全有機配方在結垢型水質中的阻垢效能試驗

2022-11-24 16:15:25 字數 2414 閱讀 4980

國內外電廠迴圈冷卻水的化學處理配方的研究已相當廣泛[1~4]。進入80年代,電廠迴圈冷卻水化學處理配方主要由有機膦酸鹽,磺酸基多元共聚物,鋅鹽及有機銅緩蝕劑等複合而成,但這種配方在使用中存在因ph變化而經常出現鋅鹽不穩定的問題[5],且該配方在處理高硬高鹼結垢型水質時,阻垢率僅有50%~60%。為提高阻垢效果,大多數電廠採用加無機酸調節ph的辦法[6],這給實際執行管理帶來了許多困難。

為此,開展全有機配方在電廠結垢型水質中的應用研究具有重要意義。本實驗的目的,就是通過阻垢效能實驗,篩選出一種可應用於電廠結垢型水質中的全有機藥劑配方。新的藥劑配方主要由阻垢效能優異的有機膦羧酸鹽,多元醇磷酸酯,磺酸基三元共聚物及有機酸等複合而成。

在總溶固大於1 200 mg/l、鈣硬度大於210 mg/l、鎂含量大於76 mg/l、總鹼度大於13 mmol/l的試驗水質條件下阻垢率大於85%,解決了ph變化下鋅鹽不穩定的問題。

1 實驗部分

1.1 實驗用水及水質型別的判斷

實驗用水按山東某熱電廠迴圈水補充水水質的2.5倍配製。水質分析結果如下:ca2+315.5mg/l;mg2+76.8 mg/l;cl-61.2 mg/l;hco3-813.9 mg/l;so42-476.0 mg/l;總fe 0.32 mg/l;總溶固1 364 mg/l;總鹼度13.4 mmol/l;ph7.87。

從水質分析資料可見,試驗用水鹼度高,含鈣量高,屬嚴重結垢型水質。

1.2 阻垢實驗原理與方法

冷卻水中的結垢,通常是由於水中的碳酸氫鈣在受熱和曝氣條件下分解生成難溶的碳酸鈣垢而引起的,其化學反應可用下式表示:

ca(hco3)2→caco3↓+co2↑+h2o

為了模擬冷卻水在換熱器受熱和在冷卻塔中曝氣的過程,本實驗中採用升高溫度(水溫60℃),並以每小時80 l的空氣流量向水中連續鼓入6 h的空氣,以帶走水中的co2氣體,使上述反應式的平衡向右移動,促進ca(hco3)2分解為caco3,試液迅速達到自然平衡ph。在試驗水中加入水處理劑(配方)後,在一定條件下有效地抑制caco3的沉積,使ca2+儘可能地保留在水中,通過測定加入阻垢劑前後的試液中ca2+的穩定濃度,並與空白對照,計算出阻垢率,以判定阻垢效果。

1.3 阻垢效能試驗結果

1.3.1 保持自然平衡ph條件下,全有機複合配方在結垢型水中的使用情況

(1)hedp為主劑配方的阻垢效能試驗

取試驗用水,分別加入羥基乙叉二膦酸(hedp)、磺酸基三元共聚物(paas)及膦酸基聚馬來酸(ppma),採用正交試驗法進行阻垢效能試驗,其試驗結果見表1。從表1中資料可見,在保持水質自然平衡ph的條件下,試驗結果最佳有機複合配方為1—7,阻垢率僅為65.1%,阻垢效果很不理想。

(2)pbtca為主劑配方的阻垢效能試驗

取試驗用水,分別加入2—膦酸基丁烷—1.2.4—三羧酸(pbtca)、磺酸基三元共聚物(paas)及多元醇磷酸酯(pape),採用正交試驗法進行阻垢效能試驗,其試驗結果見表2。從表2可見,在保持水質自然平衡ph的條件下,試驗結果最佳有機複合配方為2—7,阻垢率僅為68.5%,阻垢效果也不夠理想。

(3)pbtca和hedp為主劑配方的阻垢效能試驗

取試驗用水,分別加入pbtca、hedp、磺酸基三元共聚物(paas)及多元醇磷酸酯(pape),採用正交試驗法進行阻垢效能試驗,其試驗結果見表3。從表3可見,在保持水質自然平衡ph的條件下,試驗結果最佳有機複合配方為3—8,阻垢率僅為66.5%。

(4)pbtca和detpmp為主劑配方的阻垢效能試驗

取試驗用水,分別加pbtca、二乙烯三胺五甲叉膦酸(detpmp)、磺酸基三元共聚物(paas)及多元醇磷酸酯(pape),採用正交試驗法進行阻垢效能試驗,其試驗結果見表4。從表4可見,在保持水質自然平衡ph的條件下,試驗結果最佳有機複合配方為4—8,阻垢率僅為61.5%。

1.3.2 用有機酸調ph的條件下,全有機複合配方在結垢型水中的使用情況

(1)pbtca和detpmp為主劑複合配方的阻垢效能試驗

取表4中的最佳配方4—8,在相同的試驗條件下,加入一定量的有機酸(yjs),調ph,該配方的阻垢效能試驗結果見表5。從表中資料可見,隨著有機酸加入量的增加,阻垢率開始增加較大,當有機酸加入量增大到4.5 mg/l時,阻垢率上升趨於平緩。加酸後,阻垢率增長了20%以上,阻垢效果顯著,但同時迴圈水cod相對增加3%~6%。

(2)pbtca和paas為主劑複合配方的阻垢效能試驗

取表2中的最佳配方2—7,在相同的試驗條件下,加入一定量的有機酸(yjs)。該配方的阻垢效能試驗結果見表6。從表中資料可見,隨著有機酸加入量的增加,阻垢率開始增加較大,當有機酸加入量增大到2.5 mg/l時,阻垢率上升趨於平緩。

加酸後,阻垢率由68.5%增加到85.9%,但迴圈水cod相對增加3%~5%。

2 結論

在試驗條件下,保持自然平衡ph時,各種全有機複合配方的阻垢率均較低,最高阻垢率僅有68%。當配方中加入一定量有機酸時,阻垢率都明顯增加,但迴圈水cod值相對也略有增加。實驗中所選配方2—7在複合2.5 mg/l有機酸或配方4—8在複合4.5 mg/l有機酸時的阻垢率均大於85%。