无磷阻垢缓蚀剂在火电厂的应用

无磷阻垢缓蚀剂在火电厂的应用

张德良杭志莹

（铜山华润电力有限公司徐州221142）

摘要：针对火电厂补水水质和系统运行情况，通过极限碳酸盐阻垢试验、旋转挂片腐蚀试验、动态模拟试验筛选出无磷绿色环保阻垢缓蚀剂，并将其应用在1000MW机组循环水系统中，循环水排污水达到《污水综合排放标准》（GB8978）一级排放标准，且循环水系统达到了基本不结垢、不腐蚀的目标，保证了系统的长期安全稳定运行。

关键词：无磷环保；阻垢缓蚀剂；循环冷却水；聚天冬氨酸；聚环氧琥珀酸

1概述

虽然国家大力发展清洁能源、限制火电的发展，但在一定时期内，火电在总发电量中还占据着主要地位。火电厂目前仍以间冷开式循环水系统为主，循环水补水、排污在火电厂取水、废水排放中占量最大，循环冷却水处理的好坏，对电厂的安全经济运行有重要影响，直接关系到电厂的节能、降耗、安全稳定运行。

火电厂目前普遍采用并延用多年的含磷水质稳定剂对环境保护极为不利，循环水系统排放水会造成受纳环境水域的富营养化，促进菌藻的生长。为避免对生态的影响，要求循环水处理的阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂不能含磷，而且当药剂功能消失后要具备可生物降解和无毒等环保性能，同时为了节水还必须达到与含磷水质稳定剂相当的循环倍率，即要求处理药剂既环保又高效。为解决电厂水资源短缺和排放水污染环境对火力发电的制约，开发应用无磷绿色环保阻垢缓蚀剂成为国内外循环水处理药剂重要的研究和发展方向。

循环水系统补水作为研究介质，通过极限碳酸盐阻垢试验、旋转挂片腐蚀试验、动态模拟试验筛选出无磷绿色环保阻垢缓蚀剂，经过现场一年的运行，系统运行安全稳定，取得了突出的环保和社会效益。

某发电厂装机容量为2X1000MW机组，为单元制机组，采用加酸调节循环水碱度，要求循环水浓缩倍率≥4.0。单台机组循环水量78480~117720m3/h，系统保水量30772m³，补充水量约1600m3/h，排污水量约400m3/h，采用京杭大运河河水作为系统补水，其水质分析结果见表1：

表1、补充水分析结果

注：总硬度、总碱度、钙硬度、镁硬度均以CaC03计。

根据帕科拉兹（Puckorius）结垢指数和表一的水质分析数据，可以得出补水加酸浓缩4.0倍、控制碱度400mg/L结垢指数为3.971，表现为结垢为主、腐蚀为辅的水质。

2试验数据与结果讨论

2.1试验药剂简介

循环水阻垢缓蚀剂以聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、羧酸盐共聚物、磺酸盐共聚物、无机缓蚀剂等为主要组份配制了无磷绿色环保阻垢缓蚀剂，其药剂分析结果见表2：

表2阻垢缓蚀剂分析结果

2.2极限碳酸盐阻垢试验

2.2.1试验水质：补充水加酸调节碱度为97.6mg/L。

2.2.2试验温度：45℃±1℃。

2.2.3药剂剂量：8.0mg/L、9.0mg/L、10.0mg/L。

2.2.4试验方法：取配制好的水样5L，加入一定量阻垢缓蚀剂，置于玻璃缸中，搅拌、升温至45℃，并保持水温在45℃±1℃，一面蒸发浓缩，一面由下口瓶连续补加水样（水样中加入相同剂量的阻垢缓蚀剂），以保证玻璃缸内水位不变。试验过程中，定期从玻璃缸中取样，测定总碱度和氯离子含量，并计算△A值（△A为氯离子浓缩倍率与总碱度浓缩倍率的差值△A=Cl缸水/Cl补水-JD缸水/JD补水）；当△A≥0.2时，玻璃缸中水的碳酸盐硬度值，即为极限碳酸盐硬度，据此可计算出极限浓缩倍率。

2.2.5试验结果：

2.2.6试验结论：无磷绿色环保阻垢缓蚀剂投加浓度9.0mg/L，加酸调节补水碱度100mg/L左右，浓缩倍数可以达到4.32倍，满足现场运行要求。

2.3旋转挂片腐蚀试验

2.3.1试验水质：上述极限碳酸盐阻垢试验循环水。

2.3.2试验温度：45℃±1℃。

2.3.3试片线速度：试片线速度选取0.35m/s±0.02m/s。

2.3.4试验时间：试验时间为72h。

2.3.5试片材质：试验挂片共2种，分别为A3碳钢、TP304L不锈钢。

2.3.6试验方法：将称重后备用的试验挂片各两片，安装在试验仪器的旋转轴上。试验过程中定时往烧杯中补充除盐水，以维持烧杯的水位和溶液浓度不变。试验结束后，将试片取出，进行外观观察，然后将试片用毛刷洗净，再在酸洗溶液中浸泡3min～5min，取出，迅速用水冲洗后，立即浸入NaOH溶液中约30s，取出，用水冲洗，再用滤纸擦洗并吸干，在无水乙醇中浸泡约3min取出用滤纸吸干，置于干燥器中4h以上，称重，精确到0.0001g，求出其均匀腐蚀速率。

2.3.7试验结果：

2.3.8试验结论：无磷绿色环保阻垢缓蚀剂SGR-0804投加浓度9.0mg/L，加酸调节补水碱度100mg/L左右，碳钢、不锈钢腐蚀速率均优于《GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范》标准，满足现场运行要求。

2.4动态模拟试验

2.4.1试验水质：补充水加酸调节碱度为98.2mg/L。

2.4.2试验温度：进口水温30±2℃、加热蒸汽（常压饱和蒸汽）温度99℃±1℃。

2.4.3药剂剂量：9.0mg/L。

2.4.4循环水流速：1.0m/s。

2.4.5试管材质：TP304L不锈钢。

2.4.6试验方法：按照《HGT2160-2008冷却水动态模拟试验方法》进行。

2.4.7运行浓缩倍数：4.0~4.3倍。

试验结果：

2.4.8试验结论：无磷绿色环保阻垢缓蚀剂SGR-0804投加浓度9.0mg/L，加酸调节补水碱度100mg/L左右，可以满足现场运行要求。

3现场应用效果及评价

3.15#循环水系统循环水分析数据

3.2数据分析说明

循环水系统3月开始投加无磷绿色环保阻垢缓蚀剂SGR-0804，循环水中总磷由4.36mg/L降至0.2mg/L左右，达到《污水综合排放标准》（GB8978）一级排放标准。

3.3凝汽器检修状况

5#、6#循环水系统自2017年3月至今，两次停运小修，凝汽器不锈钢管表面均光滑洁净，没有污垢沉积和腐蚀状况，达到了预期阻垢缓蚀目标。

5#凝汽器检修照片5#冷油器检修照片

4结论

循环水系统自2017年3月开始使用无磷绿色环保阻垢缓蚀剂以来，循环水系统在浓缩倍数4.0左右运行，循环水中总磷的质量浓度从4.36mg/L降低到0.1~0.3mg/L，达到《污水综合排放标准》（GB8978）一级排放标准，且循环水系统达到了基本不结垢、不腐蚀的目标，保证了系统的长期安全稳定运行。

无磷绿色环保阻垢缓蚀剂SGR-0804在环境保护、阻垢、缓蚀方面具备比较突出的技术优势和实践意义，可在火力发电厂推广使用。

参考文献：

[1]邵国刚；谭红高硬度、高碱度循环水阻垢缓蚀剂研制与应用.清洗世界，第24卷第9期

[2]曾娟；余侃萍；杨国超；肖国光新型阻垢剂阻垢性能及其应用研究.矿冶工程，第33卷第2期

作者简介：

张德良（1972-2-12），男，工程师，主要从事：火力发电厂化学水处理及环境保护设备调试、故障诊断、技术改造、设备检修、电力设备管理工作。E-mail：173796897@qq.com手机：13685155761

杭志莹（1971-09-04），男，高级工程师，主要从事：火力发电厂化学水处理及环境保护设备调试、故障诊断、化学运行管理工作。邮箱：83914563@qq.com手机：13685155825