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            聚脲防腐層對出水水質的影響

            來源:http://www.madelainejordan.com/ 作者:余氯檢測儀 時間:2018-08-06

              摘 要:核電施工對水質的要求較高,在除鹽水過程中,為了防止箱體腐蝕,通常在水箱內壁上涂上一層聚脲防腐涂層。聚脲防腐層對出水水質具有一定的影響。筆者分析了這一影響,并且通過試驗的過程提出了除鹽水箱內壁聚脲防腐涂層對水質具有影響的結論,但影響不大,電廠處于正常運行狀態下,通過監測和間斷性的淡水輸入就可以解決。

              聚脲是核電廠除鹽水箱為防止腐蝕而使用的一種表面涂層,主要成分為異氰酸酯類化合物。這種技術最初源于美國,隨后日本和韓國也在20世紀末期開始使用這一技術,并且在核電領域取得了很好的效果。我國第一次使用聚脲材料是在1995年,事實上是早于日本等國家。隨著核電工程的發展,在核電工廠除鹽水箱上的應用成為一種流行。將其應用于核電廠污水處理過程中的箱體上,就可以實現防腐以及脫硫作用,聚脲以其高效性受到各個行業的歡迎,如箱體防腐、廢水池襯里以及管道的涂層等。但對于核電廠來說,水質的保證是基礎,聚脲彈性材料除鹽水箱內壁防腐材料溶出物對出水水質具有嚴重的影響,因此針對聚脲涂層的處理就成為核電廠的主要任務之一。

              1 電廠除鹽水的水質要求

              電廠發電用水主要為自然水,海水居多。海水中含大量的鹽分,鹽對于發電具有較大影響,因此電廠要通過一系列的除鹽過程來確保水質。除鹽生產系統的作用是對已經合格的水進行超濾滲透處理,是電廠水輔助處理系統的代表。電廠的水處理技術目前主要包括離子交換技術和超濾滲透技術。對于除鹽水的濃度,要根據水質需求而定。隨著我國核電發電的快速發展,設備的類型增加,水質的好壞不僅會影響發電效果,還影響電廠設備的性能。過多鹽分會造成腐蝕嚴重,電廠為了防止腐蝕過程通常采用表面涂抹防腐層的方式,但從根本上,還應注重水質的提高。

              以某電廠為例,該核電廠為了防止鹽分過多造成設備腐蝕,在水箱表層上使用了聚脲材料,水箱材料為碳鋼,聚脲涂層厚度為1.5 mm ,并且要保證施工環境為天氣晴朗。使用一段時間后,水箱內壁出現溶出物,為了檢測其是否影響水質,我們對噴涂后的設備內壁進行溶出物檢查。

              2 碳鋼板聚脲涂層溶出物檢測試驗

              2.1 試塊制作

              聚脲試塊以1∶1的比例設計,并噴涂于除鹽水箱表面,在除銹過程中,要將試塊置于通風處,加速其固化過程。該次的聚脲噴涂層厚度為1.5 mm。聚脲凝固時間短,通常為2~3 s,但完全固化卻需要2 d。我們對使用一周后的除鹽水箱進行析出成分檢測,分析其工作壓力、工作溫度以及析出物的性質,期間實際的運行溫度為70 ℃~75 ℃。

              2.2 試驗方法和結果

              我們將試驗中試塊分成2組,并分別浸入于1 000 mL的除鹽水中,2組的浸泡時間均為7 d,不同的是第一組要求每浸泡1 d后取出,換水后再植入鹽水中,第二組則直接浸泡7 d。要保證兩種的試驗條件相同,對空白水樣進行檢查,檢測水中Mg2+、F-、SO42-、Cl-、Ca2+以及TOC的含量。水箱鹽水量3 000 m3,2個水箱的直徑均為16 m,高H=15.766 m,對析出物質的計算采下述公式進行。計算所得的面積為水箱中的水與內壁接觸的最大面積:

              S=πD?H+π(D/2)2=3.14×16×15.766+3.14×(16/2)2= 993.04 m2。

              我們將箱內鹽水面積和試塊的接觸面積設為S2,試塊的長度、寬度和高度分別用l,w,h來代表,水樣體積V2,經過測試所得試塊的長度分別為10 cm,10 cm和1 cm,則水樣的體積V2=1 000 mL。S2=2lw+2(l+w)h=0.024 m2。之后我們將能夠與水接觸的面積S和計算所得體積V2的比值記作Ssa,也就是Ssa=S/V=993.4 m2/3 000 m3=0.331 m-1。這個試驗說明了被測試樣品并沒有完全應用,其面積是已應用面積的72倍。根據現場所測得的數據,并對其進行折算后,可以得出2種浸泡方法下的水中F-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+及TOC含量的變化。從整體上,直接浸泡7 d的試塊中離子和TOC的含量均高于第一種浸泡方式。

              2.3 試驗分析及結論

              除鹽水水質標準要求F-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+離子的含量要<1 g/L,而TOC<50 g/L。在該次試驗中,連續浸泡之后的離子含量較大,其中以Mg2+最多,但含量遠小于1 g/L,僅為0.143 g/L,不會影響系統除鹽效果。但2種方式的TOC均偏高,連續浸泡后的TOC含量超過了50 g/L,已經可以對除鹽水水質造成一定的影響,間斷性浸泡的含量為25.4 g/L。通過分析,筆者認為這是由于噴涂機A組分微量過量,使得聚脲涂層與水發生了化學反應,生成了大量的CO2,尤其是連續浸泡,生產的CO2量不斷提高,從而導致了除鹽水初期水中的TOC升高。產生影響主要在最初的7 d,進一步驗證了這一理論。最后,我們對除鹽系統運行1個月后進行測試,測試項目為水中的含鹽量和其他離子的含量。結果顯示,系統中鈣離子、鎂離子等均符合水質要求,小于1 g/L。但在長時間使用后,水箱內壁上會殘留多種污染物,也使鈣離子的含量上升,通電使用后,由于有循環水的介入,很快鈣離子和鎂離子的含量又下降至1 g/L以下。說明在正常運行情況下,使用聚脲防腐涂層對水質的影響較小;有循環水介入的情況下,基本上可以保持穩定。

              為進一步解決這一問題,我們對核電站運行用水水質需求進行分析,發現調試期間對水質的要求并不高,上述水質可以滿足需求。因此只要控制好水量,將其應用于調試期,就可以節省二次處理或者提高系統性能的成本。但對于出水水質的控制依然十分重要,要保證除鹽水的快速更新,一般不能超過24 h。在核電廠正常運行情況下,適當地向水箱內補充水分來稀釋鹽水,再通過加強監管就可以實現這一過程。

              3 結語

              核電廠在除鹽水過程中,通常在鹽水箱表面涂上一層聚脲防腐涂層,來防止鹽水對設備的腐蝕作用,延長設備壽命。但大量的聚脲彈性體會造成除鹽率下降,因此對除鹽水箱聚脲涂層進行處理是十分必要的。文章通過試驗的方式說明了這一點,以間隔性浸泡和連續浸泡相應材料試塊的方式進行測驗,結果顯示,在連續浸泡后水中TOC含量確實能夠引起水質的降低,但其他離子的含量較低,不會影響水質。因此提示核電廠可以使用聚脲防腐涂層,但要除鹽水過程中,有意識地向水箱內輸送適量的淡水,減少聚脲與內壁接觸的可能,確保水質的正常,促進核電廠的穩定發展。

              參考文獻

              [1] 婁寧.新型涂裝材料聚脲彈性體的發展與應用[J].化工科技市場,2010,33(2):1-5.

              [2] 廖有為,馬剛林.新型聚脲涂料的發展及在電力行業的應用[J].湖南電力,2010,30(5):36-38.

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