永昌发电公司循环水缓蚀阻垢剂性能研究毕业设计论文.doc

永昌发电公司循环水缓蚀阻垢剂性能研究_毕业设计论文 论文永昌发电公司循环水缓蚀阻垢剂性能研究学科专业Title yongchang generate electricity the company slow function research of the eclipse Zu dirtSpecialityThermal energy engineeringApplicantWang GuochaoSupervisorProf Wang YufengABSTRACTIn the circulation water cooling system because of evaporate of cooling tower will make the various salt in the system of content gradual go up circulation aquatic carbonic acid root alkalinity and degree of hardness value attain certain degree will cause the Ning vapor machine copper tube of knot dirtUsually from small scaled experiment indeed get of circulation water of tallest allow inspissation magnification is control circulation water row dirty basisBut circulation water of concentrated magnification and the function of water steady have importance relation and want to have to carry on assess to the function of water steady in the usage the process Circulation water is in the inspissation the evaporation the process the density of various ion with concentrated magnification of enlarge but enlarge be inspissation magnification to attain certain number carbon dioxide overflow creation the carbonate precipitate the aquatic carbonate alkalinity is an extreme limit carbonate at this time alkalinityAccording to time can calculation extreme limit concentrated magnificationJoin Zu dirt the purpose of lie in the carbonate alkalinity of the exaltation its extreme limit its extreme limit value more Gao the its Zu dirt effect be also more good This text introduction use the carbonate method of the dynamic state extreme limit under the environment that small scaled imitate experiment according to certain of experiment condition and experiment method always generate electricity a company water a steady Zu dirt function to alleviate eclipse function to carry on assess to the ChangTYPE OF THESIS Research paperKEY WORDS Circulation water Slow eclipse Zu dirt Function Research目 录摘 要IABSTRACTIII目 录V前 言7缓蚀阻垢剂的阻垢性能试验911 试验原理912 试验装置1013 试验条件1014 试验方法1115 终点判断1116 生水灰水及混合后水样分析1117 缓蚀阻垢剂投加量1218 初步结论1319 缓蚀阻垢剂的阻垢试验折线图13110 加药量的计算141101 循环冷却水系统加药量W1141102 日补充水投加药量W2141103 循环水系统补加药量W3141104 每天单机总加药量W14111 阻垢机理分析14第二章 缓蚀阻垢剂的缓蚀性能试验1521试验原理1522试验装置1523试验条件1624 试验方法1625 结果及计算分析1626缓蚀机理分析17第三章 缓蚀阻垢剂的安全使用1831缓蚀阻垢剂的理化性质1832缓蚀阻垢剂的燃烧危险爆炸性1833缓蚀阻垢剂的包装与储运1934缓蚀阻垢剂的毒性危害1935应急情况下的急救措施1936人员接触的安全防护措施1937缓蚀阻垢剂的泄露处置19结论21致 谢23参考文献25声明前 言在火力发电厂的各种用水中以作为冷却介质的循环水用量最大通常约占全厂用水量的7080使电厂实现节水的关键环节浓缩倍率CL循环水氯离子与补给水氯离子之比是循环冷却水的一个重要技术参数CL值越大说明水的重复利用率越高补充水量越少节水越多提高循环水的浓缩倍率减少冷却水的排污就成为电厂节水的一个重要方面电厂要提高水的利用效率就只有挖掘冷却水的利用潜力大力减少排污水采用成熟的新工艺对循环水进行水质调整处理使循环水可以保持较高的浓缩倍率但不易对凝汽器管材形成结垢或腐蚀从而减少循环水的排污量补充水质不同循环水处理的方式不同所用的药品不同其最高允许浓缩倍率也就各不相同补充水质越好其最高允许浓缩倍率就越高所使用的水质稳定剂越好就越能提高循环水的最大允许浓缩倍率循环冷却水处理技术现状1水垢的控制从补充冷却水中除去成垢的钙镁离子Ca2Mg2也就形不成水垢目前常用的软化方法有两种Ca HCO3 2反应生成CaCO3沉淀提前析出该方法成本低适于原水尤其是暂时硬度大的结垢型原水钙含量高补充水量较大的循环冷却水系统加酸或通入CO2气体降低PH值稳定重碳酸盐CO2气体降低PH值使下列平衡左移重碳酸盐处于稳定状态 投加阻垢剂CaCO3的结晶增长过程以达到控制水垢形成的目的目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐有机多元膦酸有机磷酸脂聚丙烯酸盐等这也是目前应用最广的控制水垢的方法2污垢的控制对补充水进行预处理降低浊度做好循环水水质处理 投加分散剂增加旁滤设备3循环冷却水系统金属腐蚀的控制添加缓蚀剂在敞开式循环水系统中常用的缓蚀剂有硅酸盐钼酸盐锌盐磷酸盐聚磷酸盐有机多元膦酸巯基苯并噻唑MBT苯并三唑BTA和甲基苯并三唑TTA硫酸亚铁等并且为了减轻环境富营养化的压力目前更趋向于使用后面几种有机膦酸盐和低磷缓蚀剂提高循环水的PH值PH值使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大易于钝化从而有利于控制设备腐蚀4循环冷却水系统微生物的控制PH值悬浮物和微生物的养料等水质指标在防腐涂料中添加杀生剂抑制微生物的生长采取在冷却水水池加盖冷却塔的进风口加装百叶窗等措施防止阳光照射设置旁流过滤设备对补充水进行混凝沉淀预处理以及颇有前途的噬菌体法等缓蚀阻垢剂的阻垢性能试验试验原理在循环冷却水系统中碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加当其浓度达到过饱和状态或经过传热表面水温升高时会分解生成碳酸盐沉积在传热表面形成致密的微溶性盐类水垢其导热性能很差116W mK 钢材一般为45W mK 因此水垢附着轻则降低换热器传热效率严重时使换热器堵塞系统阻力增大水泵和冷却塔效率下降生产能耗增加产量下降加快局部腐蚀甚至造成非正常停产循环水在浓缩蒸发的过程中由于各种离子的浓度随浓缩倍率的增大而增大当浓缩倍率达到一定数值时水中的碳酸氢根分解产生水二氧化碳溢出和碳酸钙沉淀Ca HCO3 2 CaCO32CO22H2O此时水中的碳酸盐碱度就是极限碳酸盐碱度极限碳酸盐碱度通过试验室动态小型模拟实验获得在专用试验装置中盛入一定量水样加入规定的阻垢缓蚀剂量利用搅拌器不断搅拌用加热器升温用温控装置控制水温在451在盛水玻璃缸液面上方利用电风扇连续吹风一面蒸发浓缩一面连续滴补水样以保持玻璃缸内水位不变此过程实际就是动态模拟循环冷却水的运行状况分析水样时取出多少水应加入相同含药剂量的水以保持药剂浓度不因水量的变化而变化试验过程中每隔4小时从玻璃缸中取样测定碱度硬度和氯离子含量并计算AB在做试验的同时并注意观察肉眼观察缸内情况当在水样测定中发现碱度硬度同时下降说明模拟试验水样中的碳酸氢钙发生了分解水样中有碳酸钙沉淀生成此时着测得的碱度就是极限碳酸盐碱度这一试验过程就是极限碳酸盐法据此利用缸内水质的氯离子含量比补给水样氯离子含量就可据此可以计算出试验水样的浓缩倍率加入阻垢剂的目的就在于提高其极限碳酸盐碱度其极限值越高其阻垢效能也越好在循环水中投加阻垢剂破坏CaCO3的结晶增长过程以达到控制水垢形成的目的目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐有机多元膦酸有机磷酸脂聚丙烯酸盐等这也是目前应用最广的控制水垢的方法静态阻垢法鼓泡法旋转挂片法极限碳酸盐硬度法等的水质用循环阻垢剂稳定处理后循环水所能达的最高允许浓缩倍率也不会很高缓蚀阻垢剂对水质的处理不是单纯的化学反应它包括若干物理过程用以解释的有晶格畸变分散与絮凝等理论它干扰了成垢物质的结晶过程从而抑制了水垢的形成试验装置如图一所示试验装置主要由玻璃缸搅拌器加热管控温仪等组成仪器型号2535玻璃缸带40W加热器FW30型电磁搅拌器ZNHW-I型智能控温仪 2 5 6 11玻璃缸 2搅拌器 3电源 4控温仪 5加热器 6热敏电阻试验条件1试验水样为永昌发电公司循环冷却水补充水生水回收灰水比例为31试验用水量100L同一批分析其主要水质指标全硬度490mmolL 钙硬度320 mmolL全碱度250mmolL CL 320mgL硬度基本单元B12Ca212Mg2碱度基本单元BH2试验温度4513搅拌器转速 60100rmin4药剂剂量缸水中药剂剂量为有机膦含量25mgL补充水生水不加药剂试验期间若测得缸水中有机膦含量低于25L按b方法计算添加母液a将原液药剂用补充水稀释成含原液药剂01体积比的母液5000ml备用b试验中用母液控制加药量母液加入量按下式折算母液加入量 补充水量25原液药剂密度原液药剂有机膦含量 ml补充水量 单位L25 补充水中加有机膦含量 mgL原液药剂密度 单位gml原液药剂有机膦含量 单位试验方法取5L水样生水灰水 13加入规定的加药量有机膦含量以PO43-计25mgl将水样置于玻璃缸中不断搅拌并升温并保持水温在451一面蒸发浓缩一面连续滴补水样以保持玻璃缸内水位不变分析水质时取出多少水应加入相同含药剂量的水以保持药剂浓度不因水量的变化而变化试验过程中每隔4小时从玻璃缸中取样测定碱度硬度和氯离子含量并计算AB终点判断A CL-XCL-BU -JDXJDBU02 当A等于02时即认为达到终点B CL-XCL-BUJDBU-JDX05 当B等于05时即认为达到终点CLx- 循环冷却水氯离子含量 毫克升CL-BU 补充水氯离子含量 毫克升JDX 循环冷却水的总碱度 毫摩尔升JDBU 补充水的总碱度 毫摩尔升生水灰水及混合后水样分析生水灰水及混合后生水灰水31水质分析水样 项目 生水灰水生水灰水31全碱度 mmoll28512525OH- mmoll000CO32- mmoll00904HCO3- mmoll28503521CL- mgl159832YD mmoll4257249钙硬度mmoll245732电导率 usl420970560RG mgl295281984245PH82793586根据火力发电厂凝结器管选材导则规定HSn70-1A锡黄铜管使用在溶解固形物小于1000 mgl氯化物小于150 mgl的 冷却水中从分析结果看水质均未超标缓蚀阻垢剂投加量当阻垢剂投加量为50ppm工业品时相当于25l的有机膦试验结果见下表有机膦以po43-计25mgl 工业品5ppm试验开始时间 2005117 1000 1112 630 试验持续时间h碱 度mmollCL mgl硬 度mmoll浓缩倍率Cl-AB7日1000243250-120025345010620104025160025365211250084022000284256131201450352400344862150083058日4003652741625012503800385481688010502512004157861781007301741600456395197009502282000496610206200210052400547411231200620159日40056781224380104025180060582124256200430112006185132660120284160062861326901102620006758814275-006-015240069921432880010日40069931462906003008410007297148303003003150075102164319007015617507610416432500802201076510616633101203124007810716633400902311日40079108173380090219008311217935042011200831131813530072017216008411418235600630151800831141883560102420008311418356010252400851181836901503512日400851191843720180436308512018837502105110081114182-初步结论将阻垢剂不同剂量的试验结果见下表投加量工业品极限碳酸盐碱度mmoll极限碱度对应的浓缩倍率n现场控制浓缩倍率0850ppm85037530由上表可以看出当阻垢剂投加量为50mgl的工业品时其极限碳酸盐碱度为850mmoll浓缩倍率为375就安全性和经济性分析判断50mgl的加药量已满足要求缓蚀阻垢剂的阻垢试验折线图加药量的计算1101 循环冷却水系统加药量W1循环冷却水系统总容积5500M3 单机 初次加药量为275kgW1 5500M35mgl1000 275kg 工业品 双机275255kg 工业品 1102 日补充水投加药量W2W2 Q补5mgl241000012 Q补kg单机工业品约为36Q补为每小时补水量补水量300th 灰水75 th 生水225 th排污量100th注由于补水量排污量具有较大的不确定性此项数值只能作为参考数据1103 循环水系统补加药量W3根据动态模拟小型试验药龄约为116h折算为45天按4天计即每天应向系统内加14W1 单机约为7 1104 每天单机总加药量WW 14W1W2 约为45工业品 说明最终的加药量要确保循环冷却水的有机膦以PO43-计在25mgl111 阻垢机理在冷却水系统中或其他受热面上的结垢都包含有盐类结晶的析出因此以下三个晶体形成的步骤会影响垢的形成a 形成过饱和溶液b 生成晶核c 晶核生长形成晶体若此三个条件中有一个遭到破坏则成垢的过程即被抑制或减缓阻垢剂的作用就是控制这些步骤中的一个或几个以达到阻垢的目的阻垢剂干扰晶体生长的基本物理化学过程是鳌合反应和表面吸附 1 鳌合和晶体畸变经乙叉二麟酸与Ca2会形成六元环型的鳌合物结构如图1所示鳌合物常常是十分稳定的所以水中阻垢剂存在时游离态钙镁离子浓度会相应降低但如果将阻垢剂的用量增加至很大时其阻垢作用也无明显的增强为此提出了晶体畸变机理即在晶体生长过程中常常会由于晶体外界的一些原因而使得晶格存在空位错位等缺陷或形成镶嵌构造等畸变其结果是同一晶格的各个晶面发育不等晶体中这种局部组分的差异会导致晶体不稳定当环境发生某些变动时大晶体会碎裂成小晶体 2 吸附与分散有些阻垢剂在水中会电离如在全有机磷配方中的聚丙烯酸聚马来酸等在水中可电离出聚合阴离子和H当这些阻垢剂在水中遇到某些小晶体或悬浮物粒子时因改变了颗粒表面原来的电荷状态同性电的斥力而使它稳定地分散在水中起到分散作用即为分散剂分散剂不仅能吸附于颗粒而且也能吸附与换热设备的壁面上形成吸附层它阻止颗粒在换热器面上沉积而且一旦发生颗粒沉积的现象沉积物与接触面不能紧密相粘只能形成疏松的沉积层 3 阂限效应和协同效应有许多阻垢剂在加药量很小时就可以稳定水溶液中大量的钙离子在它们之间不存在化学计量关系而且当它们的量过大时起稳定性作用便不再有明显的改进这种效应称为阂限效应另一方面也说明如果加药量太少以致不足以将微晶体的生长点全部覆盖则阻垢剂作用就不显著为了充分利用各种阻垢剂的优点又可将各种阻垢剂进行复合使用可以提高阻垢效果称为协同效应例如梭酸型阻垢剂与磷酸型阻垢剂复合使用时即产生协同效应它能抑制换热器壁上垢的形成或形成软垢易被冲刷下来经长期处理甚至能使陈垢脱落凝汽器铜管的腐蚀因汽轮机凝汽器的构造材质使用条件和冷却水质等因素的不同其腐蚀形式是多种多样的一般常见的腐蚀有以下几种1溃疡腐蚀2冲击性腐蚀3脱锌腐蚀4热点腐蚀5应力腐蚀6腐蚀疲劳7蒸汽侧的氨腐蚀8由于用被污染的冷却水产生的腐蚀 2 5 6 7 1 81玻璃缸 2搅拌器 3电源 4控温仪 5加热器 6热敏电阻7 玻璃瓶 8 凝汽器铜管样品23试验条件1试验水样为达到极限浓缩倍率的循环水浓缩倍率A 水中分别加A25mgL有机膦含量阻垢缓蚀剂母液加入量的计算方法同上2试验水温4513试验铜管及试片制备试验用铜管为永昌发电有限公司的251mmHsn70-1A管样及B30管样试片制备将铜管在机床上车成宽10mm的圆环试片用粗沙纸打磨至内外表面无坑点后再用金相砂纸抛光然后用无水乙炔脱脂并清洗干净在干燥器内干燥2h后称重并测出其表面积24 试验方法将制备好的试片各二片悬挂在配好的试验水质中试验水样置于1升带盖磨口广口瓶中将广口瓶置于恒温水溶中浸泡500h试验结束后将试片取出记录表面腐蚀状况并照相然后对试片进行清洗干燥后称重求出其均匀腐蚀速率是否达到工业循环冷却水处理设计规范GB5005095规定的0005mma的要求25 结果及计算分析V 式中V均匀腐蚀速率mmaW试验前试片质量06594gW0试验后试片质量06575gA试片的表面积1572cm2 试片的密度84gcm3t 试验时间 500 h8760与一年相当的小时数ha10与1cm相当的毫米数mmcm1试片的表面状况在加阻垢缓蚀剂的循环水悬挂的试片在整个试验过程中其表面呈金黄色无锈斑2试片的腐蚀速率 试片的腐蚀速率见表三表三 挂片腐蚀试验结果加入药剂剂量mgL管材均匀腐蚀速率mma5HAL77-200024从表三可看出药剂剂量为5mgL能达到工业循环冷却水处理设计规范GB5005095规定的0005mma的要求26缓蚀机理缓蚀剂作用机理有三种类型成相膜机理缓蚀剂在金属表面通过氧化或沉积作用形成一层保护膜阻断介质与金属接触吸附膜机理缓蚀剂通过物理或化学吸附方式与金属活性中心结合阻断介质与金属活性中心接触从而达到保护金属的目的物理吸附是指缓蚀剂通过分子或离子间的吸引力的作用与金属活性中心结合化学吸附是指缓蚀剂分子与金属原子形成络合物其亲水基团与金属结合疏水基团远离金属这类缓蚀剂多为有机物缓蚀剂电化学机理这类缓蚀剂通过加大腐蚀的阳极或阴极阻力来减缓介质对金属的腐蚀工业用水所用缓蚀剂主要包括铬系钥系钨系磷系等不同的药剂的缓蚀作用也有差别但其方式都是在金属表面可形成不溶于水或难溶于水的保护膜阻碍了金属离子的水合反应或溶解氧的还原反应达到保护作用铬系在碳钢表面形成致密的不溶性-Fe2O3马氧化薄膜并且与金属接合紧密不影响热交换器的交换效率表现出良好的防腐效果但对环境的污染较大而逐渐被淘汰磷系药剂缓蚀作用主要与水中的Ca2和作为缓蚀剂而加人的Zn2结合在碳钢表面形成以磷酸钙为主体的不溶性盐的薄膜而起到缓蚀作用 因为在碱性条件下容易形成沉淀膜所以在腐蚀反应生成OH-离子时在局部阴极区保护膜生长较快因此磷系药剂主要是作为抑制腐蚀阴极反应的缓蚀剂安全生产是电力企业电力企业永恒的主题随着社会的进步人们对电力的依赖性越来越强对可靠供电也提出了越来越高的要求要想向社会提供源源不断的动力促进企业健康稳定持续发展就要不断强化电力企业的安全管理在思想教育制度建设安全监督设备管理培训等方面找准立足点为保障工作场所安全使用化学品保护劳动者的安全与健康使用单位应将化学品的有关安全卫生资料向公开教育职工识别安全标签了解安全技术说明书掌握必要的应急处理方法和自救措施经常对职工进行工作场所安全使用化学品的教育和培训安全技术的培训包括预防控制及防止危险方法的培训和紧急情况处理或应急措施的培训职工应遵守劳动安全卫生规章制度和安全操作规程并应及时报告认为可能造成危害和自己无法处理的情况灭火方法本品不燃但与其它物品接触引起火灾时消防人员须穿戴全身防护服可用水或砂土灭火33缓蚀阻垢剂的包装与储运危险货物包装标志涂刷符合GB191规定的向上标志包装方法用聚乙烯桶每桶净质量25kg或用不锈钢制作的槽罐车包装储运注意事项应于540下贮存保持通风防止暴晒贮存期一年适用于常规运输34缓蚀阻垢剂的毒性危害侵入途径吸入 食入健康危害对眼睛呼吸道有刺激作用35应急情况下的急救措施皮肤接触立即用大量流动清水冲洗之后用05碳酸氢钠溶液冲洗眼睛接触立即提起眼睑用大量流动清水冲洗之后用05碳酸氢钠溶液冲洗吸入迅速脱离现场至空气新鲜处食入误服者立即漱口立即就医36人员接触的安全防护措施工程控制密闭操作注意通风呼吸系统防护佩戴过滤式防毒面具紧急事态抢救或撤离时建议佩戴氧气呼吸器眼睛防护戴化学安全防护眼镜防护服穿工作服橡胶长裙和长筒胶靴手防护戴橡胶手套其他工作后沐浴更衣单独存放被污染的衣服保持良好的卫生习惯37缓蚀阻垢剂的泄露处置禁止无关人员进入污染区建议应急处理人员戴好防护面具穿化学防护服及长筒胶靴企业以良好的安全技术和安全管理措施为基础营造浓厚的安全氛围与环境全面提高员工的安全素质是预防事故的治本之举通过企业安全文化的传播和教育不断夯实安全文化基础拓展安全文化建设范围提高员工的安全文化素质学会消灾避难应急救护的方法使每个员工都成为安全人企业将成为安定安全幸福的家园各项发展目标才会顺利实现结论1通过对永昌发电公司缓蚀阻垢剂测试研究得知在补充水中加入5mgl的工业品相当于25mgL有机磷含量药剂时为了保证防垢效果应控制极限浓缩倍率小于30从试验结果说明性能较好的缓蚀阻垢剂在其加药量很低时就可稳定大量的钙离子它们之间不从在化学计量关系阻垢处理不是单纯的化学反应