一種換流站循環水冷卻系統用高效阻垢劑及制備方法

本發明涉及循環水阻垢領域，尤其是一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑及制備方法。

背景技術：

1、換流站時高壓直流輸電系統中，為了完成將交流電變換為直流電或者將直流電變換為交流電的轉換，并達到電力系統對于安全穩定及電能質量的要求而建立的站點。在站內有著換流閥、換流變壓器，調相機等設備來配合完成直交流轉換的任務，這些設備在運行過程中會產生大量的熱，為了保障設備的正常運行換流站內通常設有相應的循環冷卻水系統。其冷卻的主要原理時將設備運行余熱通過熱交換器傳遞給管道內的循環冷卻水，在外冷卻系統主機內的循環水泵作用下，循環冷卻水將余熱量帶出，進入干濕聯合冷卻系統。冷卻系統中的循環冷卻水不與大氣直接接觸，在引風風機的作用下，通過與強力氣流進行熱交換，從而達到介質冷卻降溫的目的。

2、循環冷卻水由泵送往冷卻系統中，經換熱后溫度升高，被送往冷卻塔進行冷卻。在冷卻塔中熱水從塔頂向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則逆向或水平交流流動，在氣-液接觸過程中，進行熱交換。水溫降至符合冷卻水要求時，繼續循環使用。空氣由塔頂溢出時帶走水蒸氣，使循環水中離子濃度增加，在循環冷卻水系統中，碳酸氫鹽的濃度隨蒸發濃縮而增加。當其濃度達到過飽和狀態或經過傳熱表面水溫升高時，會分解生成碳酸鹽沉積在傳熱表面，形成致密的微溶性鹽類水垢。管路結垢后，容易造成管道堵塞，并且水垢的不均勻覆蓋，會使管路受熱不均勻造成爆管，嚴重影響循環水系統的使用壽命。

3、現階段使用的阻垢劑多為磷酸鹽類阻垢劑，包括有機膦酸鹽和無機磷酸鹽兩類阻垢劑，其中有機膦酸鹽型阻垢劑相較于無機膦酸鹽型阻垢劑具有更強的熱穩定性，在極低的濃度下就可以使caco3晶體由方解石畸變為球霰石結構。但是在循環水運行時間過長后會使循環水中總磷量提升，導致循環水水體富營養化，不符合相關排放標準，并且在調相機外冷系統運行過程中其腐蝕現象通常伴隨著結垢現象發生。復合配方的阻垢劑也就逐漸代替了單一成分的阻垢劑，通過多種成分的復合作用在阻垢分散的同時減緩了腐蝕現象的發生，并且減少了其中有機膦酸鹽的含量，有效降低了循環水中的總磷含量。根據cn114538629a公開的一種緩蝕阻垢劑的制備工藝，cn112320975a公開的一種工業循環水用含磷阻垢劑及其制備方法和應用，相比以上的阻垢劑制備方法和使用用量，存在著制備過程復雜和用量大等缺點，本專利在制備時無需進行加熱并且在添加量15ppm左右就有著良好的阻垢效率，大大節省了用藥量。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑及制備方法，以解決換流站循環水冷卻系統在運行過程中和所處環境中造成的結垢、填料塔腐蝕、以及微生物增長，同時在使用常規阻垢劑時，造成的排水總磷量上升，不符合相關排放規定等問題。在高效阻垢的同時既保障了調相機外冷系統能安全穩定的運行，又能使循環水水質含磷量能控制在合理范圍內。

2、一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑，其原料及其重量百分含量為：4.5-5％有機膦酸鹽、35-37％聚羧酸、4-6％鋅鹽、4-7％緩蝕劑、13-17％聚環氧琥珀酸、2-3％水解聚馬來酸酐、12-15％水楊酸鈉，其余成分為去離子水，合計100％。

3、將這些原料按照比例混合加入反應器中，常溫下充分攪拌即可制得微磷阻垢緩蝕劑。

4、本發明所述的聚羧酸為三元共聚物和四元共聚物，其中包括丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽和丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯。

5、本發明所用的有機膦酸鹽，可選2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷(pbtca)或羥基亞乙基二膦酸(hedp)。

6、本發明所述的鋅鹽，可選氯化鋅或硫酸鋅。

7、本發明所述的緩蝕劑為苯駢三氮唑。

8、本發明中所述微磷緩蝕阻垢劑，膦酸鹽(以po43-計)含量為4.5％，屬于微磷型阻垢緩蝕劑，在循環水系統長時間運行后，依然能保持循環水中總磷含量(以p計)小于0.5mg/l

9、本發明所述的微磷緩蝕阻垢劑，其阻垢原理為多種化合物的復合作用效果，其中聚羧酸成分起到分散作用具有分散懸浮作用，能對低聚物、染料締合體、膠狀物等起到強烈分散作用，使其不凝結，加上吸附了螯合分散劑大分子的垢類顆粒產生了空間位阻，呈分散狀態的垢類顆粒更不易碰撞凝結而懸浮水中不沉降，易被水沖走。其中有機膦酸鹽成分可以與水中的鈣、鎂離子等形成穩定的螯合離子，從而降低這些金屬離子與碳酸根離子結合生成碳酸鈣和碳酸鎂晶體的機會，達到阻垢的效果。其中水解聚馬來酸酐與鋅鹽復配，能有效減少對調相機外冷系統各部件腐蝕。其中硫酸鋅成分為陰極型緩蝕劑。陰極型緩蝕劑能與水中、與金屬表面的陰極區反應，其反應產物在陰極沉積成膜，隨著膜的增厚，陰極釋放電子的反應被阻擋。

10、本發明所述的微磷緩蝕阻垢劑，投加量為15ppm，在循環水濃度濃縮至4.5倍后，阻垢效果良好，總磷在0.5mg/l(以p計)以下，滿足工業循環水冷卻處理排放的環保需要。

11、本發明的有益效果體現在：

12、(1)本發明采用低有機膦酸鹽配方，利用共聚物形成的聚羧酸與水中ca2+，mg2+形成穩定絡合物，在于能有效防止結垢和腐蝕，同時保持循環水中總磷含量低于環保排放標準。這種創新的配方不僅提高了換流站外冷系統的運行效率，而且符合環保要求，解決了使用傳統阻垢劑導致的排水總磷量上升問題。

13、(2)本發明采用了多種成分，如聚羧酸、有機膦酸鹽、無機鹽、緩蝕劑等，這些成分相互作用，有效地阻止水垢形成，并對各種金屬離子進行穩定螯合，從而防止碳酸鈣和碳酸鎂晶體的生成。這種復合作用機制使得阻垢劑在保護設備免受腐蝕和結垢的同時，更具高效性。

14、(3)本發明阻垢劑投加量少，在循環水濃度濃縮至4.5倍后，仍能保持良好的阻垢效果。這種低投加量不僅節約成本，還能在保持水質在環保標準內的同時，減少對環境的潛在影響。這一特點對于工業循環水冷卻處理領域尤為重要，因為它提供了一種既經濟又高效的解決方案。

技術特征：

1.一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑，其特征在于，其原料及其重量百分含量為：4.5-5％有機膦酸鹽、35-37％聚羧酸、4-6％鋅鹽、4-7％緩蝕劑、13-17％聚環氧琥珀酸、2-3％水解聚馬來酸酐、12-15％水楊酸鈉，其余成分為去離子水，合計100％。

2.根據權利要求1所述的一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑，其特征在于所述的有機膦酸鹽為2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷pbtca或羥基亞乙基二膦酸hedp。

3.根據權利要求1所述的一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑，其特征在于，所述的聚羧酸為三元共聚物和四元共聚物。

4.根據權利要求1所述的一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑，其特征在于，所述的聚羧酸為丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽或者丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯。

5.根據權利要求1所述的一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑，其特征在于，所述的鋅鹽為硫酸鋅或氯化鋅。

6.根據權利要求1所述的一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑，其特征在于，所述的緩蝕劑為苯駢三氮唑。

7.根據權利要求1所述的一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑，其特征在于，所述的分散劑為水解聚馬來酸酐。

8.權利要求1到7任一項所述的一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑的制備方法，其特征在于，將阻垢緩蝕劑原料按照配比添加至反應器中，在常溫條件下充分攪拌混合。

技術總結
本發明涉及一種換流站循環水用微磷阻垢緩蝕劑及制備方法，該阻垢劑的主要成分為聚羧酸、有機膦酸鹽、無機鹽、緩蝕劑、聚環氧琥珀酸、水解聚馬來酸酐和水楊酸鈉。其各成分的重量百分比含量：4.5?5％有機膦酸鹽、35?37％聚羧酸、4?6％鋅鹽、4?7％緩蝕劑、13?17％聚環氧琥珀酸、2?3％水解聚馬來酸酐、12?15％水楊酸鈉，其余主要成分為去離子水。按照上述比例將這些原料混合，即可制得所需的微磷阻垢緩蝕劑。本發明旨在減少換流站冷卻系統內水垢形成并提高其換熱效率。該阻垢劑包括一種獨特的化學復合物，其結合有機和無機成分以提高其阻垢效果。這種復合物不僅有效防止水垢積累，而且含磷量低對環境友好。

技術研發人員：李國斌,錢白云,張維寧,張亮,牛征,馬雙忱,鄒夢,謝強,李世豪,夏忠林,胡自書,王小華,張玉玲
受保護的技術使用者：華北電力大學（保定）
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21