模擬法。

1 基本理化性能評估

循環水阻垢劑基本理化性能指標包括：pH值、密度、固含量、磷酸鹽含量、亞磷酸鹽含量、唑類含量。具體要求，見表1。各指標測試方法可參照《火力發電廠循環水用阻垢緩蝕劑》（DL/T 806—2013）[1]。

磷酸鹽是造成水體富營養化的因素之一。隨著環保政策的日趨嚴格，低磷無磷阻垢劑成為了今后的主要發展趨勢。磷酸鹽含量2.0%～6.8%為低磷阻垢劑，磷酸鹽含量小于2.0%為無磷阻垢劑。

2 靜態測試法

靜態測試法主要有極限碳酸鹽法和碳酸鈣沉積法，相應的標準為《水處理劑阻垢性能的測定極限碳酸鹽法》（HG/T 4541—2013）[2]和《水處理劑阻垢性能的測定碳酸鈣沉積法》（GB/T 16632—2008）。

2.1 極限碳酸鹽法

以現場水或模擬現場水水質的配制水和水處理劑制備成試液，若采用現場水，應先進行水質全分析，然后在加熱鼓氣條件下，使其蒸發濃縮，定時取樣測定試液的總堿度和氯離子濃度，當氯離子濃縮倍率[kcl-]與總堿度濃縮倍率kJD的差值ΔA大于等于0.2時，認為試液已經結垢。此時氯離子的濃縮倍率越高，說明其阻垢性能越好，循環水濃縮曲線如圖1所示。

試驗前期ΔA增長緩慢，測定結果甚至會出現ΔA<0的情況，除了測定誤差，主要是因為補水水質不均勻，應盡可能一次性配制整個試驗所需補充液量，而且應減少取樣頻次，在接近終點時會產生ΔA增長突躍，此時的取樣頻次應適當增多。試驗中的取樣量不宜過多，否則會造成濃縮倍率增長緩慢，在滿足測試精度的前提下，總堿度測試取樣量為50mL，氯離子測試取樣量為20mL。取樣結束后應盡快補入添加了阻垢劑的原水。靜態極限碳酸鹽法只是定性評估水處理劑阻垢性能，在不破壞阻垢劑結構的前提下，可以適當提高試驗溫度，溫度宜為50～55℃。此外，還可以采取其他適當措施以加快試液的蒸發速率。

2.2 碳酸鈣沉積法

以含有一定量碳酸氫根和鈣離子的配制水和水處理劑制備成試液，在加熱條件下，促使碳酸氫鈣加速分解為碳酸鈣，達到平衡后測定試液中的鈣離子濃度，鈣離子濃度越大，則該水處理劑的阻垢性能越好。

該法所用碳酸氫鈉溶液保質期為30d，超過保質期應重新配制標定。錐形瓶應配有直徑5～10mm、長度約300mm玻璃管的膠塞，避免水的蒸發損失，保證試驗前后試樣體積一致。此外，還應該確保每組試驗升溫、恒溫時間一致，避免因為加熱、恒溫時間不一致引起的誤差。

3 動態模擬法

動態模擬試驗方法是在實驗室給定條件下，用常壓飽和蒸汽加熱模擬換熱器，模擬冷卻水現場的流速、水質、流態、換熱材質、換熱強度、冷卻水進出口溫度、濃縮倍率、pH值、電導率及水處理劑添加濃度等主要工藝參數，綜合評定水處理劑的緩蝕和阻垢性能。

《冷卻水動態模擬試驗方法》（HG/T 2160—2008）規定：以瞬時污垢熱阻值穩定48h，不再增長作為試驗結束的依據，瞬時污垢熱阻值計算公式如下：

[rπdil×3 6004 186.5GT出-t進t出-t進-12] （1）

式（1）中：[r]為清潔管熱阻，m2·℃/W；[di]為試管內徑，m；[G]為冷卻水流量，kg/h；[T]為蒸汽溫度，℃；[t進]為冷卻水進口溫度，℃；[t進]為冷卻水出口溫度，℃；4 186.8為水的熱容，J/（kg·℃）；[l]為試驗管有效換熱長度，m；3 600為小時換算為秒的數值。

從式（1）可以看出，影響瞬時污垢熱阻值的因素較多，若各測試儀表精度無法保證，會引起瞬時污垢熱阻值的波動，較難穩定，實際測試中經常采用以下兩種方法：①根據阻垢劑生產廠家推薦及使用廠家需求，確定循環水濃縮倍率，在該循環倍率下運行10d左右，根據試驗前后換熱管重量計算結垢速率。②參考靜態極限碳酸鹽法，在動態模擬試驗中，當循環水氯離子濃縮倍率[kcl-]與總堿度濃縮倍率kJD的差值ΔA大于等于0.2時，停止試驗，此時的[kcl-]就是該阻垢劑的最大濃縮倍率。

目前，部分火電廠循環水處理采用加酸控制pH值，動態模擬試驗過程中，隨著堿度濃縮倍率的升高，循環水pH值升高，結垢傾向變大，為了排除pH值升高對試驗結果的影響，可以加入5%硫酸，使pH值控制在一定范圍。

4 結語

火電廠循環冷卻水用阻垢劑性能評估方法較多，但應盡可能模擬現場實際運行狀況，保證試驗結果的準確性，為火電廠循環水阻垢劑選擇、阻垢劑加藥量的確定及循環冷卻水處理提供參考依據，保證循環水系統安全穩定運行。

參考文獻：

[1]國家能源局.火力發電廠循環水用阻垢緩蝕劑DL/T 806—2013[S].北京：中國電力出版社，2013.

[2]中華人民共和國工業和信息化部.水處理劑阻垢性能的測定極限碳酸鹽法HG/T 4541—2013[S].北京：化學工業出版社，2013.