前言
浓缩倍数是循环水运行管理的一项重要指标，提高浓缩倍数能够节省药剂和水量，但首先必须解决高浓度离子对换热设备造成的腐蚀和结垢问题。中原乙烯循环冷却水装置的设计能力2×104m3/h，而实际运行能力为14000m3/h，系统保有水量6100m3，自1995年开车以来，浓缩倍数N值平均为2.5，且在水质较差时发生腐蚀现象，碳钢挂片腐蚀率达到0.1128mm/a，铜挂片腐蚀率0.009mm/a，均达不到碳钢腐蚀速率0.075mm/a，铜腐蚀速率0.005mm/a，不锈钢腐蚀速率0.005mm/a的要求[1]。为提高循环水装置运行的经济性，并严格控制腐蚀和结垢，经过旋转挂片试验、静态阻垢试验及动态模拟试验，筛选出的缓蚀阻垢剂配方，较好地满足了循环水的各项要求。
1 补水水质和设备情况
1.1 补水水质
1998年以前，中原乙烯循环水系统补水全部来自黄河水。为解决黄河水断流问题，开始使用脱碱后的地下水作补充水。补充水中黄河水占60％，脱碱地下水占40％，补充水的水质见表1。
表1 补充水水质分析结果
项目
脱碱地下水
黄河水
Ca2+/(mgL-1)
40
135
总碱度/(mmolL-1)
2.1
3.18
pH
8.12
8.34
Cl-/(mgL-1)
48
90
SO42-/(mgL-1)
44.7
112.5
总固体/(mgL-1)
278
560
通过计算在浓缩倍数N=4.5倍时，经混合后的循环水pH值为9.13，饱和pH为6.2，Ryzner稳定指数为3.27[2]，水质属严重结垢型。但是浓缩4.5倍后Cl-已超过300mg/L，SO42-达387mg/L。这些腐蚀性强的离子又给系统带来严重腐蚀。因此，要求循环冷却水的药剂配方既要能解决结垢问题，也要能解决腐蚀问题。
1.2 设备情况
全厂共有换热器约120台，铜（T2）换热器32台，不锈钢（1Cr18Ni9Ti）换热器24台，其余为碳钢（20＃钢）换热器。换热器设计进水温度≤32℃，总回水温度≤42℃。
2 缓蚀阻垢配方的筛选
试验共选了6种缓蚀阻垢剂，其中BC-605系列4种：BC-605H1、BC-605H2、BC-605H3、BC-605H4。该系列缓蚀阻垢剂主要成分是磺化丙烯酸、有机磷竣酸、BPTA、丙烯酸酯多元共聚物等。配方中各组份配比含量不同；S－113；系统原使用药剂（其主要成分为磷酸盐、EDP、BPTA等）。试验用水水质按表1所示，浓缩倍数4.5。试验药剂浓度分别为50mg/L、60mg/L和70mg/L3种。
2.1 静态阻垢试验
用配水的方法使试液的Ca2+及碱度达到250mg/L，P042-为5mg/L，然后加药剂，浓缩1.5倍，80℃下恒温10h，再分别测出水中钙离子的含量、计算出碳酸钙、磷酸钙的阻垢率。结果如表2、表3所示。
表2 碳酸钙阻垢率
药剂浓度/(mgL-1)
阻垢率/％
BC-605H1
BC-605H2
BC-605H3
BC-605H4
原使用药剂
S-113
50
79.2
63.8
88.8
90.3
86.8
87.6
60
80.0
68.1
91.0
96.1
86.0
89.3
70
83.4
75.7
89.5
90.3
73.8
85.2
表3 磷酸钙阻垢率
药剂浓度/(mgL-1)
阻垢率/％
BC-605H1
BC-605H2
BC-605H3
BC-605H4
原使用药剂
S-113
50
23.9
21.4
26.8
30.4
15.2
18.6
60
26.6
25.7
30.4
33.6
17.8
24.5
70
29.8
25.4
33.9
35.1
19.6
25.2