CN1609019A - 工业锅炉防腐阻垢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业锅炉防腐阻垢方法，预先将亚硫酸钠和异抗坏血酸，制成稳定亚硫酸钠，将聚环氧琥珀酸加入到锅炉系统中，然后加入稳定亚硫酸钠，并保持系统中亚硫酸钠的量在2mg/L－10mg/L之间，使这两种绿色阻垢剂和除氧剂在高压、高温和高碱度的锅炉系统中发挥稳定的协同作用，提供了一种环境友好、高效的环保型锅炉防腐阻垢方法。

Description

工业锅炉防腐阻垢方法
技术领域
本发明涉及一种工业锅炉的防腐阻垢方法，特别是用阻垢、除氧剂的防腐阻垢方法。
背景技术
对低压锅炉，普遍采用的阻垢方法是软化-阻垢剂法和阻垢剂法，普遍采用的防腐蚀方法是除氧器-除氧剂法和除氧剂法。目前采用的的阻垢剂品种主要有磷酸盐、聚磷酸盐、有机多元膦酸、聚丙烯酸、苯乙烯磺酸与马来酸共聚物等，这些阻垢剂具有较好的阻垢作用，但会引起环境问题，因而其排放已受到限制。较重要的除氧剂有亚硫酸盐、联氨、二乙羟胺、碳酰肼、氢醌、胺基胍、甲基乙基酮肟等，其中亚硫酸盐廉价无毒但易氧化失效，联氨等效果较好但存在着毒性问题。
迄今已发现的绿色阻垢剂仅有聚环氧琥珀酸(PESA)和聚天冬氨酸两种。其中，PESA是一种具有强力螯合性和阻垢性的水溶性聚合物，其分子结构中不含磷、氮元素，不会引起水体富营养化，可生物降解性好。
美国专利US 5,248,438(BetzDearborn Inc.，1993)和美国专利US5,342,540(1994)提供了向冷却水中加入聚环氧琥珀酸、丙烯酸共聚物和镧系离子的阻垢方法，当聚环氧琥珀酸和丙烯酸共聚物联合使用时，聚环氧琥珀酸的阻垢性能会显著地下降，该专利用镧系离子有效地阻止了聚环氧琥珀酸与丙烯酸共聚物的相互作用。美国专利US5,562,830(1996)发明了一种向冷却水中加入聚环氧琥珀酸和膦羧酸来阻垢和缓蚀的方法。美国专利US 5,866,011(1999，2，2)提供了一种用PESA防止盐浓缩和蒸发系统结垢的阻垢方法，以上专利中，PESA均工作在常压、温度不高、低碱度、低pH值和供氧充分的水质条件下，而锅炉系统处于高压、高温、高碱度、高pH值和缺氧或无氧的水质条件下，一般聚合物在此条件下会失效，PESA这种绿色聚合物是否能够在此条件下有效防止锅炉传热面结垢，以及它与除氧剂之间是否存在协同作用，迄今尚无文献报道。因此，目前尚没有适用于锅炉系统的绿色阻垢与防腐剂配合的环保型防腐阻垢方法。
发明内容
本发明解决了在高压、高温和高碱度的锅炉系统中，使用聚环氧琥珀酸及亚硫酸盐的氧化问题，使这两种绿色阻垢剂和除氧剂发挥稳定的协同作用，从而提供了一种环境友好、高效的环保型锅炉防腐阻垢方法。
主要技术方案：本发明是以聚环氧琥珀酸、异抗坏血酸(IVC)和亚硫酸盐的协同效应为特征的锅炉防腐阻垢方法。预先将亚硫酸钠和异抗坏血酸(IVC)混合均匀，制成稳定亚硫酸钠，IVC的用量一般为亚硫酸钠质量的1％～5％，将1mg/L-50mg/L的聚环氧琥珀酸加入到锅炉系统中，然后再将稳定亚硫酸钠加入锅炉系统中，并保持系统中亚硫酸钠的量在2mg/L-10mg/L之间。
本发明的聚环氧琥珀酸可采用市售工业品，其相对分子质量为400～1000，最好的用量范围在2mg/L-20mg/L之间，过少时难以有效防止结垢，过多时造成浪费。本发明的亚硫酸盐一般是市售亚硫酸钠，异抗坏血酸(IVC)可采用市售工业品。IVC的主要作用是稳定亚硫酸钠，防止亚硫酸钠进入锅炉前的氧化失效。
本发明对锅炉给水的硬度和碱度没有限制，在普通水、高硬水、高碱水条件下均有高效防腐阻垢作用。本发明对锅水的品质没有限制，本发明适用的锅炉压力范围为常压～2.45MPa。
发明效果：本发明在高压、高温和高碱度的锅炉系统中，使用聚环氧琥珀酸，并解决了亚硫酸盐的氧化问题，使它与聚环氧琥珀酸稳定的协同作用，从而提供了一种无磷、非氮、易生物降解、环境友好的锅炉防腐阻垢方法。本防腐阻垢方法对温度、压力、水质的适应性强，在锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的标准水质下，甚至在总溶解固形物15000mg/L的超浓缩水质下仍有高效防腐阻垢作用。对锅炉的阻垢率可达100％，缓蚀率可达99％。
具体实施方式
实施例
实例1：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.56％。
实例2：将亚硫酸钠和IVC按100∶1的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.12％。
实例3：将亚硫酸钠和IVC按100∶5的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.89％。
实例4：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 1mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，标准20g钢试片的阻垢率为98.23％，缓蚀率为99.56％。
实例5：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 50mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.91％。
实例6：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在2mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为95.32％。
实例7：将业硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在10mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.95％。
实例8：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为常压，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.10％。
实例9：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为0.69MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解围形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.46％。
实例10：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为2.45MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 18mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.65％。
实例11：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度1000mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.31％。
实例12：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度1000mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢和腐蚀，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.28％。
实例13：将亚硫酸钠和IVC按100∶3的质量比混合均匀，制成IVC稳定亚硫酸钠。向一工作压力为1.27MPa，给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水为pH值10～12，总溶解固形物15000mg/L的试验水质的运行蒸汽锅炉系统中，加入相对分子质量为400～1000的PESA 5mg/L，再加入IVC稳定亚硫酸钠，使锅水中的亚硫酸钠含量保持在5mg/L左右。经1个月试验运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，标准20g钢试片的阻垢率为100％，缓蚀率为99.16％。

Claims (3)

1、一种工业锅炉防腐阻垢方法，向锅炉系统中加入阻垢剂及除氧剂，其特征在于：预先将亚硫酸钠和异抗坏血酸混合均匀，制成稳定亚硫酸钠，异抗坏血酸的用量一般为亚硫酸钠质量的1％～5％，将1mg/L-50mg/L的聚环氧琥珀酸加入到锅炉系统中，然后再将稳定亚硫酸钠加入锅炉系统中，并保持系统中亚硫酸钠的量在2mg/L-10mg/L之间。
2、根据权利要求1所述的防腐阻垢方法，其特征在于：聚环氧琥珀酸的相对分子质量为400～1000。
3、根据权利要求1所述的防腐阻垢方法，其特征在于，聚环氧琥珀酸用量在2mg/L-20mg/L之间。
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