李建強， 陸詩建

(1.東營職業(yè)學院工業(yè)工程系， 山東 東營 257026； 2.勝利油田勘察設計研究院， 山東 東營 257026)

0 引 言

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢問題一直是火電廠運行中需要解決的主要問題.敞開式火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行一段時間后，隨著其中鈣離子、鎂離子、氯離子、硫酸根等的不斷濃縮，凝汽器很容易發(fā)生結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象[1].污垢的存在不僅減少了流體的流通面積，使熱交換設備的流體阻力增加，而且使動力消耗增加，嚴重妨礙換熱設備的正常運行[2]，并因垢下腐蝕導致管材穿孔，造成設備腐蝕泄漏，縮短設備的使用壽命，嚴重影響火力發(fā)電的發(fā)電效率及經(jīng)濟效益.由于勝利發(fā)電廠地處黃河入?？?，地表水的鹽度和堿度都較高，常用的阻垢劑在這種堿鹽水作系統(tǒng)循環(huán)冷卻水時的阻垢率較低.為了保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，防止結(jié)垢問題發(fā)生，我們設計了一種新型的循環(huán)冷卻水阻垢劑SQ-286，分別通過靜態(tài)和動態(tài)阻垢實驗研究了SQ-286阻垢劑在高鹽堿循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的阻垢性能，結(jié)果表明新型阻垢劑SQ-286在這種地表水作系統(tǒng)循環(huán)冷卻水時的阻垢效果較好，達到了國標要求，可用于現(xiàn)場運行.

1 實驗部分

實驗用水均為東營勝利發(fā)電廠現(xiàn)場補充水，水質(zhì)分析均采用國家標準測定[3-7]，結(jié)果如表1所示.

表1 實驗用水水質(zhì)

1.1 靜態(tài)實驗方法

將一定體積的現(xiàn)場補充水，加入一定量的阻垢劑SQ-286，使其在實驗水中的濃度為8 ppm，控制水質(zhì)pH為8.3～8.5，在50±1 ℃下進行自然蒸發(fā)濃縮，待濃縮倍率達到N=3.3(不調(diào)酸)和N=5.0(調(diào)酸)后，采用國家標準分析實驗水[3-7].

1.2 動態(tài)模擬實驗

為了準確反映在換熱狀態(tài)下熱交換介質(zhì)的狀態(tài)變化，給系統(tǒng)現(xiàn)場運行提供可靠數(shù)據(jù)，根據(jù)上面的靜態(tài)實驗結(jié)果，采用以下實驗條件進行動態(tài)模擬實驗的驗證.實驗添加8 ppm的SQ-286阻垢劑，濃縮倍率為N=3.3(不調(diào)酸)和N=5.0(調(diào)酸)，運行過程中控制pH為8.3～8.5.模擬系統(tǒng)的貯水量為180 L，模擬系統(tǒng)循環(huán)量為1 800 L/h，換熱器：Φ10 mm×1 mm×346 mm，HSn70-1B.

表2 靜態(tài)阻垢實驗結(jié)果

2 結(jié)果與討論

2.1 靜態(tài)阻垢實驗

當阻垢劑SQ-286用量為8 ppm，控制水質(zhì)pH為8.3～8.5，在50±1 ℃下進行自然蒸發(fā)濃縮，待濃縮倍率達到N=3.3(不調(diào)酸)和N=5.0(調(diào)酸)后采用靜態(tài)實驗分析阻垢劑的阻垢效果，結(jié)果如表2所示.由表2可以看出，該水質(zhì)在相應濃縮倍率下投加阻垢劑SQ-286為8 ppm，其阻垢率可以達到97%以上，形成的少量水垢為可隨水流動的軟垢，無硬垢出現(xiàn)，達到了國家水處理設計規(guī)范，可以滿足系統(tǒng)的阻垢要求.

2.2 動態(tài)模擬阻垢實驗

為了準確反映在換熱狀態(tài)下熱交換介質(zhì)的狀態(tài)變化，給系統(tǒng)現(xiàn)場運行提供可靠數(shù)據(jù)，根據(jù)上面的靜態(tài)實驗得出的結(jié)果，我們采用以下實驗條件進行動態(tài)模擬實驗的驗證.添加8 ppm的SQ-286，濃縮倍率為N=3.3(不調(diào)酸)和N=5.0(調(diào)酸)，運行過程中控制pH為8.3～8.5.表3為實驗結(jié)束后的水質(zhì)分析結(jié)果，表4為污垢的熱阻數(shù)據(jù)，圖1為不同實驗時間下水質(zhì)中鈣離子和氯離子的濃度變化.

表3 實驗結(jié)束后的水質(zhì)分析結(jié)果

表4 污垢熱阻數(shù)據(jù)

圖1 不同實驗時間下 Cl-和Ca2+的濃度變化

由以上實驗結(jié)果可以看出，分別投加8 ppm阻垢劑SQ-286于控制濃縮倍率N=3.3和N=5.0的系統(tǒng)循環(huán)冷卻水進行動態(tài)實驗，Cl-、Ca2+變化及污垢熱阻變化和電導率變化均滿足國內(nèi)、國際系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求.當控制濃縮倍率N=5.0，投加8 ppm新型阻垢緩蝕劑SQ-286，調(diào)節(jié)系統(tǒng)pH為8.3～8.5時，水質(zhì)的阻垢率可達95%以上，能夠達到國標要求.

3 結(jié) 論

通過靜態(tài)和動態(tài)實驗顯示，在控制濃縮倍率N=3.3和N=5.0兩種運行工況條件下，勝利電廠擬用作系統(tǒng)循環(huán)冷卻水的地表堿鹽水在投加新型阻垢劑SQ-286達8 ppm后阻垢率均大于95%，達到了國家水處理設計規(guī)范，可以滿足系統(tǒng)的阻垢要求；系統(tǒng)的污垢熱阻均滿足小于3.44×10-4m2·K/W的國標要求；各水質(zhì)參數(shù)的變化也滿足國家系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水處理設計規(guī)范要求，因此新型阻垢劑SQ-286在上述實驗的工作條件下可以用于現(xiàn)場運行.

參考文獻

[1] 周本省.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的結(jié)垢問題[J].化學清洗，1999， 15，(3)：36-42.

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