CN102180547A

CN102180547A - 一种低压锅炉和换热系统用水软化剂及其使用方法

Info

Publication number: CN102180547A
Application number: CN 201110058302
Authority: CN
Inventors: 管从胜; 刘士明
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明属于水处理技术，是一种低压锅炉和换热系统用水软化剂及其使用方法。该软化剂是由植酸、苛性碱、碳酸盐、脱氧剂、絮凝剂和促进剂组成的水溶液，各组分的质量分数为：植酸300～500，可性碱220～550，碳酸盐0～300，促进剂0～30，絮凝剂0～50，脱氧剂0～200，水300-500；软化剂的制备方法：首先将植酸溶于水中，然后在搅拌条件下慢慢加入苛性碱、碳酸盐、促进剂、脱氧剂和絮凝剂，搅拌均匀并冷却至室温即得到水软化剂；该软化剂添加量为30～100g/m³水，控制水的pH为8.0～10.0。该水软化剂同时具有除垢、阻垢和缓蚀三个功能，适应性广，所采用的原料对环境没有二次污染。

Description

一种低压锅炉和换热系统用水软化剂及其使用方法

技术领域

本发明属于水处理技术，特别是涉及一种低压锅炉和换热系统用水软化剂及其使用方法。

背景技术

硬水的硬度分为暂时硬度和永久硬度，暂时硬度主要是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，而永久硬度则是由钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的。硬水虽然不对健康造成直接危害，但是在工业上会造成极大的危害甚至危险，很容易导致换热系统结水垢、基体金属腐蚀以及蒸汽品质恶化等，直接影响锅炉和换热系统的传热效果、降低效率，严重时甚至会造成爆管事故。为了防止锅炉与换热系统结垢、积盐和腐蚀，必须对原水硬度进行软化处理，软化方法与硬水的硬度种类，水质技术要求以及换热系统材质等有关。对于暂时硬度，经过加热就可以将酸式碳酸盐转化为碳酸钙和氢氧化镁沉淀得到软化；而对于永久硬度，只能通过化学药剂和或离子交换等方法软化，加入生石灰、纯碱等化学药剂可将钙、镁离子转化为碳酸钙和氢氧化镁沉淀而得到软化，而离子交换法是通将硬水先后通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，阳离子交换树脂中的氢与钙镁等阳离子交换，释放出氢离子，阴离子交换树脂与氯离子和硫酸根等阴离子发生离子交换，释放出氢氧根，最后氢离子和氢氧根结合为水分子，离子交换法可以除去所有阳离子和阴离子。对于高压蒸汽锅炉用水必须使用去离子水，而对于低压锅炉和换热系统，并非要求将钙和镁完全除尽，而是要求锅炉和换热系统内壁不结垢、不积盐和不腐蚀。申请号为95104277.7的中国专利公开了新型水处理阻垢分散剂，不足之处是本身不具备缓蚀性能，若要达到阻垢和缓蚀效果，必须与其他缓蚀剂复配使用；申请号为200410043694.3的中国专利公开了超强抗硬水腐植酸钠/钾的制备方法，不足之处是不适合锅炉用水的软化处理；申请号为201010279328.3的中国专利公开了一种工业锅炉阻垢缓蚀的绿色水处理方法，采用化学和物理处理相结合，不足之处是需要额外的设备投资。目前，国内还没有同时具有阻垢、除垢和缓蚀功能的低压锅炉和换热系统用水的软化剂。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种同时具有阻垢、除垢和缓蚀功能的低压锅炉和换热系统用水软化剂及其使用方法。

本发明是通过以下方式实现的：

一种低压锅炉和换热系统用水软化剂，其特征是：该软化剂是由植酸、苛性碱、碳酸盐、絮凝剂、促进剂和脱氧剂组成的水溶液，各组分的质量分数为：植酸300～500，可性碱220～550，碳酸盐0～300，促进剂0～30，絮凝剂0～50，脱氧剂0～200，水300-500；苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾中的至少一种；促进剂为钼酸钠和钨酸钠的混合物，二者质量比为1∶1；絮凝剂为聚丙烯酰胺或聚合磷酸铝；脱氧剂为亚硫酸钠、亚硝酸钠和联胺中的至少一种；软化剂的制备方法：首先将植酸溶于水中，然后在搅拌条件下慢慢加入苛性碱、碳酸盐、促进剂、脱氧剂和絮凝剂，搅拌均匀并冷却至室温即得到水软化剂；该水软化剂组成的确定原则：一是原水组成，包括暂时硬水、永久硬水、离子组成及含量等；二是低压锅炉和换热系统用水的技术要求，包括钙镁脱除率、阻垢和缓蚀效率等；三是换热系统材质，包括碳钢、不锈钢、铜和铝合金等；软化剂添加量为30～100g/m³水，控制水的pH为8.0～10.0，添加方式可以是直接加入低压锅炉和换热系统中，也可以添加在预处理池中，对于钙镁含量高且脱除率高时，采用预沉降工艺。

本发明的优点在于：1)同时具有除垢、阻垢和缓蚀三个功能，一是当水中钙镁含量较低时，通过植酸与钙镁的强络合作用避免难溶性碳酸钙和氢氧化镁的形成而起到阻垢作用；二是当水中钙镁含量高且要求钙镁脱除率高时，通过植酸钙、植酸镁碳酸钙和氢氧化镁的共沉淀加速钙镁脱除速率和提高脱除率；三是对于永久硬度，可以增加碳酸盐和提高植酸含量以脱除钙镁离子；四是通过植酸在钢铁、合金铝、铜等金属表面形成的致密植酸盐吸附膜达到对系统内壁的缓蚀效果，缓蚀效率可以达到90％以上；2)添加量少，一般为30～100g/m³水，对于钙镁含量高且要求脱除率高时，可以适当增大添加量，一般不超过200g/m³水；3)适应性强，通过调整组成，可对不同水进行软化处理，用于低压热水锅炉和换热系统，适应钢铁、铝合金合铜等以及多种金属系统；4)环境污染低，所采用的原料对环境没有二次污染。

下面给出本发明的五个最佳实施例：

实施例1

冬季集中供暖换热系统用水，终端换热器是由碳钢和铝合金等多种材质暖气片组成。采用永久硬度为主的中硬度地表水为水源，原水中各主要离子含量(g/m³)：钙离子80～120，镁离子50～70，硫酸根离子150～200，氯离子80～120，碳酸氢根离子20～50；该系统用水的技术要求：温度80～110℃，不要求脱除钙镁，系统内壁不结垢和不腐蚀；水软化剂中各组分的质量分数为：植酸300，氢氧化钾300，促进剂25，水300；水软化剂的制备方法：首先将植酸溶于水中，然后在搅拌条件下慢慢加入氢氧化钾和促进剂，搅拌均匀并冷却至室温即得到水软化剂；水软化剂的添加量为30～50g/m³水，控制水的pH为8.5～9.0，直接按比例将软化剂加入换热系统用水中。按照此方法对水进行软化处理，连续运行1个取暖季节，系统内壁不结垢和没有腐蚀现象，循环水基本无颜色。

实施例2

低压热水锅炉和换热系统用水，系统材质为碳钢。采用永久硬度为主的中硬度地表水为水源，原水中各主要离子含量(g/m³)：钙离子60～80，镁离子30～50，硫酸根离子100～120，氯离子50～70；碳酸氢根离子小于20；该系统用水的技术要求：温度110～130℃，钙镁脱除率30～40％，系统内壁不结垢和不腐蚀；水软化剂中各组分的质量分数为：植酸500，氢氧化钠550，碳酸盐钠100，碳酸钾120，亚硫酸钠120，联胺20，水500；水软化剂的制备方法：首先将植酸溶于水中，然后在搅拌条件下慢慢加入氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、亚硫酸钠和联胺，搅拌均匀并冷却至室温即得到水软化剂；水软化剂添加量为80～90g/m³水，控制水的pH为8.0～8.5，直接按比例将软化剂加入系统用水中，所形成的碳酸钙和氢氧化镁沉淀经过循环系统中的过滤器即可分离，连续运行1年，系统内壁不结垢和没有腐蚀现象。

实施例3

低压热水锅炉和换热系统用水，系统材质为碳钢。采用暂时硬度为主的高硬度水为水源，原水中各主要离子含量(g/m³)：钙离子180～200，镁离子60～70，碳酸氢根离子180～240，氯离子50～70；该系统用水的技术要求：温度110～130℃，钙和镁总脱除率80～90％，系统内壁不结垢和不腐蚀；水软化剂中各组分的质量分数为：植酸400，氢氧化钠140，氢氧化钾220，聚丙烯酰胺40，亚硝酸钠180，水400；水软化剂的制备方法：首先将植酸溶于水中，然后在搅拌条件下慢慢加入氢氧化钠、氢氧化钾、聚丙烯酰胺和亚硝酸钠，搅拌均匀并冷却至室温即得到水软化剂；水软化剂的添加量为150～160g/m³水，控制水的pH为8.5～9.0；将水软化剂加入原水预处理池中，使钙镁离子转化为植酸钙、植酸镁、碳酸钙和氢氧化镁沉淀，在聚丙烯酰胺作用下加速沉降，将沉淀过滤后再引入系统中，连续运行1年，系统内壁不结垢和没有腐蚀现象，循环水基本无颜色。

实施例4

高压蒸汽锅炉用水脱除钙镁预处理，用于离子交换法制备去离子水。采用暂时硬度为主的中硬度水为水源，原水中各主要离子含量(g/m³)：钙离子90～100，镁离子40～50，碳酸氢根离子90～130，氯离子30～40；原水预处理技术要求：室温，钙镁脱除率为80～90％；水软化剂中各组分的质量分数为：植酸350，氢氧化钾350，聚铝酸盐50，水350；水软化剂的制备方法：首先将植酸溶于水中，然后在搅拌条件下慢慢加入氢氧化钾、聚合磷酸铝和联胺，搅拌均匀并冷却至室温即得到水软化剂；水软化剂添加量为80～100g/m³水，控制水的pH为8.5～9.0；将水软化剂加入原水预处理池中，使钙镁离子转化为植酸钙、植酸镁、碳酸钙和氢氧化镁沉淀，在聚合磷酸铝作用下加速沉降，将沉淀过滤后再引入离子交换树脂处理系统进行二次处理。用该方法对离子交换树脂用水进行预处理，可以减轻钙镁难溶盐对离子交换树脂的黏附和阻塞，减少离子交换树脂反洗次数，提高离子交换处理效率。

实施例5

发动机冷却水，系统材质由碳钢、铝合金和铜等多种金属组成。采用暂时硬度为主的中硬度水为水源，原水中各主要离子含量(g/m³)：钙离子80～90，镁离子30～40，碳酸氢根离子90～120，氯离子20～30；该系统用水的技术要求：温度60～100℃，不要求脱除钙镁，系统内壁不结垢和不腐蚀；水软化剂中各组分的质量分数为：植酸300，氢氧化钠280，聚合磷酸铝40，水300；水软化剂的制备方法：首先将植酸溶于水中，然后在搅拌条件下慢慢加入氢氧化钠和聚合磷酸铝，搅拌均匀并冷却至室温即得到水软化剂；水软化剂的添加量为40～60g/m³水，控制水的pH为8.0～8.5，直接按比例将软化剂加入冷却水中。按照此方法对水进行软化处理，系统内壁不结垢，缓蚀效率达到80％以上。

Claims

1.一种低压锅炉和换热系统用水软化剂，其特征是软化剂为由植酸、苛性碱、碳酸盐、脱氧剂、促进剂和絮凝剂组成的水溶液，各组分的质量分数为：植酸300～500，苛性碱220～550，碳酸盐0～300，脱氧剂0～200，促进剂0～30，絮凝剂0～50，水300～500。

2.根据权利要求1所述的一种低压锅炉和换热系统用水软化剂，其特征是苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾中的至少一种；促进剂为钼酸盐和钨酸盐的混合物，二者质量比为1∶1；絮凝剂为聚丙烯酰胺或聚合磷酸铝；脱氧剂为亚硫酸钠、亚硝酸钠和联胺中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种低压锅炉和换热系统用水软化剂，其特征是采用以下方法制备：首先将植酸溶于水中，然后在搅拌条件下慢慢加入苛性碱、碳酸盐、促进剂、脱氧剂和絮凝剂，搅拌均匀并冷却至室温即得到锅炉和换热系统用水软化剂。

4.根据权利要求1或2所述的一种低压锅炉和换热系统用水软化剂的使用方法，其特征是根据锅炉和换热系统用水的技术要求，软化剂添加量为30～100g/m³水，控制水的pH为8.0～10.0；添加方式可以是直接加入系统中，也可以添加在预处理池中；对于原水中钙镁含量高且脱除率高时，增加预沉降工序。