00/00d1b701-67db-463b-9e54-df173ed50521图书分类号：
U．D．C．：
工学硕士学位论文
城市污水深度处理用于火电厂
循环水技术研究
硕士研究生：
副 导 师：
申请学位级别：
学科、专业：
所在单位：
答辩 日期：
授予学位单位：
张万友教授
罗奖合教授级高工
化学工程学院
东北电力大学
我国城市污水回用于火电厂循环水系统还处于起步阶段，国内二级城市污
水用于大容量火力发电厂的应用较少，目前国内暂无相关高浓缩倍率下处理技
术的研究和应用实例。为了进一步提高节水率，需针对浓缩倍率提高后其对循
环水系统材质造成结垢、腐蚀的加剧进行相关研究。
本论文论述了二级城市污水作为循环水补充水的特点及主要存在的问题和
腐蚀情况，并分析T-级城市污水深度处理系统出水在循环水系统的运行工况。
本课题针对二级城市污水为非常严重结垢型水，进行了水质稳定剂研究，
并进行了阻垢性能试验；结果表明TRL-00483水质稳定剂加入剂量为12mg／L时
浓缩倍率可达到5．32。针对二级城市污水微生物滋生严重，进行了杀菌灭藻剂
研究；结果表明应采用交替使用氧化型与非氧化型杀菌剂进行杀菌。针对其腐
蚀情况，进行缓蚀荆研究；结果表明TRL-004G2凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂加
入剂量为3mg／L，浓缩倍率达到5．00时，缓蚀速率能满足{GB50050．95工业循环
冷却水处理设计规范》的要求。
最后在北京热电厂进行了循环水运行中冷却塔内现场挂片腐蚀试验，进一
步验证了双组分加入TRL．00483水质稳定剂和TRL-004G2凝汽器铜管专用腐蚀
抑制剂、并交替使用LQ-8707氯锭杀菌剂与LQ．8733杀菌灭藻剂杀菌情况下，
循环水浓缩倍率可达到4．80左右，双相不锈钢、TP304不锈钢、HSn70．1A铜合
金、HSn70．1B铜合金、B30铜合金、碳钢材质的腐蚀速率均可满足《GB50050-95
工业循环冷却水处理设计规范》规定。
关键词 二级城市污水循环冷却水系统阻垢缓蚀剂
Inonrcountry,thereusofcitysewageforrecirculatingw ersystmminthe
electricpowerstationsjustatthebeginmngandtheapplicationoftwo·stagecity
sewageinlarge·capacityelectricpowerstationsalsofew．Aswell，thereisnostudy
andapplicationboutitsdisposaltechnologyunderhighconcentratedratiocurrently．
Inordertoimprovethewatersavingrate，itneedtodotherelatedr searchesfor
materialofscalingandcorrodinginthecirculatingwatersystemwhenthe
concentratedratioSincreased．
Thisessaydiscussedthecharacteristicsoftwo-stagecitysewage鹊for
supplementincirculatingwateraswellasthemainproblemandcorrodingconditions．
nlewater’Soperatingco ditionsWaSanalyzedintherecirculatingw ersystemafter
thesewagehasbeenadvancedtr atment．
Thisessaystudiedtheperformanceexperimentsofwaterqualitys abilizerand
corrosioninhibitoraimedatthetwo—stagesewagescaledeasily．Theresultsshowed
thatwhentherecirculatingw teraddedwaterqualitystabilizerTRL-0048312mg／L，
theconcentratedrateCanachieved5．32．Thises aylsostudiedthescriesofbioeides
aimedatthesewagegrowbacteriaseverely．Theresultsillustratedthatitshoulduse
oxideandnon—oxidebiocidesalternately．Asforthecorrodingcondition，thisessay
didthecorrosioninldbitorexperiments，whenhereeirculatingw erWasadded
corrosioninhibitor3mg／Landtheconcentratedrateofcirculatingwaterachieved
about5．00，thecorrodingratecouldmeetthedemandsof{GB50050—95codefor
designofindustrialrec rculatingcoolingwatert eatment》．
Atlast，thespecimencorrodingtestsofcirculatingw erWasappliedincooling
towerinBeijingelectricpowerstation,andvali atedthattheconcentratedrateof
circulatingwaterCanachievedabout4．80afteraddedwaterqualitys abilizer
TRL一00483，corrosioninhibitorTRL-004G2，LQ一8707chlorinecompoundbioeides
andLQ一8733biocidesalternately．n坞corrodingratesofbinarystainlesssteel．
TP304stainlesssteel，HSn70-1Aalloycopper,HSnT0—1Balloycopper,B30alloy
copper,carbonsteelcameet《GB50050·95codefordesignofindustrial
recirculatingcoolingwatert eatment》
Keywordsthetwo—stagecitysewager circulatingcoolingwater
systemhinderdesealecorrosioninhibitor
第1章绪 论
第1章绪 论
1．1 课题背景
城市污水回用和中水技术是上个世纪六十年代发展起来的一种新技术，经
过净化的污水可以作为一种再生的水资源用于农业、工业和市政用水，不仅可
以缓解城市水资源的供需矛盾，而且还可减少对水环境的污染。因此城市污水
的处理和以中水回用为主的节水措施将是我国今后水处理领域的主要发展方
向，具有广阔的应用前景I啦l。
根据相关文献，日本[31、南非【4】、英国、法国、德国15】等国家从60年代起
一直大力研究和推广城市污水回用和中水技术，积累了一些治理水污染的经验。
80年代，欧美国家的污水处理水平又有了进一步提高，兴建了一批具有脱氮除
磷功效的设施，对水体质量改善和水环境保护起了重大的作用[6-10]。目前在节
水技术发达的美国、德国、法国、丹麦等国家，城市污水集中处理已得到了长
足发展，生活污水、工业废水基本锝到回收利用[11-13】。
我国对于城市污水处理与利用的研究，早在1958年就开始列入国家科研
课题。60年代关于污水灌溉的研究已达到一定的水平。70年代中期进行了城市
污水以回用为目的的污水深度处理小试，兴建了一批污水处理设施和城市污水
处理厂；特别是在改革开放以来，在工业废水治理和城市污水处理方面做了大
量的工作，取得了阶段性的结果114351。“八五”在大连、太原、天津和北京等地
建立了9套试验基地[16,171。通过系统的生产性和实用性工程研究，提供了城市
污水回用于工业工艺、化工、石化和市政景观等不同用途的技术规范和相关水
质标准[IS,1w。
“十五”(2000---2005年)的攻关内容为水资源安全保障，研究终点为污水
资源化利用技术与示范，我国城市污水回用将进入全面启动阶段[20l。污水回用
于循环水补充水，不仅可以扩大中水回用的规模，而且也可以为电厂循环冷却
水提供一个水质稳定、水量充足的水源【2l】。
东北电力，k学硕士学位论文
1．2文献综述
1．2。1城市污水简介
城市污水为城市下水道系统收集到的各种污水，通常有生活污水、工业废
水和城市降水径流三部分组成，是一种混合水【22】。按处理程度，废水处理(主
要是城市生活污水和工业废水处理)一般可分为一级、二级和三级。一级处理
的任务是从废水中去除呈悬浮状态的固体污染物，一般不能去除废水中呈溶解
状态和胶体状态的有枧物，废水的净化程度不高，不易排放，还必须进行二级
处理。对二级处理来说，一级处理又属于预处理。二级处理的任务是大幅度的
去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物(即BOD物质)。一般通过二级处
理后，已达到向水体排放的标准了。一级和二级处理法，是城市污水经常采用
的方法，因此又称常规处理法。三级处理的任务是进一步去除二级处理未能去
除的污染物，其中包括微生物未能降解的有机物、磷、氮和可溶性无机物。通
过三级处理，能够去除大部分的氮和磷等田J。
工业废水又可分为生产废水和生产污水。生产废水是指污染程度较轻，不
经处理即可排放或回用的工业废水；生产污水是指那些污染较严重，需经处理
后方可排放的工业废水【24】。为了缓解水资源不足的矛盾，对于水质较好的二级
处理出水继续进行适当处理，然后回用于建筑物和城市小区生活杂用，这种特
定污水处理的回用又称为中水回用【2526j。
中水的定义有很多解释，在污水工程方面称为“再生水”，工业利用方面称
为“回用水”，主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准后，
可在一定范围内重复使用的非饮用水，其水质介于自来水与排污水之间。中水
回用的范围主要包括园林绿化、道路保洁、汽车洗刷、喷水池、设备冷却补充
水等【271。中水回用可以减少处理后城市务实的排放，相应降低对水环境的污染
负荷，是清洁生产的表现，同时也是污水资源化的具体表现，是解决水资源短
缺的重要途径128001。
第1章绪 论
1．2．2二级城市污水回用的发展
随着城市化的加快和经济建设的发展，城市污水排放量迅速增长，大量未
经处理的城市污水任意排放，不仅造成水环境的污染，更加剧了水资源的紧张，
同时制约了城市经济的发展，危害人民身体健康。而经过净化的污水可以作为
一种再生的水资源，具有量大、集中、水质和水量都较稳定的特点，能够用于
农业、工业和市政用水，不仅可以缓解城市水资源的供需矛盾，而且还可减少
对水环境的污染[3L-331。
自1985年以来，我国废水年排放总量一直维持在350～400亿m3／a左右。
1996年全国666个城市中532个没有污水处理厂，134个城市建成的309座污
水处理厂中大中型城市污水处理厂167座，其中包括像天津市纪庄子污水处理
厂、天津市东郊污水处理厂、北京市高碑店污水处理厂、上海市苏州河污水截
流工程等国内外知名的特大型城市污水治理项目[34,351。这些污水治理项目已经
在水体污染、改善地表水体环境方面发挥了突出的作用，并推动了我国城市污
水处理技术的发展并积累了大量的建设和运行管理经验。但这些进展与我国社
会经济发展的速度相比还很不适应，城市污水处理总量仅为44．6亿矗，其中
经二级生化处理的仅占6．9％，有77．4％的城市污水未经任何处理直接排入水体。
到2000年我国城市污水集中处理率仅为17％。2001年全国污水排放量高达626
亿m3，其中工业废水占62％，生活污水占38％[361。
国务院2000年36号文件提出，2010年所有城市的污水处理率应达到60％，
污水处理需要大量投资。随着污水处理率的提高，大量处理后的污水可以作为
回用水水源，污水回用也需要大量的投入【3“。
在”十五”计划初步安排中，国家要求城市污水处理量的10％，作进一步处
理后回用，这将意味着将有几百万吨，天的中水要回用，以中水回用为主的节水
措施将是我国今后的主要发展方向。在我国，城市污水回用于火电厂循环水系
统还处于起步阶段，应用实例较少，华能北京热电厂是首家将二级污水回用于
循环冷却水的大型电厂，其运行浓缩倍率为2．0～2．5，尚无高浓缩倍率下二级
污水回用于循环冷却水处理方式的应用实例【38删。
东北电力大学硕士学位论文
1．3课题研究意义
燃煤火力发电厂是我国电力工业的重要组成部分，在生产过程中，需要消
耗大量的水。以容量为1000MW的电厂为例，如采用直流供水方式，用量为
35m3／s；如采用二次循环供水方式，耗水量约为1．5～2．0m3／s，相当于一个20
多万人口的中等城市的供水量【411。但是，由于人口的剧增、工业的发展，对水
的需求量也增大；同时也由于水污染的加剧，造成我国出现水资源的短缺，特
别是北方地区，水资源的短缺已成为火电工业乃至其它行业的制约因素。随着
水资源的短缺、水污染的加剧，火电厂寻求新的水源也迫在眉睫。通过对火电
厂各种不同用途水质及污水处理技术的分析，利用污水作为缺水地区的电厂水
源是可行的【421。采用污水回用技术，可以缓解一些地区因为缺少水源而限制电
力工业发展的状况，因此城市污水回用电厂技术具有广阔的发展和应用前景。
电厂循环冷却水用量巨大，它的耗水量几乎占工业用水量的20％左右，并
且水质要求也不高[431。因此如果能把中水用作电厂循环冷却水补水，不仅可以
扩大中水回用的规模，而且也可以为电厂冷却水提供一个水质稳定、水量充足
国内城市二级污水用于大容量火力发电厂的应用较少，目前尚无在高浓缩
倍率下技术的研究和应用实例。为了更好的节约水资源，提高节水率，二级城
市污水在高浓缩倍率下的应用技术研究具有重要的意义。因此需针对高浓缩倍
率下污水中微生物的大量滋生、粘泥和污垢附着的加剧、有机物含量的增高，
含量较高的氨氮等因素对循环水系统带来不利影响进行相关试验研究。
1．4课题研究内容
本论文研究的主要内容有：
1．分析了使用二级城市污水的北京热电厂循环水系统补充水的水质情况。
2．分析了二级城市污水作为循环水补充水的特点及存在的主要问题。
3．针对二级城市污水在循环水系统使用时的结垢情况，根据各缓蚀剂的
机理和效果，采用极限碳酸盐的方法，进行了水质稳定剂的筛选及阻垢性能研
第1章绪 论
4．针对二级城市污水的水质特点，进行杀菌灭藻处理的研究。
5．在选定的水质稳定剂、杀菌灭藻剂的基础上，选择缓蚀剂，并进行缓
蚀性能试验，对所确定的水质稳定剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂的性能进行综合分
第2章二级城市污水作为循环水应用分析
2．1 循环水补水预处理简介
在本课题的研究中，采用的原水是北京热电厂的循环补充水。该厂循环冷
却水系统的补充水选用临近电厂的高碑店污水处理厂经二级生化处理后的二级
城市污水，在厂内经石灰及聚合硫酸铁混凝澄清、过滤、辅以加酸调pn、氯锭
灭菌(深度处理)后作为循环冷却水的补充水M。
该补充水是由北京高碑店污水处理厂来的城市二级污水，经5台污水泵升
压后进入2台机械加速搅拌澄清池，石灰乳和聚合硫酸铁(PFS)投加到澄清池
的第一反应室，澄清池出水进入推流式氯锭接触池，在该池加硫酸降低口H值，
以防止重力式变孔隙滤池中CaC03沉淀；加注氯锭是为了杀菌、灭藻、防止微
生物的滋生；加硫酸、氯锭后的水进入6台重力式变孔隙滤池进行过滤处理，
出水进入推流式氯锭接触池，再次进行杀菌处理，清水进入2台反洗水池和2
台过滤水池，过滤水池的清水由4台循环水补水泵送往循环水系统。循环水补
水预处理系统工艺流程见图2．1。
石灰即s 藏欧氯键
I I I I周萜葡矿囝丽而卜同丽莽丽襁孺哪圆
—-睦池f_+I过滤水沟卜+l循环水补水泵(其他水泵)I—叫循环冷却水系统I
图2-1循环水补水预处理系统工艺流程
2．2循环冷却水系统水质分析
目前北京热电厂循环冷却水系统按浓缩倍率m℃l翌．5运行。对补充水和循环
冷却水的水质控制进行分析，目的在于结合及对照现有浓缩倍率妣1．__1500mg／L。但有些火电厂在[8042"]>1500mg／L时，循环冷却水系统也未发
现侵蚀现象，主要原因是与电厂所处地质环境有关。另外，当8042‘过高时，会
对普通水泥造成侵蚀。因此，对普通水泥而言，循环水中so?适宜控制
<400mg／L。
2．2．2．3电导率
循环水中的电导率一般为looO～2500¨s蛔n'最大为3600tlSlcm，2002年～
2004年循环水电导率变化趋势见图2．2。
嚣嚣等等普暑普等答詈詈置詈窨普丐暑吾普暑墨詈詈置嚣吾晋普晋普普普
5|鲞12-年循环水始率平均值及最大值随月份变化关系曲线图
分析可得出：同一类型淡水，在pH值5～9的范围内，电导率和总溶解固
形物含量(TDs)大致成线性关系，其比例约为l：0．55～0．90。该比例随不同
离子及离子含量高低而不同。但有少数系统的线性关系不明显或比例过低(如
<0．5)。因此，要准确地由电导率换算为TDS值，应由循环水系统积累运行数据
找出准确的线性关系。一般TDS值(mg几)可用O．7x浓缩倍率×补充水电导率
计算，但也有局限性。
在循环水系统浓缩倍率提高后，循环水中电导率无法预测，但总体趋势增加。
在相同DH值条件下，铜的腐蚀速度随水中含盐量的增加而升高。若水中溶解盐
的离子是结垢性的，含盐量的增加也会增大结垢的可能性。
2．2．2．4溶解氧
二级城市污水中的溶解氧含量一般为6mg／L。经过搅拌、曝气、混合，澄清、
过滤后，补充水的溶解氧含量一般为7mg／L～8mg／L。循环水的溶解氧含量与补
充水量相当。循环水系统浓缩倍率提高后，循环水中溶解氧含量因系统的冷却
过程特点和遵守亨利定律，含量会保持在7mg／I,～gmg／L不变。
毗㈣耄}咖喜}啪妻}㈣咖
东北电力大学硕士学位论文
在循环冷却水系统中，金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。就火电厂循环冷却水
的情况而言，铜管的腐蚀速度是随着溶解氧浓度的升高而增大，但是水中的溶
解氧又能在金属表面形成氧化物膜，抑制腐蚀。溶解氧对金属具有双重反性作
另外，循环水系统中还存在有硝化细菌将氨氮氧化为硝酸和亚硝酸的过程，
这一过程必须要有氧气的参加而消耗氧。
2．2．3其他
2．2．3．1氨氯．
氨氮是影响循环水系统腐蚀速度重要的指标【4卯。二级污水中的氨氮含量一
般小于lOmg／L，当硝化作用不正常时可到40mg／L，补充水的变化范围一般为5～
lOmg／L，是总氮的10～20％，水质极度恶化时可到30～40mg／L，占总氮的90％
以上。循环水浓缩倍率在2．0～2．5时，循环水氨氮值一般为1．0～1．5mg／L，在来
水氨氮含量高时，可超过20mg／L。而当循环水系统浓缩倍率提高后，循环水中
氨氮含量的是很难预测的。由华能北京热电厂提供的氨氮含量的统计结果见表
表2-3氨氮含量的统计结果 (单位：mg／L)
日期 二级污水 处理后的二级污水 澄清池出水 循环水
0．8 2．6 一 1．0
0．9 ll 8，1 -一
43 43 一 25
l 36 16 —— 1．4
【6 17 17 O．9
22 17 19 1．3
2．6 O．5 3．2 O．7
第2章二级城市污水作为循环水系统水质
2．2．3．2细菌总数
对循环冷却水系统微生物的控制，是通过控制冷却水中的微生物的数量来
实现的。在敞开式循环水系统中对金属材质造成较严重腐蚀的微生物很多，如：
使钢腐蚀速率增加的铁细菌；能使可溶性硫化物转交为硫酸的硫细菌；能使氨
氧发生硝化反应的亚硝化细菌、亚硝化细菌；能把水溶性的硫酸盐还原为硫化
氢的硫酸盐还原菌。微生物的控制通常采用的主要指标见表2-4。
表2-4循环冷却水中微生物的控制指标
监测项目 一 控制指标 监测频率
《×1旷个／mL(夏天，平皿计数法) 2～3次l周
<IxlOs个^llL(冬天，平皿计数法)2～3次1周
真菌 <10仓}啦． 1次一周
硫酸盐还原菌 <50+／mL 1次一月
铁细菌 <1001'／mL 1次一月
粘泥量 <4m队n3(生物过滤网法) 1次一天
异氧菌数 50mg／L时，铜含量超过500．g／L；CODcr含量O为结垢型水，IB>2为
结垢很严重水，IB=3为结垢非常严重型水质)。
(2)稳定指数1w为1．08，为非常严重结垢型水质(1w8．0尤其是大于8．5时，用氯气(或工业液氯)控制循环水系统的
微生物生长、尤其是控制微生物黏泥，效果很不理想；且氯气杀菌形成的三氯
甲烷等致癌物存在环保隐患。次氯酸钠杀菌机理与氯气一样，当溶于水后，水
解产生次氯酸，次氯酸具有很强的氧化性。从而起到杀菌作用。
氯锭是一种新型强力、高效、广谱的有机氯杀菌剂，具有有效氯含量高，
在水中溶解缓慢，耐光不易分解，用量少，作用时间长，可实现氧化性杀菌剂
的连续加入等特点。其对各种菌藻均有优异的杀灭作用，杀生效果为氯的100
倍，特别是对藻类的杀灭作用较好。
4．2．2．2非氧化型杀菌剂
非氧化型杀菌剂不是以氧化作用杀灭微生物，而是通过其有效含量作用于
微生物的细胞，改变微生物体表面性质，使微生物体变性而逐渐杀灭。非氧化
杀菌剂不受循环水中还原性物质的影响，一般对pH的变化不敏感。由于以上特
点，非氧化杀菌剂可弥补氧化性杀菌剂的不足，交替使用氧化型与非氧化型杀
菌剂可起到理想的效果。
根据华能北京热电厂目前的运行状况和其采用的杀菌灭藻剂、二级城市污
水作为循环冷却水的特点，决定选用主要成分为三氯乙氰尿酸LQ．8707氯锭杀
菌剂，LQ-8733粘泥剥离剂为与戊二醛和十二烷基苄基氯化铵类似的复合杀菌灭
4．3杀菌灭藻剂性能验证试验
本次杀菌剂试验主要目的是验证LQ．8707氯锭杀菌剂、LQ．8733杀菌灭藻
剂在循环水系统高浓缩倍率下能否确保其不会影响循环水中所加水质稳定剂的
阻垢、缓蚀性能，不会对凝汽器铜管有较强腐蚀性，又能达到杀菌灭藻、粘泥
剥离效果良好的要求。
4．3．1试验条件及实验方法
4．3．1．1实验条件
1．试验用杀菌剂LQ-8707杀菌剂及LQ-8733杀菌剂。
(1)加入杀菌剂LQ．8707保持试验水样中余氯为O．54)．7mg／L；
(2)按动态试验装置水容积加入150mg／L的LQ-8733杀菌剂。
2．试验用水质稳定剂TRL-004Ba水质稳定剂，加入剂量12mg／L。
3．缓蚀剂TRL-004G凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂，加入剂量3．0mg／L。
4．试验水样以循环水系统补充水滤池出水为试验水样，运行浓缩。
5．试验水温45士1℃。
4．3．1．2试验方法
取循环水系统补充水(用滤池出水)加入到动态模拟试验装置中，向动态
模拟试验装置中加入水质稳定剂TRL．00483及TRL．004G凝汽器铜管专用腐蚀
抑制剂，开启系统循环浓缩，加入LQ．8707杀菌剂，保持系统中循环水余氯含
量在0．5mg／L～0．7mg／L范围内，按系统水容积加入LQ一8733杀菌剂150mg／L(按
产品计)。当系统浓缩倍率分别达到2．oo倍、3．00倍、4．oo倍左右时，取样送检，
测定细菌总数。
试验过程中取样测定cl‘，以控制系统的浓缩倍率；取样测定余氯含量，保
持水样余氯含量在规定范围内。
4．3．2试验结果及讨论
对循环冷却水系统微生物生长的控制，是通过控制冷却水中微生物的数量
来实现的，因此杀菌灭藻剂性能好坏需要通过菌落总数来显现。LQ-8707杀菌剂、
LQ一8733杀菌灭藻剂性能验证试验结果见表4-l。
表4．1杀菌灭藻剂性能验证试验结果
序号 浓缩倍率 菌落总数(cfu／m1)
l 滤池出水 10，ooo
2 2．17倍 100
3 3．13倍 200
4 4．20倍 890
《GB50050．95工业循环冷却水处理设计规范》中规定敞开式系统循环冷
却水中的异养菌总数宜小于5x105个／mI，因此，根据杀菌性能验证试验结果，
不同浓缩倍率的循环水经LQ一8707杀菌剂，LQ·8733杀菌灭藻剂杀菌后，异氧
菌(大部分微生物为化能异氧型)小于《GB50050．95工业循环冷却水处理设
计规范》中5×105个／ral的规定，杀菌效果较好，可满足《GB50050．95工业循
环冷却水处理设计规范》中对循环水中异养菌数的要求。
根据深度处理后的二级城市污水水质情况，交替使用主要成分为三氯乙氰
尿酸LQ一8707氯锭杀菌剂与LQ．8733粘泥剥离剂起到了理想的效果，满足了
((GB50050．95工业循环冷却水处理设计规范》中对循环水中异养菌数小于
5x105个／ml的规定，其中LQ．8707杀菌剂加入量的控制是通过保持系统中循环
水余氯含量在O．5mg／L～O．7mg／L范围内，LQ-8733杀菌剂加入量是150mg／L(按
系统水容积)。
第5章循环水系统缓蚀处理试验研究
第5章循环水系统缓蚀处理试验研究
循环冷却水补充水采用经深度处理的二级城市污水，其引起循环水系统腐
蚀的主要原因有以下几个：
1．循环水氨氮含量高，硝化反应加剧，产生较多的酸性物质，循环水系统
腐蚀性加剧；甚至出现循环水pH值异常降低，会对系统金属材质造成全面均匀
2．循环水有机物含量高，菌藻滋生速度快，为控制微生物及其引起的系统
腐蚀，加入杀菌剂频率及剂量较大，会影响缓蚀剂的性能。
3．补水中的微生物含量高，循环水的腐蚀性具有突出的微生物腐蚀特征。
4．悬浮物(浊度)高，杀菌后有低值增长达到速度较快，会消耗缓蚀剂，
使缓蚀剂性能下降；会增加缓蚀剂耗量。
5．循环水系统采用氧化性的氯锭连续杀菌，保持循环水中余氯O．5mg／1．,左
右；并采用非氧化性杀菌灭藻剂进行杀菌、灭藻和粘泥剥离。长期保持循环水
中有余氯，会对缓蚀剂的性能及加入造成不利影响。
根据上述腐蚀特点，在保证缓蚀效果的前提下，宜采用无磷、氮或低磷、
氮类缓蚀剂，这样可延长微生物的细胞和酶受到损伤后恢复繁殖力的时间(恢
复需营养源)，相应的可增加非氧化性杀菌剂的残余效应，也就延长了冲击式非
氧化性杀菌的周期。
因此，需在已确定的水质稳定剂和杀菌灭藻剂的基础上，进一步优化缓蚀
剂的配方，确保凝汽器管材的腐蚀情况满足{GB50050．95工业循环冷却水处理
设计规范》中的腐蚀速率要求。
5．2水质稳定剂的腐蚀性能试验方法
缓蚀剂的性能试验是在循环水运行条件下或模拟循环水运行条件下，对比
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金属在腐蚀介质中的腐蚀速率，从而确定缓蚀能力、最佳加入剂量等使用条件。
影响凝汽器管热交换器化学腐蚀、电化学腐蚀的主要因素有金属材质、腐蚀介
质、运行条件以及选用的水质稳定剂的种类及剂量等。特征腐蚀是在实验室模
拟现场条件或现场运行条件下，将影响腐蚀的大部分行为过程因素固定，观察
和测定水质稳定剂、缓蚀剂在一定剂量、一定时间，一定水质条件下对金属管
材的腐蚀情况，并通过分析失重及材质外观形貌的变化等情况，对水质稳定剂、
缓蚀剂的缓蚀性能作出综合评价。一般采用失重法表示金属在特定条件下的腐
蚀速率。失重法表示的腐蚀速率计算公式如下：
K=8．76AW／(S’P’t) (5-1)
式中：K一平均腐蚀速度，mm]a
△w一式片的失重，g
s—试片的总面积，113．2
卜金属的密度，g／cm3(铁P为7．8g／cm3，黄铜P为8．63g／cm3)
t-一试验时间，h
为最大限度的模拟循环水系统的运行条件，保证监测的腐蚀速率与循环水
系统内金属材质的腐蚀状况基本一致，一般采用旋转挂片腐蚀试验法、动态模
拟装置挂片腐蚀试验法、循环水运行中水塔内现场挂片腐蚀试验法等方法评定
缓蚀剂的性能。在本课题研究过程中，为确保实验的准确性和可靠性，同时采
用以上三种挂片腐蚀试验方法进行缓蚀剂性能研究，以失重法计算缓蚀剂、各
种材质的腐蚀速率。
循环水中的腐蚀性离子、水质稳定剂组分中的有机膦和有机聚羧酸等，以
及循环水中加入的杀菌剂都对凝汽器管有不同程度的侵蚀作用。尤其是二级城
市污水为循环水系统补充水，增加了对凝汽器管的腐蚀隐患【5州。对主凝汽器、
后置机凝汽器及冷油器在采用二级城市污水作为循环水补充水条件下的耐蚀性
能及水质稳定剂的缓蚀性能进行评价，必须在以上因素共存下进行腐蚀试验。
在旋转挂片腐蚀及动态模拟腐蚀试验中，均加入杀菌剂，进行腐蚀试验。
5．3旋转挂片缓蚀筛选试验
旋转挂片缓蚀筛选试验只能作为缓蚀剂的初步筛选依据，不能作为最终评
第5章循环水系统缓蚀处理试验研究
价缓蚀剂性能及对系统金属材质腐蚀量大小的依据，因为试验过程中不能模拟
微生物的生长繁殖条件，腐蚀过程不能完全体现循环水运行时系统的微生物腐
蚀状况；不能模拟循环水系统的溶解氧量及二氧化碳量。在本试验过程中采用
的试验装置主要有旋转挂片腐蚀试验仪及电子分析天平。
5．3．1试验条件
1．水质稳定剂及加入剂量水质稳定剂TRL-00483，加入剂量12mg／L。
2．缓蚀成分及加入剂量
BTA，按在复合水质稳定剂中占2％加入。
TTA，按在复合水质稳定剂中占2％]J11入。
特缓200#，按在复合水质稳定剂中占12％!Jfl入。
TRL一004G凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂，按在补充水中加入3．0mg／L。
同时进行不加入任何缓蚀成分，以B30、HSn70．IA管进行空白试验。
3．杀菌剂LQ．8707杀菌剂，保持试验水样中余氯为0．54)．7mg／L。
4．试验水样将确定的水质稳定剂TRI：00483(加入剂量12rag／L)加入循
环水补充水，试验极限浓缩倍率达到5-32倍后的水为试验水样，其水质情况见
表5-1试验水样水质
项目 酚酞碱度 全碱度 总硬度 钙硬度 氯根 PH 水温
单位 mmol／Lmmol／Lmmol／Lmmol／Lmg／L ℃
所测值 1．56 8．42 29．44 18．82 700．00 8．49 454-1
5．试验材质B30、HSn70．1A管材。
6．试片制备将管材在车床上车成10mm的圆环；试片先用粗砂纸打磨至
内表匾无坑点后，再用细砂纸抛光，然后用无水乙醇脱脂并清洗干净，在干燥
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器内干燥24h后称重，并测出其表面积。
5．3．2试验方法
取约1800ml试验水样置于烧杯中，将烧杯放入旋转挂片腐蚀测定仪水箱中，
水浴保持温度为45：t：1℃。将处理好并编号的试片挂入盛有试验水样的烧杯中。
调整旋转挂片转速为约125转／分钟，进行试验。试验持续时间为168h。
试验过程中每天观察试片表面的腐蚀变化，并做好记录，定期向烧杯中补
加除盐水，以维持水样恒定；另外还要测定余氯，并根据余氯量补加LQ．8707
杀菌剂，保持试验水样中余氯在规定范围。
试验结束后，观察凝汽器管表面状态，并利用失重法，计算腐蚀速率。
5．3．3试验结果
采用旋转挂片腐蚀试验方法，以确定的水质稳定剂TRL-00483(12mg／L,，
对缓蚀剂进行筛选，试验结果见表5．2。
失重 腐蚀速率
缓蚀成分及剂量 试片材质 腐蚀试验后试样表面状态
(g) (mm／a)
TRL-00483揣HS“70．1A0．O006 O．0029 表面光亮无点蚀
BTA：12．0mg／LB30 0．1l 表面光亮无点蚀
TRL-00483+2％HSI订O-1A0．19 表面光亮无点蚀
耵A：12．0mg／LB30 0．04 表面光亮无点蚀
TRL-00483+12％特缓HSn70．1A0．24 表面光亮无点蚀
200#：12．0mg／LB30 0．0002 O．0008 表砸光亮无点蚀
TRL-0048312rag／L+
HSn70．1AO．0002 O∞010 表面光亮无点蚀
TRL-004G3．0mg／L B30 O．OOoo 无 表面光亮无点蚀
TRL·0048312mg／L·HSn70．1AO．0032 O．0154 表面发暗，有点蚀
未加入缓蚀成分 B30 o．0010 o．0038 表面鞘发暗，无点蚀
从表5-2可以看出，加入TRL-00483水质稳定剂12．OmgrL，并加入其它缓
蚀成分，以北京热电厂循环承系统补充水用滤池出水为试验水样，在达到极限
浓缩倍率后，用此水样进行旋转挂片腐蚀试验，得出如下结论：
1．B30铜合金、HSn70．1A铜合金管样的腐蚀速率均可达到《工
业循环冷却水处理设计规范》规定的腐蚀速率卯．005mm／a的要求。
2．以TTA在复合水质稳定剂TRI∽0483中占2％加入量及双组分加入
TRL．00483水质稳定剂、TRL-004G凝汽器铜管腐蚀专用抑制剂的腐蚀速率最小，
且双组分加入n也．00483水质稳定剂、TRL．004G凝汽器铜管腐蚀专用抑制剂的
腐蚀速率要远小于TTA在复合水质稳定剂TRL-00483中占2％加入量的腐蚀速
3．根据旋转挂片腐蚀试验筛选结果，在后续试验中以单组分加入时，增大
TRL．00483水质稳定剂缓蚀组分11A的含量，以ⅡtL-00483水质稳定剂中缓蚀
组分TTA加入2％增大到3％为复合水质稳定剂试验配方，并考虑以双组分同时
加入TRD00483水质稳定剂、TRL-004G凝汽器铜管腐蚀专用抑制剂进行对比试
5．4动态模拟缓蚀筛选试验
根据旋转挂片缓蚀筛选试验的结果，采用动态模拟缓蚀筛选试验法对所确
定的缓蚀剂及其缓蚀成分用量进行进一步的优化及筛选。实验装置包括动态模
拟试验装置及电子分析天平等。
5．4。1试验条件
1．试验用水质稳定剂TRL-00483水质稳定剂，加入剂量12mg／L。
单组分加入时，TTA在复合水质稳定剂中占3％加入。
双组分加入时，TRL-004G凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂加入3．0mg／L。
2．杀菌剂 目前使用的LQ一8707杀菌剂及LQ一8733杀菌剂。
3．试验水样 以循环水系统补充水用滤池出水经浓缩达到5．oo倍左右稳定
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运行时的水为试验水样。
4．试验材质B30管材、HSn70．1A铜合金管材、碳钢、镀锌管等材质。
5．试片制备将凝汽器管管样在车床上车成10mm的圆环，试片先用粗砂
纸打磨至内表面无坑点后，再用细砂纸抛光，然后用无水乙醇脱脂并清洗干净，
在干燥器内干燥24h后称重，并测出其表面积。其它材质不进行打磨处理，仅
进行清洁处理后测出其表面积。
5．4．2试验方法
取循环水系统补充水用滤池出水40L，加入到动态模拟试验装置中，加入
TRL．00483水质稳定剂12mg／L，按单组分及双组分两种方式加入缓蚀成分，将
制备好并称重的B30管样、HSn70．1A管样及其它材质试片悬挂于模拟系统水箱
中，开启系统，调节循环流量为250L／h，开始循环浓缩。试验过程中加入LQ．8707
杀菌剂，保持试验系统中余氯含量为O．5mg／L一0．7mg／L。当系统浓缩达到极限浓
缩倍率时，开始排污，保持系统浓缩倍率稳定在要求浓缩倍率下运行，并连续
运行168h。试验过程中每16811按系统水容积加入LQ．8733杀菌剂150mg／L。
试验运行中，定期测定系统中的Cl。、JD、YD、Ca2+、pH、余氯、有机膦。
试验结束后，取出试验管样，观察表面状态，称重，计算腐蚀速率。
5．4．3试验内容
以华能北京热电厂深度处理系统滤池出水为试验水样，模拟循环水系统现
场运行状况，在华能北京热电厂循环水系统运行现场进行试验研究。
根据旋转挂片缓蚀筛选试验的结果，得出三个优化配方。
试验内容如下：
以华能北京热电厂循环水补充水系统用滤池出水为试验水样，在相同的条
件下，分别对单组分加入TRL-004B水质稳定剂(其中TTA占3％)、双组分加
入TRL．00483水质稳定剂与TRL-004G1凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂、双组分加
入TRL．00483水质稳定剂与TRt,-004G2凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂进行动态模
第5苹循环水系统缓蚀处理试验研究
拟腐蚀试验。进一步筛选、验证缓蚀剂的配方。
5．5动态模拟缓蚀试验结果与讨论
5．5．1单组分加入TRL-004B水质稳定剂缓蚀试验结果
循环水中单组分加入TRL-004B水质稳定剂(其中11’A占3％)，加入剂量
12mg／L进行动态模拟缓蚀试验。
试验时间：日14：30～日20：30
5，5．1．1实验用补充水水质分析结果
表5-3单组分加入TRL-004B水质稳定剂缓蚀试验补充水水质分析结果
碱度(mmoI／L)硬度(mmol／L) 氯根 DD
JDP ．IDM 全硬度 钙硬度 (rag／L) (us／cm)
9．2214：30O。OO 2．03 4．16 2。88 6．55 70．00 840
9-．00 3．38 5．20 3．20 7．33 77．00 900
9．2410：40 O．00 4．11 5．84 3．76 7．3l 139．50 1．290
9-2517：00 O．oo 4．52 5．12 2．96 7．26 150．00 1‘370
9-269：20 0．21 4．99 5．04 3．00 8．13 138．50 1,310
9．279：00 O．00 4．73 4．84 2．80 7．50 134．50 1，300
9-288：50 O．2l 4．6s 4．52 2．44 8．13 125．oO 1,240
9．2916：00O．10 3．64 3．68 1．72 8．10 139．00 I，220
9．．12 1．40 2．16 1．36 8．16 80．00 830
lo．1 10：00 0．00 2．70 2．80 1．04 7．89 110．00 1，010
10．220：000．00 2．08 2．48 1．08 7．83 130．OO 1，160
10．315：000．00 2．81 3．oo 1．05 7．95 135．OO 1，210
表5-3的补充水水质数据可看出，循环水系统用补充水(石灰深度处理系统
滤池出水)水质在试验期间波动较大。在循环水系统相关试验研究中，循环水
浓缩倍率一般以氯离子的浓缩倍率计，根据以上对试验期间补充水氯离子统计，
氯离子波动范围大，波动频率也较大；与氯离子的波动比较，硬度虽波动幅度
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也较大，但其波动频率较小，在试验初期较稳定，在试验后期突然降低，但在
低值时变化也较小；为合理控制动态模拟试验的浓缩倍率，循环水系统浓缩倍
率以硬度的浓缩倍率计算。
5，5．1．2循环水水质分析结果
表5-4单组分加入TRL-004B水质稳定剂缓蚀试验循环水水质分析结果
项目 单位 最低值 最高值 稳定值范围 平均值
酚酞碱度 mmot／L 0．00 0．52 0．204)．47 O，20
全碱度 mmol／L 1．46 7．38 1．50左右 4．39
PH 6．55 8．39 8．OO～8，30 7．88
总硬度 mmol几 4．16 28．4 20．00^也5．00 19．54
钙硬度 mmol九 2．88 18．80 12．00-16．OO lI，62
氯离子 mg／L 70 720 600^刁00 549．63
电导率 us／cm 840 5．410 4，000-5，000 4，406
浓缩倍率币YD L00 5．20 4．50～5．20 4．41
余氯 mg兄 O．20 O．65 0．50-0．60 O．55
5．5．1．3腐蚀挂片试验结果
表5-5单组分加入TRL-004B水质稳定剂缓蚀试验腐蚀挂片试验结果
挂片时间 腐蚀速率
挂片材质 试验前(g)试验后(g)失重(g)
(h) (mm／a)
双相不锈钢 294 2．87 0．0016 O．0010
TP304不锈钢 294 4．36 0．28
镀锌管 294 11J39 0．0426 O．05ll
HSn70一lA 294 4．48 0．0043 O．0097
HSn70—lB 294 6．65 0．76
B30样 294 6．D458 6．36 0．0066
碳钢 294 21．75 0．43
从表5—5可以看出，单组分加入确定的TRL-00483水质稳定剂('VIA含量
第5章循环水系统缓蚀处理试验研究
为3％)，加入剂量12．0mg／L，循环水浓缩倍率5．0倍左右稳定运行时：
除两种不锈钢材质试样(双相不锈钢、TP304不锈钢)的腐蚀速率可达到
(GB50050—95工业循环冷却水处理设计规范》规定的腐蚀速率如．005mm／a的
要求外，其它金属材质的腐蚀速率均超过{GB50050．95工业循环冷却水处理设
计规范》规定的要求。
5．5．2双组分加入TRL一004B。与TRL-004G，缓蚀试验结果
双组分同时加入TRL-00483水质稳定剂(12mg／L)、TRL一004Gl凝汽器铜管
专用腐蚀抑制剂(3．0rag／L)进行动态模拟腐蚀试验。
试验时间：05年10月16日～05年10月31日：试验持续时间：361．5h。
5．5．2．1补充水水质分析结果
表5-6双组分加入TR／．,-00483与TRL-004Gl缓蚀试验补充水水质
碱度(mmol／L)硬度(retool／L) 氯根 DD
JDP JDM 全硬度 钙硬度 (mg／L) (us／cm)
lO．1613：oo 0．00 2．60 4．80 2．75 7．98 126．00 1．110
10．1714：oo 0．00 2．42 4．68 2．72 7．83 118．00 l，090
10一．00 2．29 5．82 3．20 7．57 135．00 1，220
10—198：55 0．00 2．44 5．90 3．54 7．79 138．OO I，220
lO-219：00 0．00 3．22 5．82 3．48 7．24 108．00 l，240
10-．00 1．35 5．23 3．54 7．02 84．00 970
lO．239：lO 0．00 1．35 5．12 3．28
10．249：20 0．00 1．72 5．04 3．48 7．49 120．00 1，120
10-259：00 0．00 1．09 4．64 3．28 7．08 135．OO l，090
lO．269：30 0．00 2．50 6．OO 3．76 7．35 125．00 l，240
lO一279：30 0．00 1．87 5．48 3．28 7．23 123．00 1。140
lO．28ll：00 0．00 2．18 5．68 3．44 7．19 132．00 1，220
10一299：20 0．00 3．64 5．56 3．44 7．25 125．00 1,170
10．．00 3．43 5．52 3．04 7．70 128．00 1，190
从表5-6可看出，循环水系统用补充水水质在试验期间基本稳定。
5．5．2．2循环水水质分析结果
表5．7双组分加入TRL-00483与TRL-004Gl缓蚀试验循环水水质
项目 单位 晟低值 最高值 稳定值范围 平均值
酚酞碱度 mmoI／L 0．00 1．14 O．00 O．37
全碱度 mmol几 2．60 7．44 3．50--4．00 4．60
PH 7．36 8．59 7．60～8．30 8．2l
总硬度 mmol几 4．80 31．00 20．OO一25．00 21．10
钙硬度 mmoFL2．75 19．00 14．00左右 12．91
氯离子 mg／L 126 790 450--,550 505．09
电导率 us／era 1，110 6，740 4，500～5，000 4．482．42
浓缩倍率币YD L00 5．62 4．20一5．00 4．00
余氯 mg／L 0．25 O．70 0．50-0．60 0．55
5．5．2．3试验期间循环水生化反应指标分析结果
在双组分同时加入TRL．00483、TRL-004GI动态模拟腐蚀试验过程中，不同
时间送样至北京城市排水集团有限责任公司水质检测中心对生化反应等指标进
行了分析测定，测定结果见表5．8。
表5-8双组分加入TRL-004B，与TRL-004Gl缓蚀试验循环水
生化反应指标分析结果 (单位：mg／L)1漆竺2．17倍 3．13倍 4．00倍 3．72倍 5．04倍检测项目＼ (05．10．17)(05．10．18)(05．10．19)(05．10．23)(05．10．30)
亚硝酸氮(N02-N)1．96 3．90 2。02 1．48 2．74
硝酸氮(N03‘-N)34．0 45．1 67．8 99．3 138
氨氮(NH3-N)1．49 2．21 1．53 1．12 —
五日生化需氧量
14．5 <5 <5 22．2 35．5
化学需氧晕(CODcr)60．2 76．7 94．7 70．7 162
第5章循环水系统缓蚀处理试验研究
5．5．2．4腐蚀挂片试验结果
表5-9双组分加入TRL一00483与TRL．004Gl缓蚀试验腐蚀挂片试验结果
挂片时间 试验前 试验后 失重 腐蚀速率
(h) (g) (g) (g) (ram／a)
双相不锈钢 361．5 3．38 0．17
TP304不锈钢361．5 4．60 0．14
镀锌管 361．5 11．54 0．28
HSn70-lA361．5 4．13 O．33
HSn70．1B361．5 6．99 0．25
B30样1 361．5 6．75 O．07
B30样2 361．5 6．53 0．0005 O．O009
碳钢 361．5 21．70 0．78
由表5-9可以得出，双组分加入TRL-rag／L)及TRL-004Gl
(3．0rag／L)，进行动态模拟挂片腐蚀试验时：
1．双相不锈钢、TP304、HSn70．1A、HSn70．1B、B30试样的腐蚀速率可达
到《(GB50050—95工业循环冷却水处理设计规范》的腐蚀速率要求。
2．碳钢材质试样的腐蚀速率超过(GB50050．95工业循环冷却水处理设计规
范》规定的腐蚀速率9．125mm／a的要求。
3．B30管与HSnT0．1A管的腐蚀速率分别为0．0007与o．0033(mm／a)，可以满
足((GB50050．95工业循环冷却水处理设计规范》规定的腐蚀速率<o．005mm／a
5．5．3双组分加入TR卜004B。与TRL-004G：缓蚀试验结果
以双组分同时加入TRL-00483水质稳定剂(12rag／L)与TRL·004G2凝汽器
铜管专用腐蚀抑制剂<3rag／L)进行动态模拟腐蚀试验。
试验时间：日11：00～日8：30；
试验持续时间：501．5h。
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5．5．3．1补充水水质分析结果
循环水系统补充水水质在试验期间波动较大，其主要原因是北京高碑店污
水处理厂来北京热电厂的二级城市污水水质变化较大。具体水质情况见表5一lO。
表5．10双组分加入TRL-00483与TRL-00402缓蚀试验补充水水质
碱度(mmoFL)硬度(mmoVL) 氯根
JDp JDM 全硬度 钙硬度 (mg，L)
05一12．23ll：00 0．40 3．60 5．74 2．94 8．67 144．00
05·12—．40 3．60 4．98 3．28 8．65 96．00
05一12．2620：30 O．46 3t70 5。29 3．76 8．8l 122．00
05．12．．40 3．20 5．69 3_35 8．95 148．OO
05—12—308：00 0．25 3．30 5．60 3．36 8．74 134．OO
06-1-l8：oo 0．35 3，36 5．92 3．26 8．17 126．oo
06一1．4 13：00 O．32 3．93 5．6l 3．39 8．21 126．oo
06一l-6 13：00 O．00 2．00 5．24 3．16 7．93 166．oo
06-1-816-00 O．00 2．65 5．30 3．44 7．74 138．oo
06一l-．00 2．S0 5．52 3．32 8．15 158．00
06．1-．45 1．60 4．76 3．68 9．27 136．OO
5．5．3．2循环水水质分析结果
表5．1l双组分加入TRL．00483与TRL-00402缓蚀试验循环水水质
项目 单位 最低值 最高值 稳定值范围 平均值
酚酞碱度 mmol，L 0．00 1．50 O．55卸．70 0．83
全碱度 mmoI／L 3．60 9．30 4．oo左右 6．76
PH 8．54 9．22 9．00"-9．10 9．01
总硬度 mmol几 5．74 29．40 25．Om也9，OO 26．41
钙硬度 mmol／L 2．94 19．20 16．OO～18．OO 16．94
氯离子 mg／L 144 840 800左右 760．5l
浓缩倍率‘pYD 1．00 5．27 4．5mv5．oo 4．79
余氯 mg几 O．25 0．60 0．50-0．60 O．55
第5章循环水系统缓蚀处理试验研究
5．5，3．3腐蚀挂片试验结果
表5—12双组分加入TRL-00483与TRL-004G2缓蚀试验腐蚀挂片试验结果
挂片材质 挂片时间(h)试验前(g)试验后(g)失重(g)
HSn70．1A 501．5 4．53 O．24
HSn70-lB501．5 6．47 0．0006 O．o008
B30 501．5 5．98 0．05
TP304不锈钢 501．5 4．23 0．06
碳钢 501．5 21．1l O．1689 O．1025
由表5．12看出，双组分加入TRL-00483水质稳定剂(12mg／L)、TRL．004G2
凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂(3．0rag／L)，进行动态模拟挂片腐蚀试验时：
1．运行时双组分加入TRL．00483水质稳定剂、TRL-004G2凝汽器铜管专用
腐蚀抑制剂可满足系统阻垢要求。
2．B30管、HSn70．1A管腐蚀速率均可满足《工业循环冷却水处理设计规
范》中腐蚀速率翊．005mm／a的要求，TP304不锈钢、碳钢试片腐蚀速率可满足
《工业循环冷却水处理设计规范》中腐蚀速率翊．125mm／a的要求，可满足循环
水系统运行的缓蚀要求。
5．5．4试验过程中磷含量变化分析讨论
磷是微生物的营养成分及有机组成体，循环水系统中微生物的生长、繁殖
可引起循环水磷的降低；为准确控制有机膦系水质稳定剂的加入量及检测循环
水中的有机膦含量，通过对动态模拟试验的数据分析得出循环水系统使用
TRL．00483水质稳定剂时循环水总磷、正磷、有机膦随浓缩倍率的变化规律，可
为实际循环水运行磷的控制提供依据。
5．5．4．1双组分加入TRL-004B，与TRL-004G．缓蚀试验循环水的磷变化分析
双组分加入TRL．00483水质稳定剂、TRL-004GI凝汽器铜管专用腐蚀抑制
剂试验过程中循环水水样总磷、正磷、有机膦与浓缩倍率的关系变化见图5一l。
从图5．1可看出，该动态模拟试验过程中总磷含量、正磷含量、有机膦含量
较稳定。试验初期，总磷含量、正磷含量随浓缩倍率升高而略有降低；当试验
循环水浓缩倍率稳定后，总磷、正磷、有机膦较稳定。
5．5．4．2双组分加入TRL-004B。与TRL-004G：缓蚀试验循环水的磷变化分析
双组分加入TRL．00483水质稳定剂、TRL-004G2凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂
动态模拟验证试验过程中总磷、正磷、有机膦与浓缩倍率的关系变化见图5·2。
10-13(M'P-3．-职纽分加舢ljE曲04鼢每僦—O鹪02缓蚀试验磷酶浓缩倍唪瘦佬趋势10-3111-1
由图5．2可看出，在该动态模拟试验过程中总磷含量、正磷含量、有机膦含
量较稳定。试验初期，总磷含量、正磷含量随浓缩倍率升高而略有降低；当试验
第5章循环水系统缓蚀处理试验研究
循环水浓缩倍率稳定后，总磷、正磷、有机膦较稳定。总磷稳定在4．O～5．0mg／L，
正磷稳定在2．0mg／L左右，有机瞵稳定在2．0～3．0mg／L。
根据对双组分加入TRL．00483水质稳定剂、分别加入1rI也．004G凝汽器铜
管专用腐蚀抑制剂配方一、二试验系统浓缩倍搴稳定在5。00倍左右时，循环水总
磷、正磷、有机膦含量变化分析，得出如下结论：
虽然循环水中总磷、正磷、有机膦因微生物生长繁殖消耗磷，但在试验系统
浓缩倍率稳定在5．00倍左右运行时，循环水总磷、正磷、有机磷含量较稳定；微
生物生长繁殖消耗磷而使循环水系统提高浓缩倍率后水质稳定剂耗量加大。
5．6循环水运行中水塔内现场挂片腐蚀试验法
为确保循环水系统实际运行时的安全性，须进一步探讨二级城市污水用于
B30管、HSn70-1A管和其他管材的腐蚀状况以及验证旋转挂片腐蚀试验法、动
态模拟腐蚀试验法所确定的水质稳定剂和缓蚀剂的防腐性能，于
日15：oo～7月24目15：00在华能北京热电厂循环水冷水塔水池内进行现场
挂片。挂片时间为：98天(2352h)。
5．6．1挂片期间循环水系统运行条件
5．6．1．1水质稳定剂使用情况
每日加入TRL-00483水质稳定剂约300kg，加入剂量约为12．0mgA,。
5．6．1．2TRL-004G凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂使用情况
当高碑店污水处理厂来水氨氮含量异常增高，循环水水质严重恶化时，为
加强循环水系统的防腐，在循环水系统加入TRL-004G2凝汽器铜管专用腐蚀抑
制剂。在使用中根据循环水系统锅离子含量，阕断加入。循环水系统镉离子含
量稳定，未有增大时，暂停使用TRL．004G2凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂。加入
量；每天加入30～40kg，加入剂量约为3．0mg／L。
5．6．1。3杀菌灭藻及粘泥剥离药剂使用情况
1．连续加入杀菌剂LQ-8707，保持循环水中余氯0．2mg／L左右；同时在石
东北电力大学硕士学位论文
灰深度处理系统滤池前及滤池后加入杀菌剂LQ．8707，保持滤池出水余氯
O，2mg／L左右。总加入量：每天120～150kg。
2．交替加入LQ．8733粘泥剥离剂。循环水系统补充水来水正常时，每20
天加入一次，每次加入量5．OO吨；来水水质较恶劣时，每lO天左右加入一次；
冲击式加入LQ．8733的剂量约为150mg／L。
5．6．2挂片期间循环水运行水质数据
华能北京热电厂循环冷却水系统的补充水选用高碑店污水处理厂经二级生
化处理后的二级城市污水，并在厂内经石灰及聚合硫酸铁混凝澄清、过滤、辅
以加酸调pH、氯锭灭菌处理。
在北京热电厂冷水塔水池内挂片试验期间，循环水浓缩倍率由原来的2．00～
2，50倍提高到4．40～4．80倍。
5．6．2．1试验用补充水(滤池出水)水质
表5．13试验用补充水水质分析结果
项目 全碱度 总硬度 氯根 pH
单位 mmol／L mmol／L mg／L
所测项目的范围 1．00-6．00 2．32^缶．80 90．0--160．0 7．02一v10．00
平均值 2．97 4．92 139．42 8．14
5．6．2．2循环水水质
表5．14循环水水质分析结果
项目 全碱度 DD 总硬度 总磷 氯离子 pH 浓缩倍率
单位 mm01／Lus／cm mmol／Lmg／L mg／L
O．6^巧．2167l—，．43．00--4．02i牛v3887．1—培．8 4．16．-4．77
平均值 2．67 ．73 3．37 304．628．30 4．43
第5章循环水系统缓蚀处理试验研究
5．6．3现场挂片腐蚀试验结果
在华能北京热电厂循环水系统运行现场所做的冷水塔内水池挂片腐蚀试验
的试验结果见表5．15。
表5—15循环水运行现场冷水塔内水池挂片腐蚀试验结果
挂片时间 试验前 失重 腐蚀速率
挂片材质 试验后(g)
(h) (g) (g) (ram／a)
B30 83 5．40 0．001l
HSn70．1A 35 4．9i36 0．34
HSn70．1B 29 5．82 O．0023
0．9109 O．1182
TP304不锈钢46 4．2525 O．002l 0．0007
双相不锈钢 97 2．16 0．0005
由表5．15循环水运行现场冷水塔内水池挂片腐蚀试验数据分析得出结论：
1．双相不锈钢、TP304不锈钢、HSn70．IA铜合金、HSn70-lB铜合金、B30
铜合金试样的腐蚀速率可达到《GB50050-95工业循环冷却水处理设计规范》规
定的腐蚀速率如．005mm／a的要求；
2．碳钢材质试样的腐蚀速率可达到《GB50050．95工业循环冷却水处理设
计规范》规定的腐蚀速率郢．125mm／a的要求；
在本章中，通过缓蚀性能试验，得出以下结论；
1．采用深度处理的二级城市污水作为补充水，应采用双组分加入水质稳定
剂TRL-00483水质稳定剂和nu，004G凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂。
2．双组分加入TRL．00483水质稳定剂和n也．004G凝汽器铜管专用腐蚀抑
制荆时，使用TRL．00402时的腐蚀速率比TRL-004Gl要低很多。
3．在火电厂实际运行中，循环水浓缩倍率为4．40～4．80，双组分加入时可
以满足((GB50050．95工业循环冷却水处理设计规范》中的腐蚀速率规定。
通过分析华能北京热电厂在循环水系统浓缩倍率2．0～2．5倍的运行情况得
出：调整、控制补充水水质是控制循环水碱度、pH、有机物、浊度、细菌等指
标和水质的一个行之有效的措施。在循环水浓缩倍率提高后，此方法更为重要：
具体方法是当循环水出现碱度下降趋势时，及时提高滤池出水的碱度及pH，在
循环水pH、碱度较高时，降低滤池出水的碱度及pH。采用该措施，对控制循环
水腐蚀、结垢有一定作用。
经过对华能北京热电厂采用深度处理后的城市污水为补充水的循环水系统
在高浓缩倍率下处理方式的试验研究，得出以下结论：
1．采用深度处理后的城市污水为试验水样，使用TRL-00483水质稳定剂、
TRL-004G凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂，循环水系统浓缩倍率试验值可达到5．20
倍，在5．00倍士0．20倍运行时可满足阻垢、缓蚀的要求。
2．单独使用TRL．004B水质稳定剂不能满足浓缩倍率达到4．50倍后的循环
水系统的缓蚀要求，即不能满足循环水系统提高浓缩倍率后的运行要求。
3．杀菌剂氯锭，循环水中的氨氮会与氯锭水解后的主要起杀菌作用的次氯
酸，这既降低了其本身的杀菌效力，又加大了氯锭的耗量，继而也就缩短了冲
击式非氧化性杀菌的周期。
4．根据动态模拟试验情况，双组分加入TRL-00483水质稳定剂和TRL-00462
凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂时，可满足电厂循环水系统在浓缩倍率5．00倍左右
运行时系统的阻垢、缓蚀要求。可以把多种材质：B30管、HSn70-1A管、HSn70-1B
管、TP304不锈钢、碳钢的腐蚀速率控制在《工业循环冷却水处理设计规范》的
规定范围内。
5．双组分加入TRI．,-00483水质稳定剂和TRL-004G2凝汽器铜管专用腐蚀抑
制剂，同时交替使用主要成分为三氯乙氰尿酸LQ．8707氯锭杀菌剂与LQ．8733
粘泥剥离剂进行杀菌，具有良好的阻垢、缓蚀、杀菌效果。
虽然循环水中总磷、正磷、有机膦因微生物生长繁殖消耗磷，但在四者配
合使用的试验系统浓缩倍率稳定在5．00倍左右运行时，循环水总磷、正磷、有
机磷含量较稳定。
采用经深度处理的二级城市污水为补充水，只要进行有效的杀菌灭藻，配
以合适的水质稳定剂、铜管专用腐蚀抑制剂处理，循环冷却水实际运行时浓缩
倍率提高到4．50倍左右在技术方面是可行的。 ，
深度处理后的城市污水回用于火电厂循环水系统是一个新兴的方向，而对
其高浓缩倍率下的应用更有深远的理论和应用价值。由于时间仓促和本人水平
有限，本课题还有一些问题有待在今后的研究中加以完善：
1．随着杀菌技术和设备的发展，从优化杀菌处理技术的角度考虑，在循环
水系统中能否采用与水中氨氮不起化学反应的氧化性杀菌剂二氧化氯进行杀菌
2．目前使用的杀菌剂在实验室模拟条件下可满足提高浓缩倍率后循环水杀
菌要求；但实验室试验条件下不能完全模拟实际循环水系统运行的微生物生长、
粘泥形成的主要条件，杀菌剂是否能满足实际循环水运行条件下的杀菌灭藻要
求，应在循环水系统浓缩倍率提高后进行进一步试验研究及现场应用性能验证。
东北电力大学硕士学位论文
在本论文完成之际，首先衷心的感谢我的导师张万友教授和副导师罗奖合
教授级高工。在我的整个研究生学业中倾注着恩师辛勤的汗水和心血，我所取
得的每一份进步和成就都是与恩师的关怀分不开的。恩师严谨的治学态度、渊
博的学术知识、勤恳严格的工作作风和达观宽容的处世态度，给我留下了深刻
的印象，必将对我今后的工作和学习起到积极的指导作用，使我终生受益。
衷心感谢孙墨杰老师，张瑛洁老师，王海涛老师，谭雨清老师，周静老师，
鲁敏老师，袁艳林老师对我学习和生活的帮助。衷心感谢刘景明老师，郗丽娟
老师在学习和实验过程中所给予的帮助和关怀。衷心感谢张卫红老师多年来的
关怀与照顾!
本论文实验过程中，得到了西安热工院国电水处理公司技术办公室陈浩主
任的悉心指导，还有杨坚主任，郭焱，白峰等的帮助，在此向他们表示深深地
感谢：同时也向华能北京热电厂给予我关怀和帮助的领导表示感谢!
还要感谢陈月芳师姐，聂兰、潘高峰、张晶、刘豫锋、赵伟等同学和我的
同门师兄妹在我研究生学习生活阶段所给予的大力支持和帮助!
感谢我的父母和亲人，感谢他们的理解和支持!感谢所有曾给予我指导、帮
助和关心的师长、同学和朋友!
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