聚脲防腐層對出水水質(zhì)的影響

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

　　摘 要：核電施工對水質(zhì)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(nèi)壁上涂上一層聚脲防腐涂層。聚脲防腐層對出水水質(zhì)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(nèi)壁聚脲防腐涂層對水質(zhì)具有影響的結(jié)論，但影響不大，電廠處于正常運行狀態(tài)下，通過監(jiān)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(shù)最初源于美國，隨后日本和韓國也在20世紀(jì)末期開始使用這一技術(shù)，并且在核電領(lǐng)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(fā)展，在核電工廠除鹽水箱上的應(yīng)用成為一種流行。將其應(yīng)用于核電廠污水處理過程中的箱體上，就可以實現(xiàn)防腐以及脫硫作用，聚脲以其高效性受到各個行業(yè)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(zhì)的保證是基礎(chǔ)，聚脲彈性材料除鹽水箱內(nèi)壁防腐材料溶出物對出水水質(zhì)具有嚴(yán)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(wù)之一。

　　1 電廠除鹽水的水質(zhì)要求

　　電廠發(fā)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(fā)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(zhì)。除鹽生產(chǎn)系統(tǒng)的作用是對已經(jīng)合格的水進行超濾滲透處理，是電廠水輔助處理系統(tǒng)的代表。電廠的水處理技術(shù)目前主要包括離子交換技術(shù)和超濾滲透技術(shù)。對于除鹽水的濃度，要根據(jù)水質(zhì)需求而定。隨著我國核電發(fā)電的快速發(fā)展，設(shè)備的類型增加，水質(zhì)的好壞不僅會影響發(fā)電效果，還影響電廠設(shè)備的性能。過多鹽分會造成腐蝕嚴(yán)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(yīng)注重水質(zhì)的提高。

　　以某電廠為例，該核電廠為了防止鹽分過多造成設(shè)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(huán)境為天氣晴朗。使用一段時間后，水箱內(nèi)壁出現(xiàn)溶出物，為了檢測其是否影響水質(zhì)，我們對噴涂后的設(shè)備內(nèi)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(shè)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(fēng)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(zhì)，期間實際的運行溫度為70 ℃～75 ℃。

　　2.2 試驗方法和結(jié)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(zhì)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(nèi)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(nèi)鹽水面積和試塊的接觸面積設(shè)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(jīng)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(yīng)用，其面積是已應(yīng)用面積的72倍。根據(jù)現(xiàn)場所測得的數(shù)據(jù)，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(jié)論

　　除鹽水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)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(xù)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(tǒng)除鹽效果。但2種方式的TOC均偏高，連續(xù)浸泡后的TOC含量超過了50 g/L，已經(jīng)可以對除鹽水水質(zhì)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(rèn)為這是由于噴涂機A組分微量過量，使得聚脲涂層與水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了大量的CO2，尤其是連續(xù)浸泡，生產(chǎn)的CO2量不斷提高，從而導(dǎo)致了除鹽水初期水中的TOC升高。產(chǎn)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(tǒng)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(jié)果顯示，系統(tǒng)中鈣離子、鎂離子等均符合水質(zhì)要求，小于1 g/L。但在長時間使用后，水箱內(nèi)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(huán)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(zhì)的影響較小;有循環(huán)水介入的情況下，基本上可以保持穩(wěn)定。

　　為進一步解決這一問題，我們對核電站運行用水水質(zhì)需求進行分析，發(fā)現(xiàn)調(diào)試期間對水質(zhì)的要求并不高，上述水質(zhì)可以滿足需求。因此只要控制好水量，將其應(yīng)用于調(diào)試期，就可以節(jié)省二次處理或者提高系統(tǒng)性能的成本。但對于出水水質(zhì)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(dāng)?shù)叵蛩鋬?nèi)補充水分來稀釋鹽水，再通過加強監(jiān)管就可以實現(xiàn)這一過程。

　　3 結(jié)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(shè)備的腐蝕作用，延長設(shè)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(xù)浸泡相應(yīng)材料試塊的方式進行測驗，結(jié)果顯示，在連續(xù)浸泡后水中TOC含量確實能夠引起水質(zhì)的降低，但其他離子的含量較低，不會影響水質(zhì)。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(nèi)輸送適量的淡水，減少聚脲與內(nèi)壁接觸的可能，確保水質(zhì)的正常，促進核電廠的穩(wěn)定發(fā)展。

　　參考文獻

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