工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正磷含量對系統(tǒng)的影響

葉曉林，劉 遠

中國石化集團北京燕山石油化工有限公司水務(wù)氣體管理中心，北京 102500

0 引言

敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通常采用投加化學藥劑的方法來控制系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕等問題。工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)大多采用以有機磷、聚合磷為主要成分的磷系緩蝕阻垢劑，但其受水溫、系統(tǒng)PH值等因素的影響，磷系緩蝕阻垢劑易發(fā)生水解。正磷過高既可能引起腐蝕也可能產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。因此在投加磷系緩蝕阻垢劑時應考慮多方面的因素，如補水水質(zhì)、系統(tǒng)水溫和pH值等，在綜合考慮這些因素后，合理地投加藥劑以達到系統(tǒng)平穩(wěn)運行的效果。

1 循環(huán)水系統(tǒng)中正磷的來源

正磷的來源主要有兩個方面：一是水穩(wěn)劑的水解，磷系配方的水穩(wěn)劑易受多種因素的影響發(fā)生水解，水解速度會隨這些影響因素的不同而有所不同。二是循環(huán)水的補水也有可能帶入正磷。另外，循環(huán)水場的不斷濃縮水質(zhì)，各種離子濃度不斷增大，也是正磷含量升高的另一個原因。

2 正磷含量對系統(tǒng)的影響

為了盡可能節(jié)約水資源，循環(huán)水系統(tǒng)通常是在高濃縮倍數(shù)的情況下運行的，濃縮倍數(shù)越大要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越高，稍微的腐蝕或是結(jié)垢傾向都會對循環(huán)水系統(tǒng)造成很大的影響。緩蝕阻垢劑水解產(chǎn)生的正磷酸鹽易與水中的鈣、鋅離子產(chǎn)生磷酸鹽垢，容易形成難以去除的硬垢，影響換熱器的換熱效果；生成的磷酸鹽垢還會引起垢下腐蝕，使換熱器穿孔而損壞。

正磷酸鹽還是菌藻的營養(yǎng)物，大量的菌藻會吸附系統(tǒng)中的懸浮物及泥沙、塵土等，形成附著或堆積的軟泥性沉積物。這些沉積物不僅會降低換熱器的換熱效果，引起設(shè)備的腐蝕、降低藥劑的效能。

3 正磷含量對循環(huán)水系統(tǒng)影響實例

燕山石化水務(wù)管理中心五供水六循的補水以地下水為主，鈣離子濃度為300mg/L左右，濃縮倍數(shù)長期在4左右運行，循環(huán)水鈣離子濃度在1 200mg/L左右，屬于高鈣高硬循環(huán)水；下面以五供水六循2010的實際運行情況為例說明。

六循4月份～9月份水質(zhì)及補水情況如下表所示：

六循 5月 6月 7月 8月 9月循環(huán)水正磷（mg/L） 5.81 6.09 5.013 4.72 4.85新鮮水總磷（mg/L） 0.22 0.35 0.33 1.86 0.17新鮮水耗（噸） 50686 60251 55202 54895 47101循環(huán)水鈣離子（mg/L） 1200 1240 1228 1254 1235冷凝水正磷（mg/L） 3.0～4.0

腐蝕速率（mm/a） 0.032 0.034 0.034 0.035 0.035粘附速率（m.c.m） 17.500 17.2000 18.800 18.800 12.900循環(huán)水總磷（mg/L） 8.58 8.41 7.81 8.09 9.72循環(huán)水鋅離子（mg/L） 3.67 3.93 4.83 3.56 4.39

從表中可以看出，5月～7月循環(huán)水中正磷和鈣離子濃度均較高，系統(tǒng)粘附率一直居高不下，但系統(tǒng)腐蝕速率偏低。對表格中數(shù)據(jù)作如下分析：

1）藥劑配方不合理。藥劑配方中含有正磷加上水解產(chǎn)生的正磷，使循環(huán)水中正磷含量過高，產(chǎn)生了過多的磷酸鹽沉淀，致使系統(tǒng)粘附速率偏高；2）鍋爐冷凝水補水。冷凝水中正磷含量為3.0mg/L～4.0mg/L范圍內(nèi)，當將冷凝水補進循環(huán)系統(tǒng)后，系統(tǒng)正磷過高，產(chǎn)生磷酸鹽沉淀，使系統(tǒng)粘附速率偏高，腐蝕速率偏低。

針對以上原因，采取以下方法來改善水質(zhì)狀況。

1）改變藥劑配方

8月開始將藥劑改為有機磷＋磺酸共聚物的配方，藥劑中不含正磷，循環(huán)系統(tǒng)中有機磷的含量相對提高?？偭卓刂圃?.0mg/L～8.0mg/L范圍內(nèi)，但從8月的實際運行效果看，系統(tǒng)的粘附速率與7月相比沒有下降，分析原因為冷凝水的補水對循環(huán)系統(tǒng)正磷含量有一定的影響。

2）提高系統(tǒng)總磷含量

維持系統(tǒng)冷凝水補水量，將總磷提高到9.72mg/L運行，系統(tǒng)粘附速率從8月的18.8m.c.m降到了9月的12.9m.c.m，循環(huán)系統(tǒng)結(jié)垢趨勢得到了緩解。

4 結(jié)論

通過長期的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，水穩(wěn)劑配方中正磷含量對循環(huán)水系統(tǒng)有較大影響。正磷含量偏高，則會使循環(huán)水系統(tǒng)偏結(jié)垢；正磷含量偏低，在循環(huán)水系統(tǒng)表面不能形成有效的保護膜，使循環(huán)水系統(tǒng)偏向腐蝕，設(shè)備得不到有效的保護。實際運行中需合理的選擇藥劑配方和藥劑投加量，充分發(fā)揮正磷的積極作用，最大限度的減少其負面影響；

在實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)每月的實時水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢和腐蝕趨勢，補水各種離子濃度的高低以及正磷含量的多少，及時的更改藥劑的投加量，調(diào)整好總磷的控制指標，保證水體中的有機磷含量，使其能對系統(tǒng)起到良好的保護作用。另外，根據(jù)每種藥劑配方的性質(zhì)不同，及時調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)的pH值控制范圍，避免緩釋阻垢劑發(fā)生水解和變質(zhì)，充分發(fā)揮藥劑的緩釋阻垢能力，可以避免大量的水耗藥耗浪費，節(jié)省生產(chǎn)成本。

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