CN104692545B - 一种锅炉及给水管路用阻垢剂 - Google Patents

一种锅炉及给水管路用阻垢剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锅炉及给水管路用阻垢剂。首先将淀粉、腐植酸钠和木质素磺酸钠混匀后得到A物料；将有机羧酸类聚合物和有机膦酸混匀后配制成B液体；A物料溶于纯水中配制成水溶液，然后滴加双氧水，滴加后进行反应；所得反应液中滴加B液体，并滴加烧碱溶液控制pH值；滴加后进行加热反应；反应后降至常温，得到产品液体阻垢剂。使用时与纯碱或纯碱和烧碱混匀。本发明产品通过化学改性提高了淀粉、腐植酸钠、木质素磺酸钠的高温吸附能力和分散力，具有耐温性及耐硬度性。当本发明产品进入锅炉本体高温区时，对结垢物质的阻垢性能较强，不仅防止锅炉给水系统结垢，而且提高锅炉高温系统的阻垢性，为锅炉的安全运行提供了有力的保障。

Description

一种锅炉及给水管路用阻垢剂
技术领域
本发明属于锅炉用阻垢剂技术领域，具体是涉及一种适用于高硬度水并防止锅炉及低温给水管路结垢的一种阻垢剂。
背景技术
锅炉水处理方法主要分锅外水处理和锅内水处理两种形式。锅外水处理技术主要采用离子交换法，离子交换法主要通过离子交换设备中的离子交换树脂对水质进行软化，降低锅炉给水中Ca+2、Mg+2离子含量达到软化水目的。离子交换设备适应水质硬度范围小于7mmol/L，如果设备运行正常，水质软化合格，锅炉的低温给水管路和锅炉本体的高温蒸发受热面系统不结垢。当锅炉水质硬度大于7mmol/L，离子交换设备不能保证水质软化合格。许多设备用户会对水质进行预处理，预处理过程中会产生大量废弃物，加上预处理设备投资及运行费用过高，锅炉用户为降低软化成本直接采用超标水质进入锅炉，由于超标水质Ca+2、Mg+2离子过高易造成锅炉给水管路与锅炉本体高温蒸发受热面结垢，影响安全生产。
锅内水处理方法主要采用两种配方形式，一种是由纯碱、火碱、腐植酸钠和单宁组成复合物，其工作原理是配方中的纯碱、火碱与水中的结垢成份Ca+2、Mg+2离子在高温下反应变为沉淀晶体和胶体物质，与配方中的吸附成份腐植酸钠、单宁吸附变为水渣，通过锅炉排污将结垢成份排出锅体，起到阻垢目的。该配方适用于高硬度水质，其吸附成份对水质中结垢物质如CaCO3、Mg(OH)2、CaSO4、MgSO4吸附能力与吸附剂量和水质温度成正比例关系，在100℃以上时其吸附及防垢能力最强。不易造成锅炉本体高温蒸发系统结垢。当锅炉给水投加上述阻垢剂，通过给水管路时，给水管路温度在40～80℃，水中的硬度成份Ca+2、Mg+2离子受热或与阻垢剂中的纯碱或火碱部分反应，形成沉淀物；由于配方中的吸附成份，在温度低于100℃时其吸附能力较低，无法阻止沉淀物沉淀于管道内壁形成水垢。这样易造成锅炉低温给水系统，如锅炉给水泵、给水管道、锅炉省煤器和锅炉注水分布器这段锅炉给水管路系统结垢。生产实践中观察，一般采用该配方对锅炉进行锅内水处理时，给水管路结垢强弱与锅炉所使用的水质硬度有关，硬度小于4mmol/L三个月必须对给水管路进行除垢，硬度大于4mmol/L小于14mmol/L，30～15天就必须对给水管路进行一次除垢。
锅内水处理药剂，另一种形式是采用工业循环水用阻垢缓蚀剂系列，如有机膦和无机磷以及有机羧酸类聚合物，有的还加入少量的吸附性物质，如腐值酸钠、单宁酸，如申请号89106613.6“锅炉防垢除垢灵”、公开号CN102786157A“锅炉阻垢剂”以及公开号CN101580311A“聚马来酸锅炉缓蚀阻垢剂”、公开号CN102701470A“一种锅炉专用缓蚀阻垢剂”等这些专利申请。但未见对锅炉低温给水系统和锅炉本体蒸发系统阻垢协调性能做适当的文献报道。
经对现有阻垢剂技术的详细研究（现有阻垢剂对水质在80℃的低温阻垢性能和温度在100℃条件下的高温阻垢性能），可以说明：现有阻垢剂在硬度低于4mmol/L时低温阻垢率一般在60～80%，高温阻垢率在85%左右，其高温阻垢率基本符合国家锅炉水处理协会关于阻垢剂的行业标准（注：行业标准对低温阻垢性能未规定）；由于自然界的水质差别较大，高硬度水质为6mmol/L，低温阻垢率为30～50%，高温阻垢率在20～40%。水质硬度超过6mmol/L时，低温与高温阻垢率几乎为0。所以，目前现有阻垢剂在锅炉水质硬度小于4mmol/L时基本可满足锅炉本体高温受热面的无垢或微垢运行并减弱给水管道的结垢能力；当水质硬度大于4mmol/L，无法发挥作用，制约了这些阻垢剂的适用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种水质硬度适用范围宽、对锅炉本体高温蒸发及给水管路系统防垢能力较佳的一种锅炉及给水管路用阻垢剂。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案为：
本发明提供一种锅炉及给水管路用阻垢剂，所述阻垢剂通过以下方法制备而成：
a、首先将淀粉、腐植酸钠和木质素磺酸钠，按照0.5：0.5～2：0.5～1的质量比进行混合，混合均匀后配制成A物料；
b、将有机羧酸类聚合物和有机膦酸按照0.5～1：0.5～3的质量比进行混合，混合均匀后配制成B液体；
c、将步骤a得到的A物料溶于纯水中配制成质量含量为30～50%的水溶液，所得水溶液加热至50～65℃，然后滴加质量百分含量为27.5%的双氧水，A物料与双氧水二者的质量比为1：0.1～0.3，滴加时间为0.5～1h；滴加完成后，在50～65℃条件下反应1～2h；
d、反应结束后，所得反应液中滴加步骤b得到的B液体，B液体与A物料的质量比为0.3～0.6：1；并滴加质量百分含量为50%的烧碱溶液，滴加时控制pH值为9～9.5，滴加时间为1～1.5h；滴加结束后，在65～80℃条件下反应1～1.5h；反应结束后降至常温，得到产品液体阻垢剂。
根据上述的锅炉及给水管路用阻垢剂，步骤b中所述有机羧酸类聚合物为聚马来酸酐、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物和丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中任一种或任两种。
根据上述的锅炉及给水管路用阻垢剂，步骤b中所述有机膦酸为氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸和二亚乙基三胺五亚甲基膦酸中的任一种或任两种。
根据上述的锅炉及给水管路用阻垢剂，所得产品液体阻垢剂使用时，采用雾化方法与纯碱按照质量比为1～2：8～9的比例混匀后使用。
根据上述的锅炉及给水管路用阻垢剂，所得产品液体阻垢剂使用时，采用雾化方法与纯碱和固体烧碱按照质量比为1～2：6～8：1～3的比例混合均匀后使用。
本发明积极有益效果：
1、本发明阻垢剂适用于锅炉及给水管路，即适用于工业锅炉和采暖热水锅炉及给水管路。
2、本发明阻垢剂对于水温在80℃时其阻垢率较高，可解决锅炉低温给水系统结垢问题；当水温大于100℃，浓缩8倍时，阻垢性能优良，具有高温低温良好的阻垢协调性。适用于工业蒸汽锅炉、民用采暖热水锅炉以及低温工业冷却水系统的阻垢，能够抑制高低温条件下的结垢并对使用设备的金属起到防腐蚀作用。
3、与现有技术相比，本发明另外具有以下优点：
1）本发明采用的原料大部分为可再生物质如淀粉、造低黑液提取物（木质素磺酸钠）、低热量风化煤制成品腐植酸钠，有利于生物降解，优化环境。因此，本发明具有显著的经济效益和社会效益。
2）本发明阻垢剂应用于低温循环冷却水时可提高循环系统的浓缩倍数，降低循环冷却系统的用水量。
3）采用本发明产品时水体显棕黑色，从而可以阻隔循环水中的微生物生长所需的光合作用、抑制水中微生物繁殖、减少杀菌剂的投加量，因此能够有效降低循环水运行成本。
4）本发明产品应用于锅炉水处理时，由于其低温和高温阻垢能力强，从而可有效减少锅炉停炉次数、降低维修成本和提高用户的经济效益。
5）本发明产品适用水质硬度在14mmol/L以下，高于现有锅内水处理技术所适用的4mmol/L以下水质，可满足自然界的大部分水源，适用面较广。
6）本发明采用的原料易购，生产成本低可降低锅炉水处理成本。
7）制备本发明产品的工艺技术属清洁性环境友好工艺，具有很好的经济效益和社会效益。
具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1：
本发明锅炉及给水管路用阻垢剂，所述阻垢剂是通过以下方法制备而成：
a、首先将10kg淀粉、10kg腐植酸钠和10kg木质素磺酸钠进行混合，混合均匀后配制成A物料30kg；
b、将聚马来酸酐3kg和氨基三甲叉膦酸6kg进行混合，混合均匀后配制成B液体9kg；
c、将步骤a得到的A物料30kg溶于纯水中配制成质量含量30%的水溶液，所得水溶液加热至55℃，然后滴加质量百分含量为27.5%的双氧水3kg，滴加时间为0.5h；滴加完成后，在55℃条件下反应1.5h；
d、反应结束后，所得反应液中滴加步骤b得到的B液体9kg，滴加过程中不断测定反应液的pH值，并用质量百分含量50%的烧碱溶液进行滴加控制pH值为9～9.5，滴加时间为1.0h；滴加结束后，在70℃条件下反应1.2h；反应结束后降至常温，得到产品液体阻垢剂。
使用时，取所得产品液体阻垢剂10kg，采用雾化方法与90kg纯碱混合搅拌均匀，制成本发明产品。
实施例2：
本发明锅炉及给水管路用阻垢剂，所述阻垢剂是通过以下方法制备而成：
a、首先将11.8kg淀粉、16.6kg腐植酸钠和16.6kg木质素磺酸钠进行混合，混合均匀后配制成A物料45kg；
b、将丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10kg和二亚乙基三胺五亚甲基磷酸17kg进行混合，混合均匀后配制成B液体27kg；
c、将步骤a得到的A物料45kg溶于纯水中配制成质量含量45%的水溶液，所得水溶液加热至60℃，然后滴加质量百分含量为27.5%的双氧水10kg，滴加时间为1h；滴加完成后，在60℃条件下反应1.2h；
d、反应结束后，所得反应液中滴加步骤b得到的B液体27kg，滴加过程中不断测定反应液的pH值，并用质量百分含量50%的烧碱溶液进行滴加控制pH值为9～9.5，滴加时间为1.5h；滴加结束后，在80℃条件下反应1.0h；反应结束后降至常温，得到产品液体阻垢剂。
使用时，取所得产品液体阻垢剂20kg，采用雾化方法与60kg纯碱和10kg固体烧碱的混合物混合搅拌均匀，制成本发明产品。
实施例3：
本发明锅炉及给水管路用阻垢剂，所述阻垢剂是通过以下方法制备而成：
a、首先将10kg淀粉、20kg腐植酸钠和10kg木质素磺酸钠进行混合，混合均匀后配制成A物料40kg；
b、将丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物6kg和氨基三甲叉膦酸3kg、乙二胺四甲叉膦酸3kg进行混合，混合均匀后配制成B液体12kg；
c、将步骤a得到的A物料40kg溶于纯水中配制成质量含量40%的水溶液，所得水溶液加热至65℃，然后滴加质量百分含量为27.5%的双氧水6kg，滴加时间为0.8h；滴加完成后，在65℃条件下反应1h；
d、反应结束后，所得反应液中滴加步骤b得到的B液体12kg，滴加过程中不断测定反应液的pH值，并用质量百分含量50%的烧碱溶液进行滴加控制pH值为9～9.5，滴加时间为1.0h；滴加结束后，在65℃条件下反应1.5h；反应结束后降至常温，得到产品液体阻垢剂。
使用时，取所得产品液体阻垢剂20kg，采用雾化方法与80kg纯碱混合搅拌均匀，制成本发明产品。
实施例4：
本发明锅炉及给水管路用阻垢剂，所述阻垢剂是通过以下方法制备而成：
a、首先将8.4kg淀粉、25kg腐植酸钠和16.6kg木质素磺酸钠进行混合，混合均匀后配制成A物料50kg；
b、将聚马来酸酐5kg、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5kg和氨基三甲叉膦酸10kg、二亚乙基三胺五亚甲基磷酸10kg进行混合，混合均匀后配制成B液体30kg；
c、将步骤a得到的A物料50kg溶于纯水中配制成质量含量50%的水溶液，所得水溶液加热至50℃，然后滴加质量百分含量为27.5%的双氧水10kg，滴加时间为1.0h；滴加完成后，在50℃条件下反应2.0h；
d、反应结束后，所得反应液中滴加步骤b得到的B液体30kg，滴加过程中不断测定反应液的pH值，并用质量百分含量50%的烧碱溶液进行滴加控制pH值为9～9.5，滴加时间为1.5h；滴加结束后，在75℃条件下反应1.0h；反应结束后降至常温，得到产品液体阻垢剂。
使用时，取所得产品液体阻垢剂10kg，采用雾化方法与70kg纯碱和30kg固体烧碱的混合物混合搅拌均匀，制成本发明产品。
实施例5：
本发明锅炉及给水管路用阻垢剂，所述阻垢剂是通过以下方法制备而成：
a、首先将11kg淀粉、22kg腐植酸钠和17kg木质素磺酸钠进行混合，混合均匀后配制成A物料50kg；
b、将聚马来酸酐4kg、丙烯酸-丙烯酰胺羟丙酯共聚物4kg和氨基三甲叉膦酸8.5kg、二亚乙基三胺五亚甲基磷酸8.5kg进行混合，混合均匀后配制成B液体25kg；
c、将步骤a得到的A物料50kg溶于纯水中配制成质量含量50%的水溶液，所得水溶液加热至65℃，然后滴加质量百分含量为27.5%的双氧水15kg，滴加时间为1.0h；滴加完成后，在65℃条件下反应2.0h；
d、反应结束后，所得反应液中滴加步骤b得到的B液体25kg，滴加过程中不断测定反应液的pH值，并用质量百分含量50%的烧碱溶液进行滴加控制pH值为9～9.5，滴加时间为1.5h；滴加结束后，在80℃条件下反应1.0h；反应结束后降至常温，得到产品液体阻垢剂。
使用时，取所得产品液体阻垢剂20kg，采用雾化方法与60kg纯碱和20kg固体烧碱的混合物混合搅拌均匀，制成本发明产品。
实施例6：
本发明锅炉及给水管路用阻垢剂，所述阻垢剂是通过以下方法制备而成：
a、首先将4.3kg淀粉、17.1kg腐植酸钠和8.6kg木质素磺酸钠进行混合，混合均匀后配制成A物料30kg；
b、将聚马来酸酐6kg和氨基三甲叉膦酸6kg进行混合，混合均匀后配制成B液体12kg；
c、将步骤a得到的A物料30kg溶于纯水中配制成质量含量30%的水溶液，所得水溶液加热至65℃，然后滴加质量百分含量为27.5%的双氧水6kg，滴加时间为0.5h；滴加完成后，在65℃条件下反应1.5h；
d、反应结束后，所得反应液中滴加步骤b得到的B液体12kg，滴加过程中不断测定反应液的pH值，并用质量百分含量50%的烧碱溶液进行滴加控制pH值为9～9.5，滴加时间为1.0h；滴加结束后，在75℃条件下反应1.2h；反应结束后降至常温，得到产品液体阻垢剂。
使用时，取所得产品液体阻垢剂15kg，采用雾化方法与85kg纯碱混合搅拌均匀，制成本发明产品。
根据对本发明实施例产品阻垢性能的试验，任选一实施例产品进行测试，以实施例1为例，实施例1并不代表是该发明中的最佳配方。测试方法以国家锅炉水处理协会制定的“锅炉水处理药剂性能测试规定”评价实施例1所得产品对温度大于100℃时，不同硬度的阻垢率和腐蚀速率进行评价；低温阻垢性能测试以GB/T16632-2008“水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法”结合锅炉的实际运行指标进行测试，测试条件：水温80℃±2；实验时间4h，从三项指标对本发明实施例1和沁阳市清泉实业有限公司生产的ET型锅炉软水剂（阻垢剂）及专利CN101269887A“聚马来酸酐锅炉阻垢缓蚀剂”所述方法制备的C阻垢剂进行对比实验，结果见表1。
。
本发明产品是一种适用于锅炉及给水管路用阻垢剂，其高温高浓缩阻垢性及低温阻垢性好。由于淀粉、腐植酸钠、木质素磺酸钠的协调性与双氧水进行氧化改性使淀粉、腐植酸钠和木质素磺酸钠分子结构链断裂、变小，增加分子中的羧基与羟基提高所述产品的分散性和低温吸附能力，又与有机羧酸类聚合物和有机膦酸物质进行复配增效与锅炉运行水质调节剂，纯碱或纯碱与火碱混合物进行混合制成。本发明产品抑制了锅炉低温条件下，纯碱与火碱对水中硬度成份的反应，阻止Ca+2、Mg+2离子在80℃条件下的结垢倾向，防止锅炉给水管路系统的结垢。本发明产品通过化学改性提高了淀粉、腐植酸钠、木质素磺酸钠的高温吸附能力和分散力，具有耐温性及耐硬度性。当本发明产品进入锅炉本体高温区时，对结垢物质的阻垢性能较强，不仅防止锅炉给水系统结垢，而且提高锅炉高温系统的阻垢性，为锅炉的安全运行提供了有力的保障。
实施例2所得产品的锅炉应用试验：
将实施例2所得产品应用于河南省沁阳市清泉实业有限公司6T链条蒸汽锅炉，原锅炉水处理采用自产的ET型锅炉软水剂（阻垢剂），其锅炉给水水质硬度14.5mmol/L，碱度10.2mmol/L，Cl-离子2.8mmol/L，锅炉蒸发受热面未见结垢；由于水质硬度较高，锅炉给水管道与设备易结垢，1～2个月需进行一次除垢。说明ET型锅炉软水剂（阻垢剂）在高硬度水质条件下，高温受热面阻垢能力强，而低温给水管路系统阻垢能力弱。2013年1月15日开始使用本发明实施例2产品，控制锅水碱度（16～25）mmol/L，浓缩倍数5～8倍，使用本发明产品1年来，未见锅炉给水管道结垢，锅炉蒸发受热面未见水垢，起到了很好的低温和高温防垢性。

Claims (3)

1.一种锅炉及给水管路用阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂通过以下方法制备而成：
a、首先将淀粉、腐植酸钠和木质素磺酸钠，按照0.5：0.5～2：0.5～1的质量比进行混合，混合均匀后配制成A物料；
b、将有机羧酸类聚合物和有机膦酸按照0.5～1：0.5～3的质量比进行混合，混合均匀后配制成B液体；
所述有机羧酸类聚合物为聚马来酸酐、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物和丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中任一种或任两种；所述有机膦酸为氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸和二亚乙基三胺五亚甲基膦酸中的任一种或任两种；
c、将步骤a得到的A物料溶于纯水中配制成质量含量为30～50%的水溶液，所得水溶液加热至50～65℃，然后滴加质量百分含量为27.5%的双氧水，A物料与双氧水二者的质量比为1：0.1～0.3，滴加时间为0.5～1h；滴加完成后，在50～65℃条件下反应1～2h；
d、反应结束后，所得反应液中滴加步骤b得到的B液体，B液体与A物料的质量比为0.3～0.6：1；并滴加质量百分含量为50%的烧碱溶液，滴加时控制pH值为9～9.5，滴加时间为1～1.5h；滴加结束后，在65～80℃条件下反应1～1.5h；反应结束后降至常温，得到产品液体阻垢剂。
2.根据权利要求1所述的锅炉及给水管路用阻垢剂，其特征在于：所得产品液体阻垢剂使用时，采用雾化方法与纯碱按照质量比为1～2：8～9的比例混匀后使用。
3.根据权利要求1所述的锅炉及给水管路用阻垢剂，其特征在于：所得产品液体阻垢剂使用时，采用雾化方法与纯碱和固体烧碱按照质量比为1～2：6～8：1～3的比例混合均匀后使用。
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