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    新型阻垢剂 BHMTPMPA


    (1.西安热工研究院有限公司,陕西 西安  710032;2.东北电力大学,吉林 132012;3.邹平县东方化工有限公司,山东 邹平;4.华能杨柳青热电有限公司,天津 300042;5.华能铜川电厂,陕西 铜川  727100)

    1 阻垢技术现状及发展趋势

    有机膦酸自 20 世纪 60 年代引入国内循环水处理领域,由于其热稳定性好、耐水解、阻垢性能优异而被广泛应用[1].目前有机膦酸(ATMP、HEDP)及其盐仍然是最广泛应用的阻垢剂,但其不能有效抑制膦酸钙垢、锌垢以及氧化铁沉淀等。含磷化合物是微生物的营养源之一,易滋养菌藻,使环境水体营养化,从而造成水体污染[2]。有机膦系列阻垢剂在火电厂循环水系统使用,系统易滋生菌藻,产生粘泥,引发对铜合金、不锈钢等凝汽器管的腐蚀。目前对循环水系统排污水已限制磷的排放,因此开发和应用低磷或无磷、环境友好型的绿色阻垢剂已成为国内外研究和发展的方向。

    为控制低pH值下循环水系统的腐蚀,目前普遍采用碱性冷却水处理法[3]。在碱性处理条件下循环水及其处理技术有以下发展趋势。

    (1)为节约用水,循环水向高浓缩倍率技术发展,循环水水质一般具有高硬度、高 pH 值得特点。

    (2)为节约洁净水源,中水会用于循环水系统成为当前循环水用水的发展方向,新建大容量火力发电厂将

    使用中水作为电厂建设立项的必要条件。中水作为补充水时,微生物及有机类物质含量高,宜采用低

    磷阻垢剂。

    2 新型阻垢剂 BHMTPMPA 结构特点

    根据国内外对有机膦阻垢剂结构和阻垢机理的研究,并按目前循环水技术发展的特点,国内外相继开发出了大分子有机膦酸,其分子式为C17H14O15N3P5,分子量为 685.00。

    大分子有机膦阻垢剂分子结构中,由于增加了-CH2-,分子量随之增大,相对磷含量明显降低;在-CH2-增加的同时,分子结构中起关键阻垢作用的-PO(CH)2基团数量增加,阻垢性能得到显著增强。不同有机膦阻垢剂分子机构中磷含量见表 1。

    BHMT 独特的分子结构使其能和多种金属离子形成稳定的络合物。在水用也种,BHMT 能离解成 10

    正负离子,可以和 2 个或多个金属离子鳌合,形成 2 个或多个立体结构大分子络合物,松散于水中,破

    坏水垢的正常结晶,从而抑制水垢的形成。

    3 BHMT  阻垢性能试验

    采用动态模拟极限碱度法进行BHMT阻垢性能试验 [5]

    1) 试验水样共选用 2 种,分别取自国内 2 个火力发电厂循环水系统补充水;试验温度为 45℃±1

    [4] ;试验用BHMT由济源市清源水处理有限责任公司提供,其符合表 2 的指标要求。试验装置工艺流程见图 1

    先在循环水箱中注入试验用水,按加药剂量加入试验用阻垢剂,搅拌均匀;再在补液槽中加入已按加药剂量配置的试验用水;开启动态模拟试验装置总电源开关,开启循环水泵,调节流量计阀门,使循环水流量为 1000L/h;流量稳定后,开启换热器冷却水阀门及换热器加热开关;设定循环水箱温度为

    45℃。试验浓缩过程中边浓缩边补水,定期去氧,限定碱度 、氯根及硬度 ,直到求出极限浓缩倍率,停止试验[5]

    4 BHMT  阻垢性能试验内容及结果

    冷却装置

    4.1    BHMT  单体阻垢性能

    分别在选用的两水样中加入 BHMT 单体 6mg/L(按产品计)进行阻垢性能试验,试验用水水质及试验结果见表 3

    由表 3 可见,在 2 种试验水质条件下,加入 BHMT6mg/L(按产品计)均可达到较理想的阻垢效果,

    极限碱度分别可达到 9.01mmol/L 11.94/mmol/L

    4.2   BHMT  单体与传统阻垢剂单体阻垢性能比较

    对目前循环水处理普遍使用的有机膦类阻垢剂(ATMPHEDPEDTMPSDTPMP) 、羧基膦酸阻垢剂(PBTCA)及逐渐推广使用的多氨基多醚基膦酸阻垢剂(PAPEMP) 、环保型阻垢剂(PASPPESA)与 BHMT 进行阻垢性能对比试验。

    在选用的两水样(水质见表 3)中分别加入 BHMT 及其它阻垢剂 6mg/L(按产品计)进行阻垢性能试验,结果见表 4


    ① 所选用阻垢剂除 PAA 有效含量为 48% HEDP 活性组分为 60%的产品外, 其他均为符合相关

    国家或行业标准的产品。

    从表 4 可看出, 在 2 种试验水质及相同阻垢剂加入剂量条件下, BHMT 单体阻垢性能明显优于传统有机膦阻垢剂 ATMPHEDPDTPMP 及环保型阻垢剂 PESAPASP,并优于羧基膦酸阻垢剂 PBTCA,略优于大分子阻垢剂 PAPEMP

    4.3  BHMT  复配配方阻垢性能

    BHMT 符合配方是以 BHMT 为主要成分,辅以其它成分复配而德/这些成分包括:目前循环水处理普遍

    使用的有机膦类阻垢剂(ATMPHEDP) 、羧基磷酸阻垢剂(PBTCA) 、聚合物分散剂、共聚物分散剂中的一种或多种阻垢剂。3 个符合配方(以下简称 BHMT-1BHMT-2BHMT-3)的 BHMT-1 BHMT含量较高, 约为 50% (质量百分比, 下同) ; BHMT-2 BHMT-3 BHMT 含量较低, 为 20%30% BHMT-1BHMT-2BHMT-3 中其它阻垢剂共 20%50%BHMT-1BHMT-2BHMT-3 固体含量相同,均约为 35%。试验用水仍取自所选的 2 个火电厂,但由于季节影响,同一水源水质较表 3、表 4 有所变化。试验结见表5


    ①传统复合配方由有机膦、聚合物分散剂等复配而成,总固体含量约为 35%

    从表 5 可看出,在 2 种试验水质条件下,以 BHMT 为主的复合配方具有良好的阻垢性能,极限碱度

    可达 11.50mmol/L, 极限浓缩倍率可达 4.40, 阻垢性能优于传统复配配方。 BHMT 复合配方性能受 BHMT在配方中含量大小影响较大,BHMT 含量高的符合配方阻垢性能明显优越。

    4.4  试验水样磷含量分析

    注: ①所选用阻垢剂除 HEDP 活性组分含量为 60%的产品外,其他均为符合相关国家或行业标准的产品;

    ②传统复合配方由有机膦、聚合物分散剂等复配而成,总固体含量为 35%

    从表 6 可得出,在相同加入剂量下,BHMT单体浓缩倍率每提高 1.0 时磷含量增加值较低,为

    1.23mg/L(以PO 43- 计) ,与低磷阻垢剂PAPEMP相当,约为传统有机膦阻垢剂ATMPHEDP 50%。复配配方中采用BHMT,浓缩倍率每提高 1.0 磷含量增加值较传统有机膦复配配方降低 30%50%

    5 结 论

    1) 在试验水质条件下,单体使用及在符合配方中使用,BHMT 均具有较好的阻垢效果。

    2) 在试验水质条件下,BHMT 单体阻垢性能明显优于传统有机膦阻垢剂 ATMPHEDPDTPMP 及环保型阻垢剂 PESAPASP,且优于羧基膦酸阻垢剂 PBTCA,略优于大分子阻垢剂 PAPEMP

    3) 在试验水质条件下,BHMT 复合配方阻垢性能优于传统有机膦配方。

    4) 使用 BHMT 可明显降低磷含量。使用单体 BHMT,达到极限浓缩倍率时试验水样中磷含量与低磷阻垢剂PAPEMP 相当,约为传统有机膦阻垢剂 ATMPHEDP 50%;复配配方中采用 BHMT,达到极限浓缩倍率时试验水样中磷含量较传统有机膦复配配方可降低 30%50%

    5 BHMT 用于循环水,可有效提高循环水浓缩倍率,降低循环水的耗水率。

    6 BHMT 的使用可有效降低循环水排污水磷含量,有力环保;同时,可减轻磷系阻垢剂造成微生物增殖而

    引起的腐蚀。

    [参 考 文 献]

    [1] 郭军科,杨红民,磷系和含磷缓蚀阻垢剂的现状及展望[ ].天津电力技术,2002, (1.

    [2] 宋彦梅,绿色阻垢剂的研究现状及应用进展[ ].工业水处理,2005259.

    [3] 唐受印,戴友芝等.工业循环冷却水处理[ ].化学工业出版社,2003.

    [4] 叶文玉. 水处理化学品[ ].化学工业出版社,2002.

    [5] 高秀山,罗奖合,杨东方,等.火电厂循环冷却水处理[ ].中国电力出版社,2001.

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