海水循环冷却系统腐蚀_污垢和菌藻控制技术研究_侯纯扬

海水循环冷却系统腐蚀、污垢和菌藻控制技术研究侯纯扬武杰赵楠吴芸芳刘淑静王维珍(国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津300192)摘要:海水循环冷却技术,是海水资源利用领域一项新技术,属于海水直接利用技术的范畴。海水含盐量高,具有腐蚀和结垢性的离子浓度远高于一般淡水,且微生物和大生物的种类多、含量高,远不符合国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》规定的循环冷却水的水质要求。但是,海水循环冷却技术实验室研究表明,通过添加海水缓蚀剂、阻垢分散剂、菌藻杀生剂等海水水处理药剂,在腐蚀控制、污垢控制、菌藻控制等方面,可以达到或接近国家有关标准规定的技术指标要求。关键词:海水利用;冷却水;循环冷却;缓蚀剂;阻垢分散剂;菌藻杀生剂;冷却塔中图分类号:P746P755.3文献标识码:B文章编号:1003-2029(2002)04-0046-05众所周知,随着社会的高速发展和人口的急剧增加,淡水资源危机问题已经引起世界各国的普遍关注。利用海水代替淡水作为工业用水、特别是作为工业冷却用水——海水冷却等海水直接利用技术,是解决我国沿海地区社会经济可持续发展与淡水资源短缺矛盾的重要途径。海水冷却技术包括海水直流冷却技术和海水循环冷却技术。其中海水循环冷却技术具有海水取水量小、工程投资和运行费用低及排污量小等优点,与海水直流冷却和淡水循环冷却技术相比,在技术、经济和环保等方面更具优势,是海水冷却技术的主要发展方向之一。海水含盐量高且成分复杂,仅海水的电导率就比一般淡水高两个数量级,这就决定了海水腐蚀时电阻性阻滞比淡水小得多,海水较淡水有更强的腐蚀性;且海水所含盐分中氯化物比例很大,海水的氯度高达19%,因此大多数金属如铁、钢、铸铁等在海水中不能建立钝态[1]。同时,海水中微生物和大生物的种类多、含量高,易产生生物污损,进而导致危害较大的微生物腐蚀或垢下腐蚀。另外,海水中的成垢离子如Ca2+、Mg2+等的浓度远高于一般淡水,随浓缩倍数提高,结垢倾向加大,普通阻垢分散剂不能有效控制化学污垢沉积。因而,采用海水作循环冷却水,存在着严重的腐蚀、结垢和污损生物附着问题。海水循环冷却水处理较之淡水循环收稿日期:2002-09-12具有更大的难度。本文简要介绍我所在“九五”初期开展海水循环冷却技术有关腐蚀、污垢和菌藻控制方面的探索性研究结果。1缓蚀剂研究海水缓蚀剂性能研究采用失重法和电化学法。失重法参照HG/T2159-91《水处理剂缓蚀性能的测定——旋转挂片法》和ASTMG31—72(79)《金属的实验室缓蚀性能实验》等方法进行实验。电化学法采用CP5型综合腐蚀测试系统,参照《腐蚀电化学研究方法》(宋诗哲编著)中的相关方法进行。1.1失重法研究实验条件:50℃、连续通空气,线速度0.3m/s,试验周期72h。结果如表1:表1失重法实验结果序号浓缩倍数★腐蚀速率(mm/a)表面状况备注11.00.8186局部腐蚀空白试验21.00.0075基本无点蚀★有缓蚀剂31.50.0060基本无点蚀★有缓蚀剂42.00.0054基本无点蚀★有缓蚀剂52.50.0040基本无点蚀★有缓蚀剂★基本无点蚀:28cm2试片表面,点蚀数为0～2个。第21卷第4期2002年12月海洋技术OCEANTECHNOLOGYVol.21,No.4Dec,20021.2电化学研究实验采用三电极体系,参比电极为Ag/AgCl电极,辅助电极为光亮铂电极,研究电极为碳钢试片(面积1cm2)。在50℃、静态条件下测量研究电极在不同浓缩倍数海水中的弱极化曲线,动电位扫描速度为30mV/min,并用CP5型综合腐蚀测试仪所带的软件计算腐蚀速率。实验结果见表2。表2电化学测试结果序号浓缩倍数Rp/(Ψcm2)ba(mV)bc(mV)Vcoor/(mm/a)备注11.0855714540.3638空白试验21.5989412000.1728空白试验32.01462423200.1274空白试验41.04291541640.0030有缓蚀剂51.53549635650.0033有缓蚀剂62.020860441120.0076有缓蚀剂2阻垢分散剂研究实验方法采用中国石化总公司《冷却水分析和实验方法》中静态阻垢评定实验方法和化工部标准HG/T2024-91水处理药剂阻垢性能测定方法—鼓泡法,进行海水阻垢分散剂性能研究。2.1原海水结垢特点研究在一定温度、不同浓缩倍数条件下,研究pH、碱度、电导率与成垢离子等的相互关系和变化规律。结果表明,50℃条件下浓缩倍数大于1.5,80℃条件下浓缩倍数大于1.1以后,体系浓缩倍数越高,结垢倾向越大,海水pH、碱度、Ca2+、Mg2+和电导率也有相应的变化规律。2.2阻垢分散剂研究通过试验设计,进行阻垢分散剂的优化研究。结果表明,80℃、浓缩倍数2.0,自然平衡pH值,鼓泡法阻