姚靈霞，寧艷春，王群
(中國石油吉林石化公司研究院，吉林　 吉林　 132021)

　　摘要：吉林松花江水系水質為低硬低堿水質特點，濃縮倍數(shù)大于4時轉為結垢型水質。通過實驗研究了該水作為循環(huán)冷卻水的補水，在不同濃縮倍數(shù)下運行，由低硬低堿水轉為高硬高堿水適宜的水處理配方；總結了多種水處理配方在松花江水系中應用所適宜的濃縮倍數(shù)。
　　關鍵詞：松花江；循環(huán)冷卻水；水處理；濃縮倍數(shù)
　　中圖分類號：TU991.4；TU991.26　 文獻標識碼：A　 文章編號：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.

　　確定最適宜的濃縮倍數(shù)涉及到對各種因素的綜合分析，包括水源供應情況、涼水塔的型號、操作條件、冷卻水的溫差、補充水的水質、藥劑配方、價格和供水費用等。
　　吉化公司各廠均采用經(jīng)過濾的松花江水作為循環(huán)冷卻水的補水，松花江水屬低硬低堿型水質，可以在各種濃縮倍數(shù)下使用。有機合成廠、化肥廠等老廠由于受系統(tǒng)設備的限制，循環(huán)比都比較大，涼水塔的換熱效果比較差，濃縮倍數(shù)只能達到2～3。隨著30萬噸乙烯的建成，有更多的循環(huán)水裝置投入使用，其設計更加合理。可以在各種濃縮倍數(shù)下運行。這就要求我們，根據(jù)國內外水處理技術的發(fā)展和本公司的特點，采用新的措施，提高水的濃縮倍數(shù)，做到節(jié)約用水，保證生產，保護設備。

1 試驗方法

1.1 試驗設備
　　　 用旋轉掛片腐蝕試驗儀做配方篩選和水質特點驗證試驗。
1.2 試驗用水水質
　　用吉林松花江水配制成自然濃縮的水作為試驗水。松花江水各種濃縮倍數(shù)下水質.如表l。

表1 不同濃縮倍數(shù)水質 濃縮倍數(shù)
/倍 ρ(總溶固)
(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 傾向 1 110 11 5 11 40 17 11 7.2 -0.9 9.0 重腐蝕 2 220 22 10 22 90 80 60 8.2 0.6 7.1 腐蝕 3 330 33 15 33 120 100 65 8.3 1.1 6.2 腐蝕 4 440 44 20 44 180 130 100 8.7 1.6 5.4 結垢 5 550 55 25 55 200 150 120 8.9 2.1 4.7 結垢

2 試驗結果

2.1 ca^2＋對緩蝕效果的影響
　　對于低硬度的吉林松花江水，要得到理想的處理效果，必須要有足夠的兩價金屬離子，表2中的試驗數(shù)據(jù)，明確說明了這一點。

表2 Ca²⁺對緩蝕率的影響 ρ(Ca²⁺)
(mg·L^-1) 配方 腐蝕率/
(mm·a^-1) 緩蝕率/
% 試片表面狀態(tài) ρ(六偏磷酸鈉)
(mg·L^-1) ρ(TS—604)
(mg·L^-1) 10 10 4 0.6705 0 全部腐蝕 20 10 4 0.1816 72.9 2/3被腐蝕 30 10 4 0.0041 99.36 邊角腐蝕 40 10 4 0.004 99.4 無腐蝕

　　從表2可以看出，腐蝕速度隨Ca^2＋的質量濃度的提高而下降。由此得出，以吉林松花江水為循環(huán)冷卻水的裝置中，要想使水處理配方充分發(fā)揮作用，必須提高濃縮倍數(shù)，或添加兩價金屬離子。

2.2 鋅鹽的緩蝕增效作用

吉林松花江水質，濃縮倍數(shù)提高到18，都不會超過化工部頒布的循環(huán)冷卻水水質控制指標^［1］，有些裝置本身設計的不合理，限制了濃縮倍數(shù)的提高。在此情況下，只有采用添加鋅鹽的方式來達到好的處理效果。鋅鹽對水處理效果的影響見表3。

表3 鋅鹽對水處理效果的影響 ρ(Ca²⁺)
(mg·L^-1) ρ(Zn²⁺)
(mg·L^-1) ρ(六偏)
(mg·L^-1) ρ(TS—604)
(mg·L^-1) 腐蝕率/
(mm·a^-1) 試片表面狀態(tài) 23 0 10 4 0.0136 有銹跡，小銹包 23 1 10 4 0.0087 有銹跡 23 2 10 4 0.0057 孔周有銹痕 23 3 10 4 0.0069 孔周有輕微銹痕 23 4 10 4 0.0054 孔周有輕微銹痕

　　試驗結果表明，當 ρ(Zn^2＋)大于3m／L時，腐蝕速度明顯下降，局部腐蝕基本消失。說明當(Ca^2＋)達不到所需質量濃度時，添加3mg／L鋅離子是提高水處理效果的有效途徑。
2.3 濃縮倍數(shù)對緩蝕效果的影響
　　吉林松花江水只要有合理的裝置和水處理配方，可在高濃縮倍數(shù)下運行。濃縮倍數(shù)對緩蝕效果的影響見表4。

表4 濃縮倍數(shù)對緩蝕效果的影響 濃縮倍數(shù)/倍 ρ(六偏)
(mg·L^-1) ρ(HEDP)
(mg·L^-1) ρ(TS—604)
(mg·L^-1) ρ(Zn²⁺)
(mg·L^-1) 腐蝕率/
(mm·a^-1) 試片表面狀態(tài) 2 10 　 4 3 0.0144 孔周有小銹皰，白垢較少 3 10 　 4 3 0.0192 孔周有銹皰，白垢散在表面 3 　 10 6 3 0.0053 孔周有銹痕 3 　 10 6 　 0.010 孔周有銹帶 4 　 10 10 　 0.0078 孔周有銹帶 5 　 10 10 　 0.0060 孔周有輕微銹痕

　　表1、表4的數(shù)據(jù)說明，隨著濃縮倍數(shù)的提高，水質由腐蝕型逐步向結垢型轉化^［2］，當濃縮倍數(shù)大于4時結垢已成為主要矛盾；在濃縮倍數(shù)為3時有機磷酸鹽加鋅配方比聚合磷酸鹽配方要優(yōu)越；當濃縮倍數(shù)大于5時可以去掉鋅鹽，用全有機配方顯出明顯的效果。由此可見，在松花江水系使用全有機配方，濃縮倍數(shù)必須大于等于5，Ca^2＋的質量濃度大于50mg／L。
2.4 不同的藥劑配方適宜的濃縮倍數(shù)
　　吉林松花江水質為低硬低堿，嚴重腐蝕性水質。隨著濃縮倍數(shù)由1提高到18，由腐蝕型水質變?yōu)榻Y垢型水質，但仍未超過《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》要求。隨著濃縮倍數(shù)的變化，水處理配方也應做相應的變化，由緩蝕為主的水處理配方變?yōu)橐宰韫阜稚橹鞯乃幚砼浞健嶒炇彝ㄟ^研究給出了幾種藥劑配方適宜的濃縮倍數(shù)。結果如表5。

表5 不同濃縮倍數(shù)適宜的水處理配方

配方

組分的質量濃度(mg·L^-1)

腐蝕率
(mm·a^-1)

濃縮倍數(shù)K

試片表面狀態(tài)

聚六偏磷酸鈉+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有鋅鹽生成

HEDP +TS—607

10+7

0.046～0.031

4～6

K＞6有白垢生成

HEDP+水解聚馬來酸酐

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+磺化木質素+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

　　從試驗數(shù)據(jù)可以看出，松花江水作為循環(huán)冷卻水的補水在l～18各種濃縮倍數(shù)下使用均能選擇到合適的水處理配方。

3 結論

　　①采用松花江水系水作為循環(huán)冷卻水的補水濃縮倍數(shù)小于5時，必須要有足夠的兩價金屬離子。當 Ca^2＋的質量濃度達不到50 mg／L時，添加3mg／L鋅離子是提高水處理效果的有效途徑。
　　②在松花江水系使用全有機配方，濃縮倍數(shù)必須大于等于5。
　　③采用松花江水系水作為循環(huán)冷卻水的補水時，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)可根據(jù)裝置的實際情況，選擇不同的濃縮倍數(shù)。在濃縮倍數(shù)為為1～18各種情況下都能選擇到合適的水處理配方。水處理配方PESA＋PBTCA適用范圍最廣。

參考文獻：

［1］GB50050－95，工業(yè)冷卻水處理設計規(guī)范［S］
［2］龐荷云.循環(huán)冷卻水［M］.南京：江蘇科學技術出版社，1991

作者簡介：姚靈霞(1966—)，女，吉林省吉林人，工程師，1989年畢業(yè)于東北電力學院，一直從事循環(huán)水處理技術研究工作，電話：(0432)3976176，Yaolingx＠sohu.om。