循环冷却水高浓缩倍数配方的筛选及应用_电厂化学_青果园电厂化学资料网（燃料智能化、电厂化学、QC资料、汽轮机、锅炉、电气、电力能源、脱硫燃料、电力题库、电力应用文、电力标准大全）

循环冷却水高浓缩倍数配方的筛选及应用

发布时间：2011/5/30 阅读次数：2531 字体大小: 【小】【中】【大】

本广告位全面优惠招商！欢迎大家投放广告！广告投放联系方式

摘要：针对中原乙烯循环水的浓缩倍数偏低和系统发生腐蚀的问题，筛选出一种以磺化丙烯酸，有机解羧酸等为主剂的适合高浓缩倍数运行配方。现场应用在浓缩倍数4.0条件下，运行指标和监测数据达到并优于中石化规定的要求，碳钢、铜、不锈钢换热器无明显锈蚀、污垢发生，无点蚀及锈瘤。

关键词：循环冷却水缓蚀阻垢剂腐蚀性水质动模试验

前言

　　浓缩倍数是循环水运行管理的一项重要指标，提高浓缩倍数能够节省药剂和水量，但首先必须解决高浓度离子对换热设备造成的腐蚀和结垢问题。中原乙烯循环冷却水装置的设计能力2×10⁴m³/h，而实际运行能力为14000m³/h，系统保有水量6100m³，自1995年开车以来，浓缩倍数N值平均为2.5，且在水质较差时发生腐蚀现象，碳钢挂片腐蚀率达到0.1128mm/a，铜挂片腐蚀率0.009mm/a，均达不到碳钢腐蚀速率0.075mm/a，铜腐蚀速率0.005mm/a，不锈钢腐蚀速率0.005mm/a的要求^[1]。为提高循环水装置运行的经济性，并严格控制腐蚀和结垢，经过旋转挂片试验、静态阻垢试验及动态模拟试验，筛选出的缓蚀阻垢剂配方，较好地满足了循环水的各项要求。

1 补水水质和设备情况

　　1.1 补水水质
　　1998年以前，中原乙烯循环水系统补水全部来自黄河水。为解决黄河水断流问题，开始使用脱碱后的地下水作补充水。补充水中黄河水占60％，脱碱地下水占40％，补充水的水质见表1。

**表1　补充水水质分析结果**
项目	脱碱地下水	黄河水
Ca²⁺/(mg·L^-1)	40	135
总碱度/(mmol·L-1)	2.1	3.18
pH	8.12	8.34
Cl^-/(mg·L^-1)	48	90
SO₄^2-/(mg·L^-1)	44.7	112.5
总固体/(mg·L^-1)	278	560

　　通过计算在浓缩倍数N=4.5倍时，经混合后的循环水pH值为9.13，饱和pH为6.2，Ryzner稳定指数为3.27^[2]，水质属严重结垢型。但是浓缩4.5倍后Cl^-已超过300mg/L，SO₄^2-达387mg/L。这些腐蚀性强的离子又给系统带来严重腐蚀。因此，要求循环冷却水的药剂配方既要能解决结垢问题，也要能解决腐蚀问题。
　　1.2 设备情况
　　全厂共有换热器约120台，铜（T₂）换热器32台，不锈钢（1Cr18Ni9Ti）换热器24台，其余为碳钢（20＃钢）换热器。换热器设计进水温度≤32℃，总回水温度≤42℃。

2 缓蚀阻垢配方的筛选

　　试验共选了6种缓蚀阻垢剂，其中BC-605系列4种：BC-605H₁、BC-605H₂、BC-605H₃、BC-605H₄。该系列缓蚀阻垢剂主要成分是磺化丙烯酸、有机磷竣酸、BPTA、丙烯酸酯多元共聚物等。配方中各组份配比含量不同；S－113；系统原使用药剂（其主要成分为磷酸盐、EDP、BPTA等）。试验用水水质按表1所示，浓缩倍数4.5。试验药剂浓度分别为50mg/L、60mg/L和70mg/L3种。
　　2.1 静态阻垢试验
　　用配水的方法使试液的Ca²⁺及碱度达到250mg/L，P0₄^2-为5mg/L，然后加药剂，浓缩1.5倍，80℃下恒温10h，再分别测出水中钙离子的含量、计算出碳酸钙、磷酸钙的阻垢率。结果如表2、表3所示。

**表2　碳酸钙阻垢率**
药剂浓度/(mg·L^-1)	阻垢率/％
药剂浓度/(mg·L^-1)	BC-605H₁	BC-605H₂	BC-605H₃	BC-605H₄	原使用药剂	S-113
50	79.2	63.8	88.8	90.3	86.8	87.6
60	80.0	68.1	91.0	96.1	86.0	89.3
70	83.4	75.7	89.5	90.3	73.8	85.2

**表3　磷酸钙阻垢率**
药剂浓度/(mg·L^-1)	阻垢率/％
药剂浓度/(mg·L^-1)	BC-605H₁	BC-605H₂	BC-605H₃	BC-605H₄	原使用药剂	S-113
50	23.9	21.4	26.8	30.4	15.2	18.6
60	26.6	25.7	30.4	33.6	17.8	24.5
70	29.8	25.4	33.9	35.1	19.6	25.2

　　2.2 旋转挂片腐蚀试验
　　根据阻垢试验结果，选取BC－605系列中阻垢效果最好的BC-605H₃，BC-605H₄两种与原使用药剂以及S－113作对比。采用3种材质挂片（20＃碳钢、不锈钢和铜）进行旋转挂片试验。结果如表4所示。由表4可知以BC-605H₄的腐蚀率最低。

**表4　不同药剂浓度的腐蚀速率**
药剂浓度/(mg·L^-1)	试片材质	腐蚀率/(mm·a^-1)
药剂浓度/(mg·L^-1)	试片材质	BC-605H₃	BC-605H₄	原使用药剂	S-113
50	碳钢挂片	0.0219	0.0146	0.0165	0.0157
	不锈钢挂片	0.0001	0	0.0002	0.0002
	铜挂片	0.0002	0	0.0001	0.0002
60	碳钢挂片	0.0170	0.0123	0.0170	0.0148
	不锈钢挂片	0.0001	0	0.0001	0
	铜挂片	0.0001	0	0.0001	0.0001
70	碳钢挂片	0.0142	0.0116	0.0136	0.0150
	不锈钢挂片	0	0	0.0001	0.0001
	铜挂片	0.0001	0.0001	0.0001	0.0001

　　2.3 动态模拟试验
　　根据上述试验结果，同时考虑到经济性，选S－113和BC－605H。两种药剂进行动态模拟试验。药剂浓度60mg/L，试片为20＃碳钢、不锈钢和铜3种材质洞时用φ10×1的碳钢试管2支。动模12d后投加有机溴杀菌剂30mg/L。结果如表5所示，从表中看出，BC-605H₄的腐蚀率均低于S－113，同时前者的成膜厚度较后者厚，试管粘附速率前者也较后者低（S－113粘附速率已超标）。

**表5　动态模拟试验结果**
药剂名称	项目	碳钢挂片	不锈钢挂片	铜挂片	碳钢管
BC-605H₄	外观	有色晕干净	有色晕无腐蚀	少色晕无点蚀
	膜厚/μm	48	16	14
	腐蚀率/(mm·a^-1)	0.025	0.0031	0.0004	0.015
	粘附速率/m.c.m				9.8
S-113	外观	有色晕少腐蚀	有色晕无点蚀	少色晕无点蚀
	膜厚/μm	32	15	12
	腐蚀率/(mm·a^-1)	0.037	0.0045	0.0007	0.023
	粘附速率/m.c.m				17.6

　　以上试验结果表明，BC-605H₄更适合于中原乙烯的特殊水质，可以作进一步的工业应用试验。

3 现场应用

　　3.1 浓缩倍数及药剂浓度
　　系统浓缩倍数初步控制在3.5－4.0之间，后来又逐步提高到4.0以上。表6给出了试用期间的月均浓缩倍数。
　　根据上述试验结果并考虑用药的经济性，试验药剂浓度控制在60mg/L左右。

　　3.2 细菌和浊度控制
　　为控制细菌数量，减少因生物粘泥带来的腐蚀，日常杀菌是每天冲击性投加液氯l－2次。加氯机出现故障时用氯锭（主要成分是次氯酸钠）代替。另外，每20d左右交叉投加非氧化性杀菌剂1次，以剥离管壁上沉积的生物粘泥。异氧菌量严格控制在小于1×10⁵个/mL（正常运行时为10³－10⁴左右）。
　　浊度的控制主要通过旁滤地进行，旁滤量为5％－6％，正常运行情况下浊度小于5.0mg/L。

　　3.3 监测挂片和监测换热器
　　表6给出了试用8个月来监测挂片和监测换热器的腐蚀和结垢情况。其中3月份因运行水温过低（平均为20℃）和循环水系统有物料泄漏，造成碳钢监测挂片腐蚀率偏高，经采取措施后恢复正常。氯离子在320－350mg/L情况下运行，不锈钢挂片腐蚀率为0。

**表6　现场试用结果**
mm·a^-1
项目	２月	３月	４月	５月	６月	７月	８月
平均浓缩倍数	4.01	3.88	3.95	4.05	3.97	4.20	4.08
碳钢挂片腐蚀率	0.0027	0.133	0.027	0.0014	0.0013	0.0012	0.0013
不锈钢挂片腐蚀率	0	0	0	0	0	0	0
铜挂片腐蚀率	０	０	0.0004	0.0025	0.0023	0.00051	0.0003
碳钢试管腐蚀率		0.0873			0.001		0.01164
不锈钢使馆腐蚀率		0.0010			0.0009485		0.00093

　　其中4月份小修期间，为检验药剂配方的实际运行效果，打开部分换热器进行了检查。经过将近4个月的运行，设备状况良好，换热器内部无粘泥，无点蚀，无锈瘤和结垢，换热器不需任何清洗。其中检查两台不锈钢换热器无点蚀，无应力腐蚀。

4 结论

　　4.1 BC-605H₄缓蚀阻垢剂比较适合中原乙烯的水质特点，平均N值由2.5提高到4.0。而且因黄河水质恶化导致的腐蚀和结垢倾向得到了控制，水质状况良好。
　　4.2 腐蚀速度的降低使设备的大修周期由1a提高到2－3a，每年节省的全厂设备检修费就达上千万元。
　　4.3 N值由25提高到4.0用F污量由121m³/h降为69m³/h，每年可节水41×10⁴t，折合人民币50多万元。另外，因排污量的减少，每年少交排污费80多万元，具有良好的环境效益。

参考文献：
　　[1]中国石化集团公司．炼油化工企业工业水管理制度[M]．北京：中国石化集团公司1999.7.
　　[2]周本省．工业水处理技术[M]．北京：化学工业出版社．1997

上一篇：化学工业冷却节水、凝液回收和污水净化回用措施探讨下一篇：如何预防低压蒸汽锅炉汽水共腾事故的发生探讨事故发生的原因的什么

我要评论