CN103253778A - 工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂 - Google Patents

Abstract

一种工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂，由下述质量百分配比的原料制成：十二烷基胺醋酸盐或十八烷基胺醋酸盐5%～10%、环己胺或吗啉60%～80%、乙二胺四甲叉膦酸钠盐3%～10%、蒸馏水或去离子水加至100%。该缓蚀剂能够在金属表面形成致密的保护膜；除掉冷凝水中的二氧化碳；能够在锅炉给水硬度不达标时，防止锅炉结垢等。本发明缓蚀剂具有投加药量少，水处理成本低，缓蚀效果好，易操作等特点。该缓蚀剂用于工业锅炉蒸汽冷凝水的回用，节能减排效果显著。

Description

工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂

技术领域

本发明属于工业锅炉蒸汽冷凝水水处理技术领域，具体涉及一种工业锅炉蒸汽冷凝水系统缓蚀剂。

背景技术

锅炉产生的蒸汽在使用过程中被冷凝成了冷凝水。冷凝水具有高纯洁性和高含热能的特性。据统计，不同压力下蒸汽产生的冷凝水所含有的余热可占到蒸汽总热量的15%～30%，是一种数量可观、品质优良的理想余热资源。如果充分回收这部分的热量，就可降低锅炉的燃料消耗量，起到节能的作用。不仅如此，还可大量减少锅炉补给水的用量，降低锅炉排污量（包括CO₂、SO₂、煤渣及废水等的排放量）。因此，将蒸汽冷凝水回收用作锅炉补给水，是一项节能节水、有利于环境保护的措施。但是由于蒸汽冷凝水系统的腐蚀，使回收的冷凝水中含有大量的铁离子，如果将其直接回收，作为锅炉给水使用，将使锅炉受热面结生铁垢，影响传热，并易发生垢下腐蚀，进而引发爆管等威胁锅炉安全运行的事故，严重时会导致锅炉提前报废。如果不回用，将含有很高价值的冷凝水排放掉，将会造成能源和水资源的浪费。另外腐蚀将导致金属管道及用汽设备的使用寿命降低。

蒸汽冷凝水系统的腐蚀，是因为锅炉给水（软化水）中的HCO₃ ^-在炉内高温、高压下，发生分解产生CO₂，CO₂随水蒸汽进入蒸汽冷凝水系统。当蒸汽被冷凝成水时，CO₂也随之溶于冷凝水中，使冷凝水成酸性。酸性的冷凝水会腐蚀碳钢管道及设备，从而使冷凝水含有大量的铁离子。当系统中同时存在氧气时，会加速腐蚀。

因此，必须首先做好蒸汽冷凝水的水处理工作，抑制系统的腐蚀，将蒸汽冷凝水中的铁离子降低至国家标准规定值以内，才能将其作为锅炉给水回用，从而达到锅炉节能减排之目的。在冷凝水中加入缓蚀剂，可以防止系统中碳钢的腐蚀，从而很好地解决了冷凝水铁离子超标问题。传统的缓蚀剂主要是成膜胺和中和胺。成膜胺能够吸附在碳钢表面,形成一层疏水膜，防止碳钢表面与酸性的冷凝水接触，从而达到防腐的目的。成膜胺具有投加量少，缓蚀效果好，水处理成本低等优点。但成膜胺检测方法复杂，需要高端检测仪器及高技术人员操作，所以一般单位在使用该药剂时，都不能对加药量进行跟踪检测。由于蒸汽用量在不断地变化，所以药剂的投加量也因随之改变。若不随时对水中的药剂含量进行检测，会出现药量时多时少现象，药量多时，造成水处理成本的不必要增加，药量不足，造成缓蚀效果的下降。中和胺是用于中和冷凝水中的碳酸，使冷凝水呈弱碱性，从而达到消除系统酸性腐蚀的目的。该类药剂能够通过调控冷凝水的pH值，来控制加药量。因此具有操作方便，便于控制的优点。但是与成膜胺相比加药量偏高，水处理成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服传统缓蚀剂存在的缺点，提供一种加药量少、缓蚀效果好、水处理成本低的工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该缓蚀剂由下述质量百分配比的原料制成：

本发明的工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂，优选由下述质量百分配比的原料制成：

本发明的工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂，最佳由下述质量百分配比的原料制成：

上述工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的制备方法为：按照上述原料的质量百分配比，将十二烷基胺醋酸盐或十八烷基胺醋酸盐、环己胺或吗啉、乙二胺四甲叉膦酸盐、去离子水或蒸馏水加入反应釜中，加热至70℃，搅拌至完全溶解，冷却至室温，分装至包装桶中，得到工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂。

本发明的工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的使用方法为：加药初期（一般为四至七天），根据不同水质将本发明的蒸汽冷凝水缓蚀剂按每吨水50～100g的投加量，投入蒸汽冷凝水中，具体投加量以控制冷凝水的pH值为8～9为准，当蒸汽冷凝水的水质变清、水中的铁离子含量达到GB/1576-2008《工业锅炉水质标准》规定的锅炉给水铁含量≤0.3mg/L的要求时，将回收的蒸汽冷凝水作为锅炉给水使用，然后降低蒸汽冷凝水缓蚀剂的投加量至每吨水20～50g，具体投加量以控制冷凝水的pH值为7.5～8.5为准。

本发明的工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的特点如下：

1、能够在蒸汽冷凝水系统金属表面形成形成双层保护膜（这是以往药剂所没有特性），即由烷基胺醋酸盐形成的疏水性保护膜和由乙二胺四甲叉膦酸钠盐形成的保护膜，以防止系统的腐蚀；能够除去工业锅炉蒸汽冷凝水中的二氧化碳，使冷凝水呈弱碱性，防止系统的酸性腐蚀；能够在锅炉给水硬度不达标时，防止锅炉结垢。

2、使用本发明的工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂进行蒸汽冷凝水的回用，可以通过调整冷凝水的pH值来控制加药量，具有使用方法简单，易于控制的特点，另外本发明投加药量少，水处理成本低，缓蚀效果好，操作简单，便于监控，可用于工业锅炉蒸汽冷凝水系统的防腐。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

以制备1000g工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂为例，所用原料及其质量配比如下：

上述工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的制备方法为：按照上述原料的质量配比，将十八烷基胺醋酸盐、环己胺、乙二胺四甲叉膦酸盐、去离子水加入反应釜中，加热至70℃，搅拌至完全溶解，冷却至室温，分装至包装桶中，得到工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂。

实施例2

以制备1000g工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂为例，所用原料及其质量配比如下：

工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的制备方法与实施例1相同。

实施例3

以制备1000g工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂为例，所用原料及其质量配比如下：

工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的制备方法与实施例1相同。

实施例4

以制备1000g工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂为例，所用原料及其质量配比如下：

工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的制备方法与实施例1相同。

实施例5

以制备1000g工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂为例，所用原料及其质量配比如下：

工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的制备方法与实施例1相同。

为了证明本发明的有益效果，发明人按照实施例1的原料配比制备成工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂（以下称本发明），进行了大量的研究试验，各种试验情况如下：

1、不同缓蚀剂对缓蚀率的影响

分别以本发明、环己胺、10%十八烷基胺的乙醇溶液为缓蚀剂，测试其投加量对20#钢标准试片的缓蚀率，测试方法如下：

按照表1的投药量，将缓蚀剂加入1000mL广口瓶中，再加入800mL pH值为5.0～5.5的蒸馏水作为实验用水，混合均匀，盖上广口瓶瓶盖，置于磁力搅拌器上1500转/分钟搅拌，加热至80℃，浸入20#钢标准试片（浸入前先称重，精确到0.0001g），开始计时，当时间达到72小时时，取出试片，将试片用毛刷刷干净，在酸洗液中用脱脂棉擦洗，然后迅速用自来水冲洗，立即浸入氢氧化钠水溶液中30秒，取出，用自来水冲洗，用滤纸擦干，在无水乙醇中浸泡3分钟，用滤纸擦干，置于干燥器中4小时，取出称重（精确到0.0001g）。同时，做未添加缓蚀剂的空白试验。

按照下述方法计算缓蚀剂的缓蚀率X₂：

$X_1=\frac{8760\×(W-W_0)\×10}{A\·D\·T}$

$X_2=\frac{X_0-X_1}{X_0}\×100\%$

式中W是实验前试片质量，g；W₀是实验后试片质量，g；A是试片表面积，cm²；D是试片密度，g/cm³；T是实验周期，小时；X₀是试片在空白试验中的腐蚀速率，mm/a；X₁是试片在缓蚀剂中的腐蚀速率，mm/a。

试验计算结果见表1。

表1不同缓蚀剂对缓蚀率的影响

由表1可见，在投加药量相同时，本发明比传统药剂环己胺以及10%十八烷基胺的乙醇溶液有更好的缓蚀效果。并且随着投加药量的增加，冷凝水的pH值也随着增大，所以实际使用中可以通过测试冷凝水的pH值来控制加药量，一般情况下，本发明工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂的具体投加量以控制冷凝水的pH值为7.5～8.5为准。

2、锅炉冷凝水实际处理效果对比试验

锅炉运行条件：蒸发量为6吨的散装水管蒸汽锅炉，锅炉运行压力为0.5MPa，锅炉每天24小时连续运行，电导率（25℃）276.00us/cm，总铁1.05mg/L，pH值5.70，具体试验情况如下：

（1）本发明实际处理效果试验

向某造纸厂的锅炉给水中投加本发明50ppm，运行初期冷凝水的pH值控制在8～9。运行两天后，冷凝水的铁含量由1.05mg/L降至0.26mg/L，符合GB/1576-2008《工业锅炉水质标准》中锅炉给水含铁量应小于0.3mg/L的规定。这时将回收的冷凝水作为锅炉给水使用，并调整投药量至20ppm，冷凝水pH值控制在7～8。以后每周检测一次冷凝水中的含铁量，连续检测四周，其含铁量在0.12～0.28mg/L之间，说明在投加本发明20ppm，系统腐蚀被抑制。

（2）环己胺实际处理效果试验

向某造纸厂的锅炉给水中投加环己胺100ppm，运行初期冷凝水的pH值控制在8.5～9.5。运行四天后，冷凝水的铁含量降至0.28mg/L，达到GB/1576-2008《工业锅炉水质标准》中锅炉给水含铁量应小于0.3mg/L的规定。然后将冷凝水作为锅炉给水使用，并调整投药量至20ppm，冷凝水的pH值控制在7～8。以后每天检测一次冷凝水的含铁量，连续检测1周，测得冷凝水的含铁量在0.34～0.58mg/L之间，大于GB/1576-2001《工业锅炉水质标准》中锅炉给水含铁量应小于0.3mg/L的规定，说明加药量不足，提高加药量至50ppm，冷凝水的pH值控制在8～9。继续运行一天后，冷凝水的含铁量降至0.3mg/L以下。在此投加药量下，连续运行四周，检测的冷凝水的含铁量均在0.3mg/L，说明环己胺在此锅炉运行条件下，投加量为50ppm是合适的用量。

由上述试验可见，本发明缓蚀剂不仅具有传统药剂中和胺、成膜胺的优点，克服了各自的缺点，同时又具备中和胺、成膜胺所没有形成双保护膜及阻垢的特性，即本发明缓蚀剂具有功能多、效果好、用药少、成本低、易操作等特点。

Claims (3)

1.一种工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂由下述质量百分配比的原料制成：

2.根据权利要求1所述的工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂由下述质量百分配比的原料制成：

3.根据权利要求1所述的工业锅炉蒸汽冷凝水缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂由下述质量百分配比的原料制成：