鍋爐阻垢劑
熱水鍋爐無(wú)論在工業(yè)生產(chǎn)還是人民生活中都發(fā)揮著重要的作用。然而，熱水鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行腐蝕、停用腐蝕以及由此而引起的腐蝕產(chǎn)物結(jié)垢問(wèn)題卻是長(zhǎng)期困擾人們的難題。由于熱水鍋爐的工作條件與蒸汽鍋爐有很大不同，熱水鍋爐房也比蒸汽鍋爐房簡(jiǎn)陋，許多對(duì)蒸汽鍋爐行之有效的技術(shù)對(duì)熱水鍋爐難以適用。正在開(kāi)發(fā)的針對(duì)熱水鍋爐的防腐阻垢技術(shù)，有些還不夠成熟，有些雖已成熟但應(yīng)用尚不普遍。這些情況致使當(dāng)前熱水鍋爐腐蝕十分嚴(yán)重。在國(guó)外，這個(gè)問(wèn)題尚未很好解決。一般熱水鍋爐使用二三年后就會(huì)出現(xiàn)明顯的金屬腐蝕現(xiàn)象，發(fā)生紅水或泄露。我國(guó)熱水鍋爐的腐蝕情況更為嚴(yán)重。據(jù)遼寧省遼陽(yáng)市鍋爐檢驗(yàn)研究所統(tǒng)計(jì)，在在用的800臺(tái)采暖鍋爐中，發(fā)生了腐蝕的鍋爐就有755臺(tái)，占95%，其中嚴(yán)重腐蝕約占10%－15%腐蝕泄露約占5%－8%，由于腐蝕而花的正常檢修費(fèi)用達(dá)近百萬(wàn)元。我國(guó)熱水鍋爐的設(shè)計(jì)壽命為12年，由于腐蝕等原因，目前只運(yùn)行5～8年就報(bào)廢了，僅為設(shè)計(jì)壽命的1/2～1/3。
腐蝕會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)熱水鍋爐來(lái)說(shuō)，腐蝕除導(dǎo)致降低壽命、大幅度增加維修和大修費(fèi)用之外，還由于腐蝕泄漏往往發(fā)生在最嚴(yán)寒的冬季采暖時(shí)期，供熱中斷會(huì)直接影響到居民的正常生活。為了改變這種現(xiàn)狀，研究開(kāi)發(fā)熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)勢(shì)在必行。
熱水鍋爐腐蝕及其嚴(yán)重的現(xiàn)狀既與運(yùn)行腐蝕有關(guān)，也與停用腐蝕有關(guān)。
為了防止熱水鍋爐的運(yùn)行腐蝕，多年來(lái)，人們力圖將熱力除氧、真空除氧等對(duì)蒸汽鍋爐行之有效的技術(shù)引用到熱水鍋爐上，由于熱水鍋爐房缺乏實(shí)施條件而沒(méi)有成功。專(zhuān)門(mén)為熱水鍋爐開(kāi)發(fā)的解吸除氧，氧化還原樹(shù)脂除氧，亞硫酸鈉法、鍍鋅法等亦存在著許多尚待解決的問(wèn)題。高劑量亞硝酸鈉法在日本得到成功應(yīng)用，但由于眾所周知的毒性問(wèn)題以及加量不足有可能引起鍋爐金屬孔蝕而沒(méi)在其他國(guó)家推廣使用。
鍋爐停用期間的腐蝕比運(yùn)行腐蝕更為嚴(yán)重，大規(guī)模的腐蝕損壞和局部腐蝕穿孔往往是由停用腐蝕所引起的。熱水鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行期短，停用期長(zhǎng)。由停用腐蝕引起的紅水和泄漏事故頻頻發(fā)生。為防止和減輕停用腐蝕，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些保護(hù)方法，主要的方法是傳統(tǒng)的干法和濕法以及近年來(lái)研究成功的TH-901法。在嚴(yán)格實(shí)施的條件下，傳統(tǒng)干法和濕法也可以得到好的效果，但是，由于傳統(tǒng)方法操作繁瑣，中小型鍋爐房往往不完全具備實(shí)施條件等原因，效果很不理想。TH-901法高效方便，保護(hù)期長(zhǎng)，已在全國(guó)普遍應(yīng)用，對(duì)熱水鍋爐本體的保護(hù)無(wú)疑是成功的，然而，對(duì)熱水鍋爐系統(tǒng)的復(fù)雜管網(wǎng)，熱交換器及遍布千家萬(wàn)戶(hù)的散熱器，由于無(wú)法放置TH-901緩蝕劑而難以保護(hù)。由于鍋爐運(yùn)行期間和停用期間的環(huán)境條件差異很大，運(yùn)行腐蝕和停用腐蝕都有尚待解決的技術(shù)問(wèn)題等原因，國(guó)內(nèi)外目前對(duì)于熱水鍋爐防腐阻垢的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，或者是針對(duì)運(yùn)行鍋爐的，或者是針對(duì)停用鍋爐的，把鍋爐的運(yùn)行和停用兩者分開(kāi)處理――運(yùn)行時(shí)采用一套技術(shù)防腐阻垢，停用時(shí)采用另一套技術(shù)防腐保養(yǎng)已經(jīng)成為傳統(tǒng)模式。因此，研究效果好而又簡(jiǎn)便易行的熱水鍋爐全系統(tǒng)停用保護(hù)方法是十分必要的。
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化及工業(yè)化進(jìn)程的加快，與生產(chǎn)生活密切相關(guān)的工業(yè)鍋爐及熱水鍋爐采暖系統(tǒng)規(guī)模也快速增長(zhǎng)。由于鍋爐水處理技術(shù)水平的限制等原因，目前工業(yè)鍋爐普遍存在腐蝕結(jié)垢問(wèn)題，導(dǎo)致鍋爐壽命縮短，維護(hù)及運(yùn)行成本上升。“國(guó)家級(jí)有突出貢獻(xiàn)的專(zhuān)家”北京化工大學(xué)魏剛教授，根據(jù)工業(yè)鍋爐腐蝕結(jié)垢規(guī)律，利用“協(xié)同作用”原理首創(chuàng)BF-30a鍋爐水處理技術(shù)。突破了把鍋爐運(yùn)行和停用分別處理的模式，同時(shí)解決了鍋爐及熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行腐蝕和停用腐蝕兩個(gè)難題。
一、 防腐阻垢原理
1、 防腐阻垢劑的主要特點(diǎn)
為了解決熱水鍋爐的嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題，在國(guó)家科技部的大力支持下，北京化工大學(xué)研究成功了連用法熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)。該技術(shù)又稱(chēng)BF－30a法。不需要昂貴的除氧設(shè)備，只要按照給出的工藝條件，把具有防腐、阻垢、消泡、加藥指示和防失水作用的防腐阻垢劑BF－30a加入系統(tǒng)，就能連續(xù)地達(dá)到運(yùn)行防腐阻垢和停用防腐保養(yǎng)的雙重目的。性能測(cè)試和大量熱水鍋爐的應(yīng)用試驗(yàn)證明，該技術(shù)區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的特點(diǎn)是：
（1） 高效 在鍋爐的一般條件下，BF－30a對(duì)運(yùn)行鍋爐的緩蝕率、阻垢率和對(duì)停用鍋爐的緩蝕率均達(dá)到99%以上，遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有同類(lèi)技術(shù)，從而解決了長(zhǎng)期不能取得突破的熱水鍋爐防腐蝕難題；
?。?span lang="EN-US">2） 方便 使用BF－30a時(shí)，不需要運(yùn)行時(shí)的除氧操作、軟化操作和復(fù)雜的分析操作，也不需要停用時(shí)的排水，烘干鍋爐和定期分析、更換藥品等操作，只要按工藝投藥即可；
?。?span lang="EN-US">3） 連續(xù) 該技術(shù)突破了把鍋爐運(yùn)行和停用分開(kāi)處理的傳統(tǒng)模式，不管鍋爐運(yùn)行、停用周期如何，都能提供連續(xù)的長(zhǎng)期的防腐阻垢；
?。?span lang="EN-US">4） 廉價(jià) 不需要昂貴的除氧設(shè)備投資，不因停用或運(yùn)行而更換藥品，從而大大節(jié)約了鍋爐使用費(fèi)用。
2、低劑量效應(yīng)
對(duì)水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸變作用都是非化學(xué)計(jì)量的，可以將比按化學(xué)計(jì)量高得多的鈣離子穩(wěn)定在水中，即具有明顯的閾值效應(yīng)。因此，當(dāng)采用BF-30a法防腐阻垢時(shí)，只要加量達(dá)到一定值以上，就能控制成垢離子結(jié)晶生長(zhǎng)，表現(xiàn)出良好的阻垢效果，沒(méi)有必要加入比推薦用量更多的阻垢劑。
二、 鍋爐防腐阻垢劑的應(yīng)用
適用范圍：熱水鍋爐供暖系統(tǒng)，有換熱器的一二次熱水供暖系統(tǒng)及低壓蒸汽鍋爐。
主要成分：PESA HPMA ATMP 緩蝕劑M 碳酸鈉、硝酸鈉麝香草酚酞 雜醇油等。
技術(shù)指標(biāo)：阻垢率 ≥99% 緩蝕率 ≥99% 停用保護(hù)緩蝕率 ≥99%
物化性質(zhì)：堿性灰白色固體粉末
用法：人工投加或安裝鍋爐水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備自動(dòng)投加用量：
熱水鍋爐用量：初次加藥400g～600g/T 補(bǔ)水加藥300～500g/T
蒸汽鍋爐用量：初次加藥2000g/T 補(bǔ)水加藥150g/T
1、投藥前處理
采用緩慢作用的螯合原理，具有溶解水垢的功能，一般鍋爐中原有水垢厚度小于2毫米可以直接使用。原有水垢厚度大于2毫米必須進(jìn)行化學(xué)清洗除垢，以保證藥劑使用的防腐阻垢的效果。
2、投藥及監(jiān)控
2.1小系統(tǒng)
初次加藥：
初次加藥需估算出鍋爐和供暖系統(tǒng)最大容水量，按容水體積及用量計(jì)算出初次加藥量。首先將藥劑溶解，在某一容器中注入清水，緩緩加入以上藥量的固體BF-30a，預(yù)先配置成（重量比小于10%）溶液，并攪拌；然后將溶解后的藥液加入軟化水箱，通過(guò)補(bǔ)水泵進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)。由于熱水鍋爐鍋水溫度較低，一般處于未飽和狀態(tài)，無(wú)水的蒸發(fā)濃縮，而正常系統(tǒng)補(bǔ)水量較小，在系統(tǒng)水量的5%左右，因此投入運(yùn)行前熱水鍋爐系統(tǒng)上水時(shí)的初次加藥量對(duì)系統(tǒng)防腐阻垢效果非常重要，所以初投藥量大于運(yùn)行投藥量，而且，初投藥完成并循環(huán)均勻測(cè)系統(tǒng)水PH一定要保持≥10.5。
運(yùn)行投加：鍋爐運(yùn)行時(shí)，按水箱每次或每天補(bǔ)充的生水量×補(bǔ)水運(yùn)行加藥量計(jì)算出每次或每天的藥劑量，按上述方法進(jìn)行配制投加。
運(yùn)行監(jiān)測(cè)：
人工投加時(shí)，用PH精密試紙每2小時(shí)一次監(jiān)測(cè)鍋爐水，隨時(shí)調(diào)整加入藥劑濃度或加藥量，保證系統(tǒng)水中藥劑濃度合格，初投藥后鍋爐水PH應(yīng)≥10.5。運(yùn)行時(shí)保持鍋爐水PH在10～12之間。
2.2大系統(tǒng)
由于大系統(tǒng)水容量，補(bǔ)水量及投加藥量的變化，人工利用軟化水箱配置溶液投加已經(jīng)不能滿(mǎn)足保持水中藥劑濃度及使用效果要求，所以大于4t/h蒸汽鍋爐和大于10t/h的熱水鍋爐應(yīng)安裝BGK系列自動(dòng)監(jiān)測(cè)投加設(shè)備。
BGK系列自動(dòng)監(jiān)測(cè)投加設(shè)備能夠連續(xù)在線監(jiān)測(cè)鍋爐水中藥劑濃度，以閉環(huán)反饋方式控制投藥設(shè)備，自動(dòng)變流量向系統(tǒng)中投加藥劑，實(shí)現(xiàn)精確投加，保證使用效果，同時(shí)具有備選的通訊功能。
大系統(tǒng)所用固體藥劑的溶解，溶解后的液體藥劑儲(chǔ)存，需要使用原有濃，淡鹽池進(jìn)行改造，以保證系統(tǒng)所需較大藥劑量的要求。
設(shè)備巡檢：為了保證水處理效果及設(shè)備的安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期巡檢，主要內(nèi)容如下：每周標(biāo)定一次電極（見(jiàn)使用說(shuō)明）每天定時(shí)檢查設(shè)備電氣控制，儀表指示，水泵壓力等是否運(yùn)行正常。
3、停用保護(hù)
鍋爐停止運(yùn)行前，向鍋爐及系統(tǒng)中補(bǔ)充藥劑，然后封閉鍋爐及系統(tǒng)，控制系統(tǒng)水pH≥10.5。
4、注意事項(xiàng)
?。?span lang="EN-US">1）由于各地水質(zhì)不同，按照推薦用量計(jì)算的加藥完成后，一定要隨時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐或系統(tǒng)水PH，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)加藥濃度或加藥量進(jìn)行調(diào)整，使鍋爐水或系統(tǒng)水PH值保持在10-12。
?。?span lang="EN-US">2）鍋爐準(zhǔn)備投入運(yùn)行的上水初加藥，應(yīng)該保證鍋爐或系統(tǒng)水中藥劑濃度合格（PH≥10.5）時(shí)，方可投入運(yùn)行。
?。?span lang="EN-US">3）使用自制溶藥箱及鹽池改造的溶藥池，有時(shí)由于固體藥劑投入過(guò)多或攪拌時(shí)間較短等原因，會(huì)在溶藥箱下部出現(xiàn)沉淀，此時(shí)應(yīng)采取降低藥劑配置濃度或增加攪拌時(shí)間等措施，或定期直接在藥箱中加入溫水，將沉淀物完全溶解后再進(jìn)行固體藥劑的溶解，否則由于沉淀物過(guò)多會(huì)導(dǎo)致投藥泵損壞影響藥劑效果。
三、總結(jié)
1．電化學(xué)測(cè)試結(jié)果指出，在自來(lái)水、軟化水、去離子水，加有蒸汽鍋爐添加劑的水和加有冷卻水添加劑的水中，鋼表面已形成的保護(hù)膜逐漸發(fā)生破壞而使金屬處于活化腐蝕狀態(tài)，BF-30a使鋼表面的保護(hù)膜更趨完整，能強(qiáng)烈地抑制腐蝕的陽(yáng)極過(guò)程和陰極過(guò)程，是鋼在水中的混合性緩蝕劑。
2．熱水鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行腐蝕和停用腐蝕是兩個(gè)長(zhǎng)期沒(méi)有解決的技術(shù)難題。對(duì)蒸汽鍋爐行之有效的熱力除氧、真空除氧以及解吸除氧、氧化還原樹(shù)脂除氧、藥劑除氧、鍍鋅和現(xiàn)有的鍋內(nèi)加藥處理等技術(shù)，由于不能適應(yīng)熱水鍋爐和鍋爐房的特點(diǎn)而不能得到好的運(yùn)行防腐效果。傳統(tǒng)干法、傳統(tǒng)濕法以及能有效保護(hù)鍋爐本體的TH-901 法和BF-605 法難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的熱水鍋爐全系統(tǒng)停用保養(yǎng)。新一代熱水鍋爐防腐阻垢BF-30a 及連用法熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)突破了把鍋爐運(yùn)行和停用分開(kāi)處理的傳統(tǒng)模式，同時(shí)解決了熱水鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行腐蝕和停用腐蝕難題，對(duì)熱水鍋爐系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、延長(zhǎng)使用壽命、節(jié)約能源和提高供熱質(zhì)量等具有重要意義。
3．目前，我國(guó)工業(yè)蒸汽鍋爐水處理的普遍做法是重視鍋外，輕視鍋內(nèi)。對(duì)小容量低壓鍋爐，普遍采用軟化法防腐阻垢。對(duì)大容量低壓鍋爐，普遍采用軟化法阻垢，采用除氧器法防腐。對(duì)中壓鍋爐，普遍采用軟化法或去離子法防垢，采用除氧器法防腐。對(duì)高壓鍋爐，普遍采用去離子法防垢，采用除氧器法防腐。然而，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)鍋內(nèi)處理十分重視。對(duì)小容量低壓鍋爐，普遍采用防腐阻垢劑法防腐阻垢。對(duì)大容量低壓鍋爐，普遍采用軟化-除氧器-防腐阻垢劑法防腐阻垢。對(duì)中壓鍋爐，普遍采用軟化或去離子-除氧器-防腐阻垢劑法防腐阻垢。對(duì)高壓鍋爐，普遍采用去離子-除氧器-防腐阻垢劑法防腐阻垢。也就是說(shuō)，對(duì)低、中、高壓鍋爐均采用了防腐阻垢劑。當(dāng)然，所采用的防腐阻垢劑不盡相同，每種防腐阻垢劑都有其適用范圍。我國(guó)目前鍋爐使用壽命普遍低于發(fā)達(dá)國(guó)家，鍋爐事故率普遍高于發(fā)達(dá)國(guó)家，忽視鍋內(nèi)處理是重要原因之一，在工業(yè)蒸汽鍋爐上的應(yīng)用證明，BF-30a技術(shù)對(duì)工業(yè)蒸汽鍋爐的安全和防腐阻垢具有重大意義
技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng) 目 指 標(biāo)
外 觀 琥珀色液體
pH(1%水溶液) 2.0±1.0
使用方法
按每噸水加200g藥劑的比例加入鍋爐補(bǔ)充水中即可，使用時(shí)注意排污，要求每小時(shí)排污一次，每次5～10秒，如鍋爐帶垢運(yùn)行可加大藥劑用量，勤排污，運(yùn)行10～20天后應(yīng)停爐，人工把脫落下的水垢清理干凈，防止污垢堵塞管道，然后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。有條件的可測(cè)爐水濃縮倍數(shù)，控制在10倍左右，其他參數(shù)按勞動(dòng)部門(mén)有關(guān)規(guī)定調(diào)整(如爐水pH10～12等)。加藥水箱應(yīng)為塑料制品，水泥材料的水池應(yīng)作防腐處理，否則易被藥劑侵蝕，從而使水的硬度增加。
