CN105181566A

CN105181566A - 工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置及检测方法

Info

Publication number: CN105181566A
Application number: CN201510556052.1A
Authority: CN
Inventors: 刘志刚
Original assignee: Shaanxi Research Design Institute of Petroleum and Chemical Industry
Current assignee: Shaanxi Chemical Research Institute Co ltd
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: CN105181566B

Abstract

本发明公开了一种工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置及检测方法，检测装置由补水瓶、汽相测试瓶、汽相挂钩、冷凝管、液相测试瓶、液相挂钩、U形管、加热器、蒸发瓶及相应的连接管道组成，检测方法模拟工业锅炉运行状态，通过测试汽相测试瓶和液相测试瓶中检测试片的腐蚀速率及缓蚀率，同时实现了对缓蚀剂在蒸汽和冷凝水中的缓蚀性能做出评价，而不是仅仅限于对缓蚀剂在冷凝水中的缓蚀性能做出评价。本发明检测装置结构简单，制造成本低，能够更科学、更全面地对缓蚀剂进行性能评价。

Description

工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于工业锅炉水处理技术领域，涉及一种工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置及检测方法。

背景技术

工业锅炉产生的蒸汽在使用过程中被冷凝成水。冷凝水具有高纯净性和高含热量的特性，是一种价值很高可利用的资源，将其回收作为锅炉给水使用，是一项节水节能，有利于环境保护的措施。但是，由于蒸汽冷凝水系统的腐蚀问题，使回收的冷凝水中含有大量的铁离子。如果将含有大量铁离子的冷凝水作为锅炉给水使用，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的事故，严重时还会导致锅炉提前报废。如果不用，而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。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。

现有技术中，主要通过在锅炉给水中添加缓蚀剂来防止蒸汽冷凝水系统的腐蚀，使回收的冷凝水水质达标。而蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂缓蚀性能的优劣，需经腐蚀实验来判断。目前主要采用电化学方法和腐蚀失重法检测缓蚀剂的缓蚀性能。电化学方法的特点是检测速度快，但是需要昂贵的检测仪器，且只能在室温下对液体介质进行检测。腐蚀失重法分为静态腐蚀失重法和动态腐蚀失重法，其特点是操作简单易行，不需昂贵的检测仪器，但是只能在100℃以下的液体介质中进行。因为蒸汽管路是蒸汽冷凝水系统的重要组成部分，上述两种检测方法只能检测冷凝水对金属的腐蚀，检测不到蒸汽对金属的腐蚀，即都不能用于检测水蒸汽对金属的腐蚀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术只能检测冷凝水对金属的腐蚀，检测不到蒸汽对金属腐蚀的技术缺陷，提供一种模拟工业锅炉运行状态，能够同时检测蒸汽和冷凝水对金属腐蚀进而对蒸汽冷凝水系统缓蚀剂进行性能评价的检测装置及方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：该装置是在蒸发瓶的底部设置有加热器，蒸发瓶的补水口通过连接管道与补水瓶相连通，蒸发瓶的蒸汽出口通过连接管道与汽相测试瓶的进汽口相连通，汽相测试瓶的顶部安装有一个汽相挂钩，汽相测试瓶的出汽口通过连接管道与冷凝管的入口相连通，冷凝管的出口通过连接管道与液相测试瓶的进水口相连通，液相测试瓶的顶部安装有一个液相挂钩，液相测试瓶的一侧上部的出水口通过连接管道与U形管一端相连通，U形管的另一端与蒸发瓶的回水口相连通。

上述的汽相测试瓶和液相测试瓶优选容积为250～500mL、净高为100～150cm的玻璃瓶。

采用上述的装置检测工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能的方法为：将添加有缓蚀剂的软化水注入补水瓶中，补水瓶内的软化水通过连接管道流入蒸发瓶，控制整个实验过程中蒸发瓶内液体的体积为蒸发瓶容积的1/2～2/3；将检测试片打磨、清洗、干燥并精确称重后，分别挂在汽相测试瓶内的汽相挂钩和液相测试瓶内的液相挂钩上，并在U形管内加入软化水；开启加热器开关，加热蒸发瓶，将蒸发瓶中添加有缓蚀剂的软化水加热至沸腾，待蒸发瓶内产生的水蒸汽流入汽相测试瓶时开始计算实验时间；蒸发瓶内产生的水蒸汽通过连接管道进入汽相测试瓶，流经汽相测试瓶内的检测试片表面，再进入冷凝管，在冷凝管中被冷却为冷凝水，流入液相测试瓶，使液相测试瓶内的检测试片完全浸没后，再从液相测试瓶一侧上方开口流出，经U形管最终流回蒸发瓶。

待计时8～24小时后，取出液相测试瓶和汽相测试瓶内的检测试片，清除掉检测试片表面的腐蚀产物，干燥、称重；并用不添加缓蚀剂的软化水做空白实验，根据下式计算腐蚀速率、缓蚀率，对缓蚀剂的性能进行评价。

腐蚀速率按式①计算：

r = 8.76 \times 10^{4} \times \frac{m_{0} - m_{1}}{S \cdot t \cdot ρ}

............①

式中r代表腐蚀速率，单位mm/a；m₀代表实验前检测试片质量，单位g；m₁代表实验后检测试片质量，单位g；S代表检测试片的总表面积，单位cm²；ρ代表检测试片的密度，单位g/cm³；t代表实验时间，单位小时。

缓蚀率按式②计算：

X = \frac{r_{0} - r_{1}}{r_{0}} \times 100 %

............②

式中X代表缓蚀率；r₀未代表空白实验的检测试片腐蚀速率，单位mm/a；r₁代表加入缓蚀剂的检测试片腐蚀速率，单位mm/a。

上述的检测试片优选悬于汽相测试瓶和液相测试瓶的中间位置，所述的检测试片为碳钢、不锈钢、铜、铝等。

本发明检测装置结构简单，制造成本低，能够同时检测蒸汽、冷凝水对金属的腐蚀及缓蚀剂在蒸汽、冷凝水中对金属的缓蚀作用，更科学、更全面地对缓蚀剂进行评价。

附图说明

图1是本发明工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例的工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置由补水瓶1、汽相测试瓶2、汽相挂钩3、冷凝管4、液相挂钩5、液相测试瓶6、U形管7、加热器8、蒸发瓶9及相应的连接管道组成。

在加热器8上放置有蒸发瓶9，蒸发瓶9为1000mL的三口烧瓶。在蒸发瓶9的左上方放置有补水瓶1，补水瓶1为5000mL的玻璃瓶，补水瓶1的下部开口通过玻璃连接管道经阀门与蒸发瓶9上的左侧补水口相联通。实验过程中，通过安装与玻璃联接管道上的阀门控制补水瓶1向蒸发瓶9内加入添加有缓蚀剂的软水。在蒸发瓶9的右上方放置有汽相测试瓶2，汽相测试瓶2为容积250mL、净高150cm的玻璃瓶，汽相测试瓶2的瓶塞上有两个开口且瓶塞的中间位置安装有一个汽相挂钩3，其中左侧开口为进汽口、右侧开口为出汽口，进汽口通过玻璃连接管道与蒸发瓶9中间的出汽口相联通，出汽口通过玻璃连接管道与冷凝管4的入口相联通。冷凝管4的出口通过玻璃连接管道与液相测试瓶6的进水口相联通，液相测试瓶6为容积250mL、净高150cm的玻璃瓶，液相测试瓶6的瓶塞上有1个进水口且瓶塞的中间位置安装有一个液相挂钩5，进水口通过玻璃连接管道与冷凝管4的出口相联通。液相测试瓶6的左侧上方有1个出水口，出水口通过玻璃连接管道与U形管7的一端相连通，U形管7的另一端与蒸发瓶9上的右侧回水口相连通。U形管7放置在液相测试瓶6和蒸发瓶9的中间，其两端与液相测试瓶6的出水口处于同一水平线上，但高于蒸发瓶9的回水口。实验时，将检测试片通过绳子分别悬挂在汽相挂钩3和液相挂钩5上，控制检测试片悬于汽相测试瓶2和液相测试瓶6的中间位置最好，从而实现蒸汽和冷凝水对金属腐蚀的同时检测。检测试片的材质为碳钢、不锈钢、铜、铝等。

采用本实施例的工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置检测多功能蒸汽冷凝水缓蚀剂SG-507的缓蚀性能的方法如下：

配制硬度为0mmol/L、碱度为5mmol/L的模拟软水，将模拟软水注入补水瓶1中，按照50mg/L的投料比将多功能蒸汽冷凝水缓蚀剂SG-507投加到补水瓶1中；将两个材质为20#碳钢、尺寸为50mm×20mm×2mm的检测试片用无水乙醇擦洗干净后干燥、称重(精确至0.0001g)，然后分别通过绳子悬挂于汽相测试瓶2的汽相挂钩3和液相测试瓶6的液相挂钩5上，同时向U形管7内加入模拟软水，按图1安装好检测装置。将补水瓶1中添加有缓蚀剂SG-507的模拟软水注入蒸发瓶9中，加至蒸发瓶9容积的2/3；接通加热器8的电源，开启加热器8开关，加热蒸发瓶9，将蒸发瓶9内添加有缓蚀剂SG-507的模拟软水加热至沸腾并维持沸腾状态至实验结束。当蒸发瓶9内产生的水蒸汽流入汽相测试瓶2时开始计算实验时间，并开启冷凝管4的进水阀。在实验时间内，悬挂在汽相测试瓶2和液相测试瓶6中的检测试片会产生腐蚀。待实验计时8小时后取出液相测试瓶6和汽相测试瓶2内的检测试片，清洗掉检测试片表面的腐蚀产物，再用无水乙醇擦洗、干燥后称重(精确至0.0001g)。同时，以不添加缓蚀剂的模拟软水做空白实验。

通过检测实验前后检测试片的质量变化，根据下式①分别计算汽相测试瓶2内检测试片和液相测试瓶6内检测试片的腐蚀速率，然后根据不加缓蚀剂的空白实验所得到的检测试片的腐蚀速率，根据下式②计算缓蚀率，最后根据腐蚀速率及缓蚀率的大小来对缓蚀剂的性能进行评价。

腐蚀速率按式①计算：

r = 8.76 \times 10^{4} \times \frac{m_{0} - m_{1}}{S \cdot t \cdot ρ}

............①

式中r代表腐蚀速率，单位mm/a；m₀代表实验前检测试片质量，单位g；m₁代表实验后检测试片质量，单位g；S代表检测试片的总表面积，单位cm²；ρ代表检测试片的密度，单位g/cm³；t代表实验时间，单位小时；

缓蚀率按式②计算：

X = \frac{r_{0} - r_{1}}{r_{0}} \times 100 %

............②

式中X代表缓蚀率；r₀未代表空白实验的检测试片腐蚀速率，单位mm/a；r₁代表加入缓蚀剂的检测试片腐蚀速率，单位mm/a。实验结果见表1。

实施例2

采用实施例1的检测装置和检测方法对蒸汽冷凝水缓蚀剂环己胺进行性能检测，环己胺的投加量为50mg/L。实验结果见表1。

表1腐蚀实验结果

由实验结果可以看出，本发明能够对不同的缓蚀剂在蒸汽和冷凝水中的缓蚀性能做出评价。而不是仅仅限于对缓蚀剂在冷凝水中的缓蚀性能做出评价。因此，本发明对缓蚀剂在蒸汽冷凝水系统中的缓蚀性能做出的评价更科学、更全面。

Claims

1.一种工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置，其特征在于：在蒸发瓶(9)的底部设置有加热器(8)，蒸发瓶(9)的补水口通过连接管道与补水瓶(1)相连通，蒸发瓶(9)的蒸汽出口通过连接管道与汽相测试瓶(2)的进汽口相连通，汽相测试瓶(2)的顶部安装有一个汽相挂钩(3)，汽相测试瓶(2)的出汽口通过连接管道与冷凝管(4)的入口相连通，冷凝管(4)的出口通过连接管道与液相测试瓶(6)的进水口相连通，液相测试瓶(6)的顶部安装有一个液相挂钩(5)，液相测试瓶(6)的一侧上部的出水口通过连接管道与U形管(7)一端相连通，U形管(7)的另一端与蒸发瓶(9)的回水口相连通。

2.根据权利要求1所述的工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能检测装置，其特征在于：所述的汽相测试瓶(2)和液相测试瓶(6)是容积为250～500mL、净高为100～150cm的玻璃瓶。

3.一种采用权利要求1所述的装置检测工业锅炉蒸汽冷凝水系统专用缓蚀剂性能的方法，其特征在于：将添加有缓蚀剂的软化水注入补水瓶(1)中，补水瓶(1)内的软化水通过连接管道流入蒸发瓶(9)，控制整个实验过程中蒸发瓶(9)内液体的体积为蒸发瓶(9)容积的1/2～2/3；将检测试片打磨、清洗、干燥并精确称重后，分别挂在汽相测试瓶(2)内的汽相挂钩(3)和液相测试瓶(6)内的液相挂钩(5)上，并在U形管(7)内加入软化水；开启加热器(8)开关，加热蒸发瓶(9)，将蒸发瓶(9)中添加有缓蚀剂的软化水加热至沸腾，待蒸发瓶(9)内产生的水蒸汽流入汽相测试瓶(2)时开始计算实验时间；蒸发瓶(9)内产生的水蒸汽通过连接管道进入汽相测试瓶(2)，流经汽相测试瓶(2)内的检测试片表面，再进入冷凝管(4)，在冷凝管(4)中被冷却为冷凝水，流入液相测试瓶(6)，使液相测试瓶(6)内的检测试片完全浸没后，再从液相测试瓶(6)一侧上方开口流出，经U形管(7)最终流回蒸发瓶(9)；

待计时8～24小时后，取出液相测试瓶(6)和汽相测试瓶(2)内的检测试片，清除掉检测试片表面的腐蚀产物，干燥、称重；并用不添加缓蚀剂的软化水做空白实验，根据下式计算腐蚀速率、缓蚀率，对缓蚀剂的性能进行评价；

腐蚀速率按式①计算：

r = 8.76 \times 10^{4} \times \frac{m_{0} - m_{1}}{S \cdot t \cdot ρ}

…………①

缓蚀率按式②计算：

X = \frac{r_{0} - r_{1}}{r_{0}} \times 100 %

……………②

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：所述的检测试片分别悬于汽相测试瓶(2)和液相测试瓶(6)的中间位置。

5.根据权利要求3或4所述的检测方法，其特征在于：所述的检测试片为碳钢、不锈钢、铜、铝中的任意一种。