电厂专用缓蚀阻垢剂TH-604的性能研究及应用

田忠伟 ，贺茂才，李 翠 ，高灿柱

(1. 山东省泰和水处理有限公司, 山东 枣庄 277100； 2. 山东大学环境科学与工程学院，山东 济南 250100)

火电一直是中国电力生产的主体,超过 75 %的发电能力由燃煤机组提供。全国有1 000多个火电厂，分布在全国各个地区。火力发电过程中循环冷却水的结垢和腐蚀问题非常普遍，必须通过投加缓蚀阻垢剂来进行控制[1,2]。针对火电厂循环冷却水系统的特点，为满足市场的应用需要，同时使产品的应用更有针对性，本课题组经多次试验和现场应用，研制了电厂专用缓蚀阻垢剂 TH-604，并实现了工业化生产、销售和应用[2-4]。

因此，对电厂专用缓蚀阻垢剂TH-604的性能和应用进行了深入研究。考察了不同药剂浓度下TH-604、ATMP、HEDP、PAA和HPMA的静态碳酸钙阻垢率（国标GB/T 16632-2008），通过与常规缓蚀阻垢剂进行对比，来说明TH-604优异的阻垢性能[5]。参照标准Q/SY 126-2007，考察了TH-604的硫酸钙阻垢性能[6]。还参照GB/T 18175-2000标准分别考察了TH-604对碳钢和铜材质的缓蚀效果[7]。此外，通过在吉林一家电厂进行现场应用，系统运行正常，证明了TH-604在电厂循环冷却水中具有良好的阻垢和缓蚀效果。

1 阻垢剂的组成

TH-604由有机膦酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂及铜缓蚀剂组成，对水中的碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙等均有很好的螯合分散作用，并且利用有机膦酸盐和缓蚀剂在金属表面形成的保护膜起到缓蚀作用对碳钢、铜具有良好的缓蚀效果[4,8]。TH-604主要用于循环冷却水系统的缓蚀阻垢，如电厂、化工厂、石化、钢铁等，其缓蚀效果好、阻垢力强，可实现高浓缩倍率下运行，技术指标符合DL/806-2002标准。

2 实验部分

2.1 材料与仪器

试验用NaHCO3、Na2SO4、CaCl2、MgSO4、NaCl、EDTA-Na2、浓盐酸等试剂均为分析级；水为二次反渗透水；

阻垢缓蚀剂TH-604（40%）、ATMP（50%）、HEDP（50%）、PAA（40%）、HPMA（48%）均为山东省泰和水处理有限公司产品；

腐蚀试验仪器为江苏高邮仪器厂RCC-I型旋转挂片腐蚀测定仪。

2.2 试验方法

静态碳酸钙阻垢试验参考GB/T 16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定-碳酸钙沉积法》，通过投加一系列浓度的TH-604、ATMP、HEDP、PAA和HPMA，来考察相同浓度下5种药剂的阻垢效果。

TH-604的硫酸钙阻垢梯度试验方法参照Q/SY 126-2007《油田水处理用缓蚀阻垢剂技术要求》。

缓蚀试验方法参照GB/T18175-2000《水处理剂缓蚀性能测定－旋转挂片法》；挂片分别为A3碳钢、铜材质两种；将已称量的金属试片分别挂入加缓蚀剂的试验介质中，在规定条件下浸泡到一定的时间，然后取出试片，经清洗干燥处理后称量，根据试片的质量损失分别计算出腐蚀速率。

2.3 阻垢试验

2.3.1 静态碳酸钙阻垢试验

TH-604、ATMP、HEDP、PAA和HPMA的静态碳酸钙阻垢试验参考GB/T 16632-2008。考察相同加药浓度下5种药剂的阻垢率，其加药梯度分别为1、2、3、4、5 mg/L(干基)。

根据表1的结果可知：5种产品中，TH-604的静态阻碳酸钙垢性能最好，在同一加药浓度下均高于HEDP、ATMP、PAA和HPMA的静态阻垢率。此外TH-604的磷含量低，仅为HEDP或ATMP的二分之一，符合低磷环保的要求。之后通过阻硫酸钙垢试验评价TH-604的阻垢效果。2.3.2 硫酸钙阻垢梯度试验

TH-604的阻硫酸酸钙垢试验参照标准Q/SY 126-2007。加药梯度为5、10、20、30、40 mg/L，来考察TH-604的阻硫酸钙垢效果(图1)。

图1 静态阻垢试验Fig.1 Results of static scale inhibition test

由图2可知：即使使用对药剂的阻硫酸钙垢性能要求较高的Q/SY 126-2007标准进行评价，TH-604仍具有较好的阻硫酸钙垢效果。随加药量的增加，其阻垢率上升。在加药量为30 mg/L时，其硫酸钙阻垢率为91.8%，超过标准要求值（≥90%）。这说明TH-604对于抑制结构致密、难以清除的硫酸钙垢具有良好的效果[9]。

图2 硫酸钙阻垢试验Fig.2 Results of calcium sulfate scale inhibition test

2.4 缓蚀试验

参照GB/T 18175-2000《水处理剂缓蚀性能测定－旋转挂片法》，分别进行碳钢和铜挂片腐蚀试验。

试验条件：温度（50±1）℃，旋转挂片，试片材质为A3碳钢和铜材质，面积为28 cm2，转速90 r/min，试验时间72 h，试片不经预膜处理，试验水为循环水的配水。

TH-604的缓蚀试验按循环水的配水一次性加药20 mg/L，其水质指标如表1。

试验条件：温度（50±1）℃，旋转挂片，试片材质为A3碳钢和铜材质，面积为28 cm2，转速90

r/min，试验时间72 h，试片不经预膜处理，试验水为循环水的配水。

表1 配水水质分析Table 1 Detection results of preparing water

水质分析结果表明该电厂专用水质易结垢，且容易引起垢下腐蚀[4]。其缓蚀试验结果如表2所示：TH-604对碳钢、铜材质的腐蚀速率分别为0.037 9、0.002 0 mm/a，完全符合国家标准GB50050-2007的要求（碳钢＜0.075 mm/a，铜材质＜0.005 mm/a），并且其腐蚀速率远低于国家标准要求。此结果说明：对于电厂循环水，TH-604对碳钢、铜材质均具有良好的缓蚀效果。

表2 TH-604对碳钢和铜的缓蚀试验结果Table 2 Corrosion results of TH-604 for carbon steel and copper

3 现场应用

水处理药剂的使用效果和循环水的现场运行条件密切相关。由于TH-604药剂对电厂循环水的阻垢和缓蚀效果明显。因此，在吉林一家电厂进行了现场应用，该厂补充水水质分析结果如表 3，循环冷却水浓缩 3倍。对系统投加TH-604，并经过长时间的现场监测，循环水加药量为 20 mg/L，循环水中有机磷控制在约2.0~4.0 mg/L之间。

表3 补充水水质分析Table 3 Water quality analysis of feeding water

其缓蚀试验结果如表4，通过试验可知：TH-604现场应用6个月，电厂运行情况良好。检修发现循环水管道及凝汽器管壁状况良好，循环水池悬挂的碳钢和铜挂片表面光滑，无明显腐蚀和结垢现象，其腐蚀速率分别为 0.048 4、0.002 2 mm/a，符合GB50050-2007的要求。

表4 TH-604对碳钢和铜的缓蚀试验结果Table 4 Corrosion results of TH-604 for carbon steel and copper on site

4 结 论

(1) 与ATMP、HEDP、PAA和HPMA相比，在同一加药浓度下，TH-604的阻碳酸钙效率最高。TH-604的加药浓度为5 mg/L时的碳酸钙阻垢率为63.67%。

(2) TH-604具有良好的阻硫酸钙效果，参照标准 Q/SY 126-2007，TH-604的阻硫酸钙垢率为91.8%，符合标准要求。

(3) 通过TH-604缓蚀性能试验说明TH-604对电厂循环水的碳钢、铜材质具有良好的缓蚀效果，其腐蚀速率分别为0.037 9、0.002 0 mm/a，均符合GB50050-2007要求。

(4) 通过在东北地区一电厂的现场应用6个月，证明TH-604对电厂循环水系统具有良好的缓蚀和阻垢效果。补充水浓缩3倍以上，达到硬水而不结垢；其腐蚀速率为 0.048 4、0.002 2 mm/a，符合GB50050-2007的要求。

这对于解决使用区域非常广泛的电厂循环冷却水的腐蚀和结垢问题，具有重要的经济和环境效益。

［1］ 于良春,林峰. 中国发电能源结构与电力生产可持续性分析[J].山东社会科学, 2006(1): 92-95.

［2］ 郑书忠.循环冷却水水质及水处理剂标准应用指南[M]. 北京:化学工业出版社, 2003.

［3］中华人民共和国建设部.GB 50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》[S]. 北京: 中国计划出版社出版,2008.

［4］ 周本省.工业水处理技术 [M]. 第二版. 北京:化学工业出版社,2002.

［5］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局/中国国家标准化委员会.GB/T 16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定》[S]. 北京: 中国标准出版社出版,2008:1-3.

［6］中国石油天然气集团公司. Q/SY 126-2007《油田水处理用缓蚀阻垢剂技术要求》[S]. 北京:石油工业出版社, 2000:1-6.

［7］国家质量技术监督局.GB/T18175-2000《水处理剂缓蚀性能的测定-旋转挂片法》[S]. 北京, 2000:7-12.

［8］国家电力公司热工研究院.DL/T 806-2002《火力发电厂循环冷却水用阻垢缓蚀剂》[S]. 陕西, 2002:1-6.

［9］ 王兵,李长俊,廖柯熹,等.管道结垢原因分析及常用除垢方法[J].油气储运, 2008, 27(2):59-61.