火電廠循環(huán)冷卻水阻垢劑性能評估

杜艷超

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

關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水；阻垢劑；評估

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)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(yè)用水大戶，70%～80%用于循環(huán)冷卻水，提高循環(huán)水濃縮倍率，降低排污量，這是火電廠節(jié)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(jīng)深度處理后的中水作為循環(huán)冷卻水，中水水質(zhì)復(fù)雜，含鹽量高，結(jié)垢傾向較大，這使得循環(huán)水處理更加迫切。除采用循環(huán)水旁流處理外，選用高效綠色阻垢劑也已成為發(fā)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(guān)注點(diǎn)。阻垢劑性能評估是生產(chǎn)應(yīng)用的重要一環(huán)，主要采用靜態(tài)極限碳酸鹽法和動態(tài)模擬法。

1 基本理化性能評估

循環(huán)水阻垢劑基本理化性能指標(biāo)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(biāo)測試方法可參照《火力發(fā)電廠循環(huán)水用阻垢緩蝕劑》（DL/T 806—2013）[1]。

磷酸鹽是造成水體富營養(yǎng)化的因素之一。隨著環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，低磷無磷阻垢劑成為了今后的主要發(fā)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(tài)測試法

靜態(tài)測試法主要有極限碳酸鹽法和碳酸鈣沉積法，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)場水或模擬現(xiàn)場水水質(zhì)的配制水和水處理劑制備成試液，若采用現(xiàn)場水，應(yīng)先進(jìn)行水質(zhì)全分析，然后在加熱鼓氣條件下，使其蒸發(fā)濃縮，定時(shí)取樣測定試液的總堿度和氯離子濃度，當(dāng)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(shí)，認(rèn)為試液已經(jīng)結(jié)垢。此時(shí)氯離子的濃縮倍率越高，說明其阻垢性能越好，循環(huán)水濃縮曲線如圖1所示。

試驗(yàn)前期ΔA增長緩慢，測定結(jié)果甚至?xí)霈F(xiàn)ΔA<0的情況，除了測定誤差，主要是因?yàn)檠a(bǔ)水水質(zhì)不均勻，應(yīng)盡可能一次性配制整個(gè)試驗(yàn)所需補(bǔ)充液量，而且應(yīng)減少取樣頻次，在接近終點(diǎn)時(shí)會產(chǎn)生ΔA增長突躍，此時(shí)的取樣頻次應(yīng)適當(dāng)增多。試驗(yàn)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(jié)束后應(yīng)盡快補(bǔ)入添加了阻垢劑的原水。靜態(tài)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(jié)構(gòu)的前提下，可以適當(dāng)提高試驗(yàn)溫度，溫度宜為50～55℃。此外，還可以采取其他適當(dāng)措施以加快試液的蒸發(fā)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(dá)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(zhì)期為30d，超過保質(zhì)期應(yīng)重新配制標(biāo)定。錐形瓶應(yīng)配有直徑5～10mm、長度約300mm玻璃管的膠塞，避免水的蒸發(fā)損失，保證試驗(yàn)前后試樣體積一致。此外，還應(yīng)該確保每組試驗(yàn)升溫、恒溫時(shí)間一致，避免因?yàn)榧訜?、恒溫時(shí)間不一致引起的誤差。

3 動態(tài)模擬法

動態(tài)模擬試驗(yàn)方法是在實(shí)驗(yàn)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(xiàn)場的流速、水質(zhì)、流態(tài)、換熱材質(zhì)、換熱強(qiáng)度、冷卻水進(jìn)出口溫度、濃縮倍率、pH值、電導(dǎo)率及水處理劑添加濃度等主要工藝參數(shù)，綜合評定水處理劑的緩蝕和阻垢性能。

《冷卻水動態(tài)模擬試驗(yàn)方法》（HG/T 2160—2008）規(guī)定：以瞬時(shí)污垢熱阻值穩(wěn)定48h，不再增長作為試驗(yàn)結(jié)束的依據(jù)，瞬時(shí)污垢熱阻值計(jì)算公式如下：

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

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

從式（1）可以看出，影響瞬時(shí)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(shí)污垢熱阻值的波動，較難穩(wěn)定，實(shí)際測試中經(jīng)常采用以下兩種方法：①根據(jù)阻垢劑生產(chǎn)廠家推薦及使用廠家需求，確定循環(huán)水濃縮倍率，在該循環(huán)倍率下運(yùn)行10d左右，根據(jù)試驗(yàn)前后換熱管重量計(jì)算結(jié)垢速率。②參考靜態(tài)極限碳酸鹽法，在動態(tài)模擬試驗(yàn)中，當(dāng)循環(huán)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(shí)，停止試驗(yàn)，此時(shí)的[kcl-]就是該阻垢劑的最大濃縮倍率。

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

4 結(jié)語

火電廠循環(huán)冷卻水用阻垢劑性能評估方法較多，但應(yīng)盡可能模擬現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行狀況，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為火電廠循環(huán)水阻垢劑選擇、阻垢劑加藥量的確定及循環(huán)冷卻水處理提供參考依據(jù)，保證循環(huán)水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家能源局.火力發(fā)電廠循環(huán)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(yè)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(xué)工業(yè)出版社，2013.