CN109293016A - 锅炉水阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锅炉水阻垢剂,涉及水处理技术领域。该锅炉水阻垢剂包括以下组分:中和胺、有机磷酸盐、聚羧酸盐和去离子水。解决了现有的化学阻垢剂,排污量大,导致环境污染。本发明的锅炉水阻垢剂,以中和胺为主要物质进行复配,该锅炉水阻垢剂只有微毒性,处理后的炉水磷酸根和PH值更为稳定,可以降低了40‑60%排污率,减少了排污热损失,改善操作环境,降低了工人的劳动强度,减少了排污阀门开关次数,降低高温高压阀门的故障率。

Description

锅炉水阻垢剂
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,具体涉及一种锅炉水阻垢剂。
背景技术
锅炉是一种能量转换设备,向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能,锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。是蒸汽或热水的发生设备,以水作为传热介质,锅炉长期使用后,不可避免会出现结垢、锈蚀等现象。控制结垢,是工业水处理的一大使命。控制结垢,就是控制工业水运行过程中产生的碳酸钙、硫酸钡等,以及由于腐蚀而产生的氧化铁垢、因带入泥沙引起的沉积结垢和因微生物菌藻产生的微生物大量繁殖。
为了阻止水垢的形成以及可能会出现的严重后果,控制水质和正确进行水质处理非常重要。现有的处理方法主要有离子交换法、电渗析法以及化学处理法进行锅炉水的炉外处理,取得了一定的效果。但是离子交换法、电渗析法增加了设备和运行投资以及维护费用,同时由于设备和人员素质差异以及化学监督不到位等原因,给水虽经过炉外软化处理,结垢还是会发生。为了提高锅炉给水质量,降低水处理费用,减少废水排放,近年来在锅炉给水处理中以出现了直接添加化学阻垢缓蚀剂等多种水处理剂的办法来代替传统的炉外水处理工艺,能有效地提高锅炉给水质量,保证运行安全,而且经济,因而被广泛采用
常用阻垢剂有机磷酸盐、磷酸酯、聚磷酸、不饱和羧酸与各种乙烯基单体的共聚物。这些阻垢剂虽然在一定程度上可解决工业水处理的结垢问题,但仍然存在很多的缺陷,排污量大,造成环境污染。如现在国内外常用的磷系配方阻垢剂,这些磷类化合物最终都将作为废物排掉,磷会对环境造成严重污染,可使水质富营养化,滋生大量的藻类和微生物,使水质不断恶化。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种锅炉水阻垢剂,解决了现有的化学阻垢剂,排污量大,导致环境污染。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种锅炉水阻垢剂,包括以下组分:中和胺、有机磷酸盐、聚羧酸盐和去离子水。
优选的,所述锅炉水阻垢剂还包括氨气。
优选的,所述各组分的物质的量比为:中和胺10-30%、有机磷酸盐2-5%、聚羧酸盐3-5%和去离子水60-80%。
优选的,所述各组分的物质的量比为:中和胺20%、有机磷酸盐3%、聚羧酸盐4%和去离子水73%。
优选的,所述各组分的物质的量比为:中和胺10-30%、有机磷酸盐2-5%、聚羧酸盐3-5%、氨气0.2-0.5%、去离子水60-80%。
优选的,所述各组分的物质的量比为:中和胺20%、有机磷酸盐3%、聚羧酸盐4%、氨气0.4%、去离子水73%。
优选的,所述机磷酸盐为氨基三甲叉磷酸盐、乙二胺四甲叉磷酸盐或羟基乙叉二膦酸盐中的一种或者多种。
优选的,所述中和胺包括吗啉和环已胺。
优选的,所述中和胺中吗啉和环已胺的物质的量比为:5~8:2~5。
优选的,所述锅炉水阻垢剂为固体物含量10-15%、总磷含量3-5%、PH值10-13、密度为0.9~1.3g/cm3的黄色混合物。
(三)有益效果
本发明提供了一种锅炉水阻垢剂。与现有技术相比,具备以下有益效果:
本发明的锅炉水阻垢剂,以中和胺为主要物质进行复配,该药剂只有微毒性,处理后的炉水磷酸根和PH值更为稳定,可以降低了40-60%排污率,减少了排污热损失,改善操作环境,降低了工人的劳动强度,减少了排污阀门开关次数,降低高温高压阀门的故障率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如背景技术的阐述,现有的锅炉水系统采用常规磷酸三钠处理,受自身性质的影响,有明显的处理缺点:
1、PO4 3-对水垢的抑制没有低剂量(阈值)效应,故对水垢没有抑制效果,只能生成Ca10(OH)2(PO4)6水渣,且是按化学计量形成的,排污量大,否则炉内难免有磷酸盐的过饱和沉积,增加夹带的趋势。
2、PO4 3-本身是成垢基团,在高温高压下无法对锅炉提供有效的钝化防护,因化合的磷酸铁盐是其与腐蚀性离子Fe3+形成的。
3、PO4 3-对锅水的pH缓冲能力有限,钠磷比控制不好,在锅炉负荷发生变化时易出现磷酸盐的“暂时消失”,导致磷酸钠加入过量。
4、生成的盐类,易因夹带进入蒸汽系统中,导致蒸汽系统汽轮机的结垢和管线的腐蚀。表现为蒸汽系统中Na+、SiO2等含量偏高。
5、对给水带入的Fe3+和SiO2没有分散效果,易导致局部沉积,产生电化学腐蚀。
6、磷酸盐垢曾在一些汽轮机叶片和透平上反映突出,表明蒸汽中有磷酸盐夹带进入汽机系统。日积月累,对汽轮机长期安全、稳定运行造成严重后果。
为了解决上述问题,本发明实施例提供一种锅炉水阻垢剂,该阻垢剂包括以下组分:中和胺、有机磷酸盐、聚羧酸盐和去离子水。
其中,中和胺加入炉水中主要起到络合溶作用,与水中的钙镁离子形成稳定性较好的可溶性螯合物,使得更多的钙镁离子稳定在水中,增大了钙镁盐的溶解度,抑制了垢的沉淀。常用的有机磷酸盐有氨基三甲叉磷酸盐(ATMP)、乙二胺四甲叉磷酸盐(EDTMP)、羟基乙叉二膦酸盐(HEDP)等,有机磷酸盐加入炉水中对抑制碳酸钙的形成,水和氧化铁或者硫酸钙的析出与沉淀有着更好的效果。这种新型阻垢剂是复配而成,集传统单一品阻垢剂的所有优势。
在具体实施过程中,制备上述阻垢剂时,为了加快搅拌溶解的速率的,在上述调节剂中加入NH3,通过NH3加快搅拌溶解的速率。
具体实施时,该锅炉水阻垢剂,将各组分搅拌混合后,锅炉水阻垢剂为固体物含量10-15%、总磷含量3-5%、PH值10-13、密度为0.9~1.3g/cm3的黄色混合物。
具体实施时,中和胺是由吗啉、环己胺、N-甲基二乙醇胺按比例混合而成,吗啉具有金属气液腐蚀抑制、抗氧、低毒等作用;环已胺具有缓蚀、防腐、抗氧、多种反应催化剂的活化剂等作用。
本发明实施例的阻垢剂通过与铁、铜、硅等发生下列反应,螯合、分散锅水中的硬垢,防止结垢:
R'(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p+pM2+→pM(R'(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p)R'(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p+pN→pN(R'(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p)
M2+表示硬度离子,聚合物进行螯合;N表示结垢和沉积物,聚合物进行分散,调节成没有粘性,可自由流动的形式,能很容易通过锅炉连续排出。铁和铜的氧化物也会被调节成没有粘性,自由流动的形式,不会在锅炉的表面生成硬的沉积垢,防止局部电位腐蚀。
下面结合具体详细的实施例进行说明:
实施例1
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺10%、氨基三甲叉磷酸盐5%、聚羧酸盐5%和去离子水80%;所述中和胺按照物质的量比,由5份吗啉和5份环已胺组成。
实施例2
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺30%、氨基三甲叉磷酸盐2%、聚羧酸盐3%和去离子水65%;所述中和胺按照物质的量比,由8份吗啉和2份环已胺组成。
实施例3
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺30%、氨基三甲叉磷酸盐5%、聚羧酸盐5%和去离子水60%;所述中和胺按照物质的量比,由8份吗啉和2份环已胺组成。
实施例4
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺20%、氨基三甲叉磷酸盐3%、聚羧酸盐4%和去离子水73%;所述中和胺按照物质的量比,由6份吗啉和4份环已胺组成。
实施例5
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺10%、乙二胺四甲叉磷酸盐5%、聚羧酸盐5%、氨气0.2%、去离子水79.8%;所述中和胺按照物质的量比,由5份吗啉和5份环已胺组成。
实施例6
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺30%、羟基乙叉二膦酸盐2%、聚羧酸盐3%、氨气0.5%、去离子水64.5%;所述中和胺按照物质的量比,由8份吗啉和2份环已胺组成。
实施例7
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺20%、羟基乙叉二膦酸盐3%、聚羧酸盐4%、氨气0.4%、去离子水72.6%;所述中和胺按照物质的量比,由6份吗啉和4份环已胺组成。
实施例8
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺10%、羟基乙叉二膦酸盐4%、聚羧酸盐4.6%、氨气0.4%、去离子水80%;所述中和胺按照物质的量比,由6份吗啉和4份环已胺组成。
实施例9
该锅炉水阻垢剂包括以下组分,各组分的物质的量比为:中和胺29.6%、羟基乙叉二膦酸盐3%、聚羧酸盐4%、氨气0.4%、去离子水60%;所述中和胺按照物质的量比,由6份吗啉和4份环已胺组成。
对比例
以传统的磷酸三钠作为阻垢剂为对照组。
将上述实施例1~9的锅炉水阻垢剂,用于中盐安徽红四方股份有限公司2*220t/h高温高压循环流化床锅炉炉水的处理,加药浓度约为1ppm左右,加药时间为每班每台锅炉加药2-3h,控制炉水磷酸根在2-6ppm,锅炉炉水磷酸根和PH值指标比较稳定,和对比例相比指标波动范围更小。在运行中按照炉水分析指标和锅炉负荷随时调整加药量;每台锅炉连排排污流量由原来显示的2.5t/h降低为1.5t/h,定期排污由原来的12小时一次减少为48小时一次,降低了排污率,使得锅炉排污率从2%降低到1%,减少了排污热损失,降低了工人的劳动强度,减少了排污阀门开关次数降低高温高压阀门的故障率。
经济效益评价:
锅炉给水按300t/h进行估算,每小时排污量降低按从额定的2%下降为1%进行测算:每小时锅炉少排热水3吨(排污水温约为300℃时的热值查表约得1344KJ/Kg),3吨热水折算成过热蒸汽为1.14吨;
节约热量经济效益:1.14吨×200元/t×8000h=182.4万元/年;
使用费用:42万元/年;
使用原药剂费用:1.5万元/年;
节约脱盐水:3*8000*8=19万元;
按调试期间经济效益测算:182.4-42+1.5+19=160.9万元。
本发明实施例1~9在2017年10月31日投加试运行,经2018年5月3日锅炉锅检时打开汽包发现,汽包内壁发现有淡黄色金属保护膜,对设备延缓腐蚀有利。
上述实施例在制备过程中,为了加快搅拌溶解的速率的,在上述调节剂中加入NH3,通过NH3加快搅拌溶解的速率。加入NH3实施例5~9的溶解速率明显高于没有添加氨气的实施例1~4。
本发明实施例的锅炉水阻垢剂以中和胺为主要物质,与有机磷酸盐和聚羧酸盐进行复配,替代了传统的无机磷酸盐,该锅炉水阻垢剂不含有成垢基团,并且具有一定的pH缓冲能力。从而有效避免了传统的采用常规磷酸三钠处理的缺点。
综上所述,本发明提供了一种锅炉水阻垢剂。与现有技术相比,具备以下有益效果:
本发明的锅炉水阻垢剂,以中和胺为主要物质进行复配,该药剂只
有微毒性,处理后的炉水磷酸根和PH值更为稳定,可以降低了40-60%排污率,减少了排污热损失,改善操作环境,降低了工人的劳动强度,减少了排污阀门开关次数,降低高温高压阀门的故障率。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种锅炉水阻垢剂,其特征在于,包括以下组分:中和胺、有机磷酸盐、聚羧酸盐和去离子水。
2.如权利要求1所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述锅炉水阻垢剂还包括氨气。
3.如权利要求1所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述各组分的物质的量比为:中和胺10-30%、有机磷酸盐2-5%、聚羧酸盐3-5%和去离子水60-80%。
4.如权利要求1所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述各组分的物质的量比为:中和胺20%、有机磷酸盐3%、聚羧酸盐4%和去离子水73%。
5.如权利要求2所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述各组分的物质的量比为:中和胺10-30%、有机磷酸盐2-5%、聚羧酸盐3-5%、氨气0.2-0.5%、去离子水60-80%。
6.如权利要求2所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述各组分的物质的量比为:中和胺20%、有机磷酸盐3%、聚羧酸盐4%、氨气0.4%、去离子水72.6%。
7.如权利要求1所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述机磷酸盐为氨基三甲叉磷酸盐、乙二胺四甲叉磷酸盐或羟基乙叉二膦酸盐中的一种或者多种。
8.如权利要求1~7任一项所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述中和胺包括吗啉和环已胺。
9.如权利要求8所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述中和胺中吗啉和环已胺的物质的量比为:5~8:2~5。
10.如权利要求1~7任一项所述的锅炉水阻垢剂,其特征在于,所述锅炉水阻垢剂为固体物含量10-15%、总磷含量3-5%、PH值10-13、密度为0.9~1.3g/cm3的黄色混合物。
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