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新型阻垢劑 BHMTPMPA


(1.西安熱工研究院有限公司,陜西 西安  710032;2.東北電力大學,吉林 132012;3.鄒平縣東方化工有限公司,山東 鄒平;4.華能楊柳青熱電有限公司,天津 300042;5.華能銅川電廠,陜西 銅川  727100)

1 阻垢技術現狀及發展趨勢

有機膦酸自 20 世紀 60 年代引入國內循環水處理領域,由于其熱穩定性好、耐水解、阻垢性能優異而被廣泛應用[1].目前有機膦酸(ATMP、HEDP)及其鹽仍然是最廣泛應用的阻垢劑,但其不能有效抑制膦酸鈣垢、鋅垢以及氧化鐵沉淀等。含磷化合物是微生物的營養源之一,易滋養菌藻,使環境水體營養化,從而造成水體污染[2]。有機膦系列阻垢劑在火電廠循環水系統使用,系統易滋生菌藻,產生粘泥,引發對銅合金、不銹鋼等凝汽器管的腐蝕。目前對循環水系統排污水已限制磷的排放,因此開發和應用低磷或無磷、環境友好型的綠色阻垢劑已成為國內外研究和發展的方向。

為控制低pH值下循環水系統的腐蝕,目前普遍采用堿性冷卻水處理法[3]。在堿性處理條件下循環水及其處理技術有以下發展趨勢。

(1)為節約用水,循環水向高濃縮倍率技術發展,循環水水質一般具有高硬度、高 pH 值得特點。

(2)為節約潔凈水源,中水會用于循環水系統成為當前循環水用水的發展方向,新建大容量火力發電廠將

使用中水作為電廠建設立項的必要條件。中水作為補充水時,微生物及有機類物質含量高,宜采用低

磷阻垢劑。

2 新型阻垢劑 BHMTPMPA 結構特點

根據國內外對有機膦阻垢劑結構和阻垢機理的研究,并按目前循環水技術發展的特點,國內外相繼開發出了大分子有機膦酸,其分子式為C17H14O15N3P5,分子量為 685.00。

大分子有機膦阻垢劑分子結構中,由于增加了-CH2-,分子量隨之增大,相對磷含量明顯降低;在-CH2-增加的同時,分子結構中起關鍵阻垢作用的-PO(CH)2基團數量增加,阻垢性能得到顯著增強。不同有機膦阻垢劑分子機構中磷含量見表 1。

BHMT 獨特的分子結構使其能和多種金屬離子形成穩定的絡合物。在水用也種,BHMT 能離解成 10

正負離子,可以和 2 個或多個金屬離子鰲合,形成 2 個或多個立體結構大分子絡合物,松散于水中,破

壞水垢的正常結晶,從而抑制水垢的形成。

3 BHMT  阻垢性能試驗

采用動態模擬極限堿度法進行BHMT阻垢性能試驗 [5]

1) 試驗水樣共選用 2 種,分別取自國內 2 個火力發電廠循環水系統補充水;試驗溫度為 45℃±1

[4] ;試驗用BHMT由濟源市清源水處理有限責任公司提供,其符合表 2 的指標要求。試驗裝置工藝流程見圖 1。

先在循環水箱中注入試驗用水,按加藥劑量加入試驗用阻垢劑,攪拌均勻;再在補液槽中加入已按加藥劑量配置的試驗用水;開啟動態模擬試驗裝置總電源開關,開啟循環水泵,調節流量計閥門,使循環水流量為 1000L/h;流量穩定后,開啟換熱器冷卻水閥門及換熱器加熱開關;設定循環水箱溫度為

45℃。試驗濃縮過程中邊濃縮邊補水,定期去氧,限定堿度 、氯根及硬度 ,直到求出極限濃縮倍率,停止試驗[5] 。

4 BHMT  阻垢性能試驗內容及結果

冷卻裝置

4.1    BHMT  單體阻垢性能

分別在選用的兩水樣中加入 BHMT 單體 6mg/L(按產品計)進行阻垢性能試驗,試驗用水水質及試驗結果見表 3。

由表 3 可見,在 2 種試驗水質條件下,加入 BHMT6mg/L(按產品計)均可達到較理想的阻垢效果,

極限堿度分別可達到 9.01mmol/L 11.94/mmol/L。

4.2   BHMT  單體與傳統阻垢劑單體阻垢性能比較

對目前循環水處理普遍使用的有機膦類阻垢劑(ATMP、HEDP、EDTMPS、DTPMP) 、羧基膦酸阻垢劑(PBTCA)及逐漸推廣使用的多氨基多醚基膦酸阻垢劑(PAPEMP) 、環保型阻垢劑(PASP、PESA)與 BHMT 進行阻垢性能對比試驗。

在選用的兩水樣(水質見表 3)中分別加入 BHMT 及其它阻垢劑 6mg/L(按產品計)進行阻垢性能試驗,結果見表 4。


① 所選用阻垢劑除 PAA 有效含量為 48%, HEDP 活性組分為 60%的產品外, 其他均為符合相關

國家或行業標準的產品。

從表 4 可看出, 在 2 種試驗水質及相同阻垢劑加入劑量條件下, BHMT 單體阻垢性能明顯優于傳統有機膦阻垢劑 ATMP、HEDP、DTPMP 及環保型阻垢劑 PESA、PASP,并優于羧基膦酸阻垢劑 PBTCA,略優于大分子阻垢劑 PAPEMP。

4.3  BHMT  復配配方阻垢性能

BHMT 符合配方是以 BHMT 為主要成分,輔以其它成分復配而德/這些成分包括:目前循環水處理普遍

使用的有機膦類阻垢劑(ATMP、HEDP) 、羧基磷酸阻垢劑(PBTCA) 、聚合物分散劑、共聚物分散劑中的一種或多種阻垢劑。3 個符合配方(以下簡稱 BHMT-1,BHMT-2,BHMT-3)的 BHMT-1 BHMT含量較高, 約為 50% (質量百分比, 下同) ; BHMT-2、 BHMT-3 BHMT 含量較低, 為 20%30%; BHMT-1,BHMT-2,BHMT-3 中其它阻垢劑共 20%50%;BHMT-1、BHMT-2、BHMT-3 固體含量相同,均約為 35%。試驗用水仍取自所選的 2 個火電廠,但由于季節影響,同一水源水質較表 3、表 4 有所變化。試驗結見表5


①傳統復合配方由有機膦、聚合物分散劑等復配而成,總固體含量約為 35%。

從表 5 可看出,在 2 種試驗水質條件下,以 BHMT 為主的復合配方具有良好的阻垢性能,極限堿度

可達 11.50mmol/L, 極限濃縮倍率可達 4.40, 阻垢性能優于傳統復配配方。 BHMT 復合配方性能受 BHMT在配方中含量大小影響較大,BHMT 含量高的符合配方阻垢性能明顯優越。

4.4  試驗水樣磷含量分析

注: ①所選用阻垢劑除 HEDP 活性組分含量為 60%的產品外,其他均為符合相關國家或行業標準的產品;

②傳統復合配方由有機膦、聚合物分散劑等復配而成,總固體含量為 35%。

從表 6 可得出,在相同加入劑量下,BHMT單體濃縮倍率每提高 1.0 時磷含量增加值較低,為

1.23mg/L(以PO 43- 計) ,與低磷阻垢劑PAPEMP相當,約為傳統有機膦阻垢劑ATMP、HEDP 50%。復配配方中采用BHMT,濃縮倍率每提高 1.0 磷含量增加值較傳統有機膦復配配方降低 30%50%。

5 結 論

1) 在試驗水質條件下,單體使用及在符合配方中使用,BHMT 均具有較好的阻垢效果。

2) 在試驗水質條件下,BHMT 單體阻垢性能明顯優于傳統有機膦阻垢劑 ATMP、HEDP、DTPMP 及環保型阻垢劑 PESA、PASP,且優于羧基膦酸阻垢劑 PBTCA,略優于大分子阻垢劑 PAPEMP。

3) 在試驗水質條件下,BHMT 復合配方阻垢性能優于傳統有機膦配方。

4) 使用 BHMT 可明顯降低磷含量。使用單體 BHMT,達到極限濃縮倍率時試驗水樣中磷含量與低磷阻垢劑PAPEMP 相當,約為傳統有機膦阻垢劑 ATMP、HEDP 50%;復配配方中采用 BHMT,達到極限濃縮倍率時試驗水樣中磷含量較傳統有機膦復配配方可降低 30%50%。

5 BHMT 用于循環水,可有效提高循環水濃縮倍率,降低循環水的耗水率。

6 BHMT 的使用可有效降低循環水排污水磷含量,有力環保;同時,可減輕磷系阻垢劑造成微生物增殖而

引起的腐蝕。

[參 考 文 獻]

[1] 郭軍科,楊紅民,磷系和含磷緩蝕阻垢劑的現狀及展望[ ].天津電力技術,2002, (1.

[2] 宋彥梅,綠色阻垢劑的研究現狀及應用進展[ ].工業水處理,2005,259.

[3] 唐受印,戴友芝等.工業循環冷卻水處理[ ].化學工業出版社,2003.

[4] 葉文玉. 水處理化學品[ ].化學工業出版社,2002.

[5] 高秀山,羅獎合,楊東方,等.火電廠循環冷卻水處理[ ].中國電力出版社,2001.

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