松花江水系循环冷却水浓缩倍数的确定

姚灵霞，宁艳春，王群
(中国石油吉林石化公司研究院，吉林　 吉林　 132021)

　　摘要：吉林松花江水系水质为低硬低碱水质特点，浓缩倍数大于4时转为结垢型水质。通过实验研究了该水作为循环冷却水的补水，在不同浓缩倍数下运行，由低硬低碱水转为高硬高碱水适宜的水处理配方；总结了多种水处理配方在松花江水系中应用所适宜的浓缩倍数。
　　关键词：松花江；循环冷却水；水处理；浓缩倍数
　　中图分类号：TU991.4；TU991.26　 文献标识码：A　 文章编号：1009—2455(2003)03—0015－03

Determination of Enrichment Factor for Recirculating Cooling Water from Songhua River System

YAO Ling-xia，NING Yan-chun，WANG Qun

(The Research Institute of Jilin Petrochemical Company of PetroChina,Jilin 132021,China)

　　Abstact：The water from the Songhua River system in Jilin Province features low hardness and low alkalinity and turns to water of scaling type when its enrichment factor is above 4.Proper formulae were studied through tests to turn the water of low hardness and low alkalinity to water of high hardness and high alkalinity，when the said water is used as a make-up water to recirculating cooling water at different cycle of concentration.Cycle of concentration suitable to multiple water treatment formulae to be applied to the water from the Songhua River system were summed up.
　　Key words：Songhua River system；recirculating cooling water；water treatment；cycle of concentration.

　　确定最适宜的浓缩倍数涉及到对各种因素的综合分析，包括水源供应情况、凉水塔的型号、操作条件、冷却水的温差、补充水的水质、药剂配方、价格和供水费用等。
　　吉化公司各厂均采用经过滤的松花江水作为循环冷却水的补水，松花江水属低硬低碱型水质，可以在各种浓缩倍数下使用。有机合成厂、化肥厂等老厂由于受系统设备的限制，循环比都比较大，凉水塔的换热效果比较差，浓缩倍数只能达到2～3。随着30万吨乙烯的建成，有更多的循环水装置投入使用，其设计更加合理。可以在各种浓缩倍数下运行。这就要求我们，根据国内外水处理技术的发展和本公司的特点，采用新的措施，提高水的浓缩倍数，做到节约用水，保证生产，保护设备。

1 试验方法

1.1 试验设备
　　　 用旋转挂片腐蚀试验仪做配方筛选和水质特点验证试验。
1.2 试验用水水质
　　用吉林松花江水配制成自然浓缩的水作为试验水。松花江水各种浓缩倍数下水质.如表l。

表1 不同浓缩倍数水质 浓缩倍数
/倍 ρ(总溶固)
(mg·L^-1) ρ(Ca²⁺)
(mg·L^-1) ρ(Mg²⁺)
(mg·L^-1) ρ(Sio2)
(mg·L^-1) ρ(HCO₃²⁺)
(mg·L^-1) ρ(SO₄^2-)
(mg·L^-1) ρ(Cl^-)
(mg·L^-1) PH值 L.S.I R.S.I 倾向 1 110 11 5 11 40 17 11 7.2 -0.9 9.0 重腐蚀 2 220 22 10 22 90 80 60 8.2 0.6 7.1 腐蚀 3 330 33 15 33 120 100 65 8.3 1.1 6.2 腐蚀 4 440 44 20 44 180 130 100 8.7 1.6 5.4 结垢 5 550 55 25 55 200 150 120 8.9 2.1 4.7 结垢

2 试验结果

2.1 ca^2＋对缓蚀效果的影响
　　对于低硬度的吉林松花江水，要得到理想的处理效果，必须要有足够的两价金属离子，表2中的试验数据，明确说明了这一点。

表2 Ca²⁺对缓蚀率的影响 ρ(Ca²⁺)
(mg·L^-1) 配方 腐蚀率/
(mm·a^-1) 缓蚀率/
% 试片表面状态 ρ(六偏磷酸钠)
(mg·L^-1) ρ(TS—604)
(mg·L^-1) 10 10 4 0.6705 0 全部腐蚀 20 10 4 0.1816 72.9 2/3被腐蚀 30 10 4 0.0041 99.36 边角腐蚀 40 10 4 0.004 99.4 无腐蚀

　　从表2可以看出，腐蚀速度随Ca^2＋的质量浓度的提高而下降。由此得出，以吉林松花江水为循环冷却水的装置中，要想使水处理配方充分发挥作用，必须提高浓缩倍数，或添加两价金属离子。

2.2 锌盐的缓蚀增效作用

吉林松花江水质，浓缩倍数提高到18，都不会超过化工部颁布的循环冷却水水质控制指标^［1］，有些装置本身设计的不合理，限制了浓缩倍数的提高。在此情况下，只有采用添加锌盐的方式来达到好的处理效果。锌盐对水处理效果的影响见表3。

表3 锌盐对水处理效果的影响 ρ(Ca²⁺)
(mg·L^-1) ρ(Zn²⁺)
(mg·L^-1) ρ(六偏)
(mg·L^-1) ρ(TS—604)
(mg·L^-1) 腐蚀率/
(mm·a^-1) 试片表面状态 23 0 10 4 0.0136 有锈迹，小锈包 23 1 10 4 0.0087 有锈迹 23 2 10 4 0.0057 孔周有锈痕 23 3 10 4 0.0069 孔周有轻微锈痕 23 4 10 4 0.0054 孔周有轻微锈痕

　　试验结果表明，当 ρ(Zn^2＋)大于3m／L时，腐蚀速度明显下降，局部腐蚀基本消失。说明当(Ca^2＋)达不到所需质量浓度时，添加3mg／L锌离子是提高水处理效果的有效途径。
2.3 浓缩倍数对缓蚀效果的影响
　　吉林松花江水只要有合理的装置和水处理配方，可在高浓缩倍数下运行。浓缩倍数对缓蚀效果的影响见表4。

表4 浓缩倍数对缓蚀效果的影响 浓缩倍数/倍 ρ(六偏)
(mg·L^-1) ρ(HEDP)
(mg·L^-1) ρ(TS—604)
(mg·L^-1) ρ(Zn²⁺)
(mg·L^-1) 腐蚀率/
(mm·a^-1) 试片表面状态 2 10 　 4 3 0.0144 孔周有小锈疱，白垢较少 3 10 　 4 3 0.0192 孔周有锈疱，白垢散在表面 3 　 10 6 3 0.0053 孔周有锈痕 3 　 10 6 　 0.010 孔周有锈带 4 　 10 10 　 0.0078 孔周有锈带 5 　 10 10 　 0.0060 孔周有轻微锈痕

　　表1、表4的数据说明，随着浓缩倍数的提高，水质由腐蚀型逐步向结垢型转化^［2］，当浓缩倍数大于4时结垢已成为主要矛盾；在浓缩倍数为3时有机磷酸盐加锌配方比聚合磷酸盐配方要优越；当浓缩倍数大于5时可以去掉锌盐，用全有机配方显出明显的效果。由此可见，在松花江水系使用全有机配方，浓缩倍数必须大于等于5，Ca^2＋的质量浓度大于50mg／L。
2.4 不同的药剂配方适宜的浓缩倍数
　　吉林松花江水质为低硬低碱，严重腐蚀性水质。随着浓缩倍数由1提高到18，由腐蚀型水质变为结垢型水质，但仍未超过《工业循环冷却水处理设计规范》要求。随着浓缩倍数的变化，水处理配方也应做相应的变化，由缓蚀为主的水处理配方变为以阻垢分散为主的水处理配方。实验室通过研究给出了几种药剂配方适宜的浓缩倍数。结果如表5。

表5 不同浓缩倍数适宜的水处理配方

配方

组分的质量浓度(mg·L^-1)

腐蚀率
(mm·a^-1)

浓缩倍数K

试片表面状态

聚六偏磷酸钠+Zn+TS—604

14+3+4

0.0138～0.0192

1～3

K＞3有白垢生成

HEDP+Zn+TS—604

10+3+5

0.0055～0.0100

2～5

K＞5有锌盐生成

HEDP +TS—607

10+7

0.046～0.031

4～6

K＞6有白垢生成

HEDP+水解聚马来酸酐

5+10

0.0098～0.0132

5～7

K＞7有白垢生成

HPAA+T—225

7+10

0.0068～0.0136

5～7

K＞7有白垢生成

PAPE+Zn+磺化木质素+T—225

3+3+5

0.0147～0.0209

5～8

K＞8有白垢生成

PESA+PBTCA

5+5

0.0063～0.0196

5～18

K＞18有白垢生成

　　从试验数据可以看出，松花江水作为循环冷却水的补水在l～18各种浓缩倍数下使用均能选择到合适的水处理配方。

3 结论

　　①采用松花江水系水作为循环冷却水的补水浓缩倍数小于5时，必须要有足够的两价金属离子。当 Ca^2＋的质量浓度达不到50 mg／L时，添加3mg／L锌离子是提高水处理效果的有效途径。
　　②在松花江水系使用全有机配方，浓缩倍数必须大于等于5。
　　③采用松花江水系水作为循环冷却水的补水时，循环冷却水系统的浓缩倍数可根据装置的实际情况，选择不同的浓缩倍数。在浓缩倍数为为1～18各种情况下都能选择到合适的水处理配方。水处理配方PESA＋PBTCA适用范围最广。

参考文献：

［1］GB50050－95，工业冷却水处理设计规范［S］
［2］庞荷云.循环冷却水［M］.南京：江苏科学技术出版社，1991

作者简介：姚灵霞(1966—)，女，吉林省吉林人，工程师，1989年毕业于东北电力学院，一直从事循环水处理技术研究工作，电话：(0432)3976176，Yaolingx＠sohu.om。