[01387132]不锈钢凝汽器用水质稳定剂研究

成果所属技术领域：电厂化学；循环冷却水处理。不锈钢凝汽器在国内的使用时间还不长，有关不锈钢凝汽器的水质稳定剂的研究较少，许多以不锈钢管替代铜合金管的凝汽器，运行后仍采用铜合金管凝汽器的水质稳定剂。由于铜合金与不锈钢的耐蚀机理有所不同，铜合金管凝汽器的水质稳定剂并不特别适合于不锈钢管凝汽器，尤其是吸附类的铜合金缓蚀剂（如BTA等）反而会促进不锈钢的腐蚀。因此，研究适用于不锈钢管凝汽器的水质稳定剂非常有必要。本项目首先利用静态阻垢法测定了5种阻垢剂及其复合药剂的阻碳酸钙垢性能，结果显示，通过复配，获得了具有良好协同效应的绿色阻垢剂配方；利用动电位极化曲线评定了5种缓蚀剂的缓蚀效果。在一定浓度范围内，NaNO3、NaNO2、Na2WO4对不锈钢具有较好缓蚀作用；锌盐作为一种阴极型缓蚀剂，常与其他缓蚀剂复配使用，实验发现它对不锈钢不具缓蚀作用，这可能与其在金属表面形成的沉淀膜有关；研究发现含氯或含卤素的杀菌剂如次氯酸钠、新洁而灭等可以促进不锈钢的点蚀，在冷却水存放过程中随着杀菌剂的分解释放出卤素离子而使冷却水的侵蚀性增大。不含卤素的杀菌剂异噻唑啉酮在使用中和冷却水存放过程中都不会增大冷却水的侵蚀性。因此对不锈钢凝汽器，应使用不含卤素的异噻唑啉酮等作为杀菌剂。根据不锈钢在冷却水体系中的耐蚀性特点以及阻垢剂的阻垢机理，复配了1#和2#水质稳定剂，当药剂浓度达到4mg/L及以上时，不锈钢在浓缩至5倍的冷却水中仍未点蚀，显示较好的阻垢缓蚀性能。动态试验结果显示，在两个试验浓度下，浓缩倍率达到4倍时冷却水的[Cl-]/[Ca2+]比值基本维持稳定，说明药剂的阻钙垢能力较强。动态试验中试验管和挂片均没有腐蚀。通过水质分析、扫描电镜和红外光谱研究了水质稳定剂的作用机理。复合药剂通过络合增溶作用增大溶液中钙离子浓度，从而防止碳酸钙垢的析出，并且通过稳定溶液中氯离子和缓蚀性含氧酸根离子浓度比值，防止不锈钢点蚀；通过SEM、XRD、IR等现代化分析手段测试了几种药剂对碳酸钙结晶过程的影响，发现当水样中不含有复合药剂时，碳酸钙晶体从过饱和溶液中析出时形成了致密的方解石结构；水样中加入复合药剂后，药剂可以促使碳酸钙晶型发生转化，生成了片状、多孔性的六方方解石，从而使硬垢变软。本项目的特色和创新之处在于研究了适用于不锈钢管凝汽器的水质稳定剂，利用阻垢剂的阻垢作用同时达到对冷却水的阻垢和对不锈钢的缓蚀目的；根据这个缓蚀观点，对不锈钢管凝汽器，就不需采用传统意义上的缓蚀剂。在这基础上，开发出适用于不锈钢管凝汽器的低磷、绿色阻垢缓蚀剂配方。研究成果已发表论文10篇，其中1篇发表在国外期刊Corrosion上，被SCI收录；发表在国内核心期刊5篇，一般期刊1篇；参加国际会议论文1篇，国内会议2篇。研究成果申请国家发明专利3项。项目研究的科学技术意义和应用前景：本项目针对目前我国火力发电厂凝汽器用不锈钢管替代铜合金管的趋势，研究适合不锈钢管凝汽器的水质稳定剂。由于铜合金与不锈钢的耐蚀机理有所不同，铜合金管凝汽器的水质稳定剂并不一定适合于不锈钢管凝汽器，特别是吸附类的铜合金缓蚀剂反而会促进不锈钢的腐蚀。因此，研究适用于不锈钢管凝汽器的水质稳定剂非常有必要。通过研究获得了经济、高效的不锈钢凝汽器水质稳定剂配方，经过动态模拟试验和现场应用，证实了该水质稳定剂的可行性。该水质稳定剂的推广应用工作正在进行，预计可以取得较好的经济效益，具有广阔的应用前景。研究结果已经在江苏某电厂330MW机组上得到应用，取得较好效果。