鍋爐阻垢劑
熱水鍋爐無論在工業(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)的運行腐蝕、停用腐蝕以及由此而引起的腐蝕產(chǎn)物結(jié)垢問題卻是長期困擾人們的難題。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陋，許多對蒸汽鍋爐行之有效的技術(shù)對熱水鍋爐難以適用。正在開發(fā)的針對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。在國外，這個問題尚未很好解決。一般熱水鍋爐使用二三年后就會出現(xiàn)明顯的金屬腐蝕現(xiàn)象，發(fā)生紅水或泄露。我國熱水鍋爐的腐蝕情況更為嚴(yán)重。據(jù)遼寧省遼陽市鍋爐檢驗研究所統(tǒng)計，在在用的800臺采暖鍋爐中，發(fā)生了腐蝕的鍋爐就有755臺，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用達(dá)近百萬元。我國熱水鍋爐的設(shè)計壽命為12年，由于腐蝕等原因，目前只運行5～8年就報廢了，僅為設(shè)計壽命的1/2～1/3。
腐蝕會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對熱水鍋爐來說，腐蝕除導(dǎo)致降低壽命、大幅度增加維修和大修費用之外，還由于腐蝕泄漏往往發(fā)生在最嚴(yán)寒的冬季采暖時期，供熱中斷會直接影響到居民的正常生活。為了改變這種現(xiàn)狀，研究開發(fā)熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)勢在必行。
熱水鍋爐腐蝕及其嚴(yán)重的現(xiàn)狀既與運行腐蝕有關(guān)，也與停用腐蝕有關(guān)。
為了防止熱水鍋爐的運行腐蝕，多年來，人們力圖將熱力除氧、真空除氧等對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施條件而沒有成功。專門為熱水鍋爐開發(fā)的解吸除氧，氧化還原樹脂除氧，亞硫酸鈉法、鍍鋅法等亦存在著許多尚待解決的問題。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題以及加量不足有可能引起鍋爐金屬孔蝕而沒在其他國家推廣使用。
鍋爐停用期間的腐蝕比運行腐蝕更為嚴(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)運行期短，停用期長。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研究成功的TH-901法。在嚴(yán)格實施的條件下，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施條件等原因，效果很不理想。TH-901法高效方便，保護(hù)期長，已在全國普遍應(yīng)用，對熱水鍋爐本體的保護(hù)無疑是成功的，然而，對熱水鍋爐系統(tǒng)的復(fù)雜管網(wǎng)，熱交換器及遍布千家萬戶的散熱器，由于無法放置TH-901緩蝕劑而難以保護(hù)。由于鍋爐運行期間和停用期間的環(huán)境條件差異很大，運行腐蝕和停用腐蝕都有尚待解決的技術(shù)問題等原因，國內(nèi)外目前對于熱水鍋爐防腐阻垢的研究、開發(fā)和應(yīng)用，或者是針對運行鍋爐的，或者是針對停用鍋爐的，把鍋爐的運行和停用兩者分開處理――運行時采用一套技術(shù)防腐阻垢，停用時采用另一套技術(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。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)垢問題，導(dǎo)致鍋爐壽命縮短，維護(hù)及運行成本上升。“國家級有突出貢獻(xiàn)的專家”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)。突破了把鍋爐運行和停用分別處理的模式，同時解決了鍋爐及熱網(wǎng)系統(tǒng)運行腐蝕和停用腐蝕兩個難題。
一、 防腐阻垢原理
1、 防腐阻垢劑的主要特點
為了解決熱水鍋爐的嚴(yán)重腐蝕問題，在國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)到運行防腐阻垢和停用防腐保養(yǎng)的雙重目的。性能測試和大量熱水鍋爐的應(yīng)用試驗證明，該技術(shù)區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的特點是：
（1） 高效 在鍋爐的一般條件下，BF－30a對運行鍋爐的緩蝕率、阻垢率和對停用鍋爐的緩蝕率均達(dá)到99%以上，遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有同類技術(shù)，從而解決了長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，不需要運行時的除氧操作、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)突破了把鍋爐運行和停用分開處理的傳統(tǒng)模式，不管鍋爐運行、停用周期如何，都能提供連續(xù)的長期的防腐阻垢；
?。?span lang="EN-US">4） 廉價 不需要昂貴的除氧設(shè)備投資，不因停用或運行而更換藥品，從而大大節(jié)約了鍋爐使用費用。
2、低劑量效應(yīng)
對水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸變作用都是非化學(xué)計量的，可以將比按化學(xué)計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，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，表現(xiàn)出良好的阻垢效果，沒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，因此投入運行前熱水鍋爐系統(tǒng)上水時的初次加藥量對系統(tǒng)防腐阻垢效果非常重要，所以初投藥量大于運行投藥量，而且，初投藥完成并循環(huán)均勻測系統(tǒng)水PH一定要保持≥10.5。
運行投加：鍋爐運行時，按水箱每次或每天補(bǔ)充的生水量×補(bǔ)水運行加藥量計算出每次或每天的藥劑量，按上述方法進(jìn)行配制投加。
運行監(jiān)測：
人工投加時，用PH精密試紙每2小時一次監(jiān)測鍋爐水，隨時調(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。運行時保持鍋爐水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系列自動監(jiān)測投加設(shè)備。
BGK系列自動監(jiān)測投加設(shè)備能夠連續(xù)在線監(jiān)測鍋爐水中藥劑濃度，以閉環(huán)反饋方式控制投藥設(shè)備，自動變流量向系統(tǒng)中投加藥劑，實現(xiàn)精確投加，保證使用效果，同時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)備的安全運行，應(yīng)對設(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（見使用說明）每天定時檢查設(shè)備電氣控制，儀表指示，水泵壓力等是否運行正常。
3、停用保護(hù)
鍋爐停止運行前，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
?。?span lang="EN-US">1）由于各地水質(zhì)不同，按照推薦用量計算的加藥完成后，一定要隨時監(jiān)測鍋爐或系統(tǒng)水PH，根據(jù)實際情況對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，方可投入運行。
?。?span lang="EN-US">3）使用自制溶藥箱及鹽池改造的溶藥池，有時由于固體藥劑投入過多或攪拌時間較短等原因，會在溶藥箱下部出現(xiàn)沉淀，此時應(yīng)采取降低藥劑配置濃度或增加攪拌時間等措施，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，否則由于沉淀物過多會導(dǎo)致投藥泵損壞影響藥劑效果。
三、總結(jié)
1．電化學(xué)測試結(jié)果指出，在自來水、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)烈地抑制腐蝕的陽極過程和陰極過程，是鋼在水中的混合性緩蝕劑。
2．熱水鍋爐系統(tǒng)的運行腐蝕和停用腐蝕是兩個長期沒有解決的技術(shù)難題。對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而不能得到好的運行防腐效果。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)突破了把鍋爐運行和停用分開處理的傳統(tǒng)模式，同時解決了熱水鍋爐系統(tǒng)的運行腐蝕和停用腐蝕難題，對熱水鍋爐系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運行、延長使用壽命、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)。對小容量低壓鍋爐，普遍采用軟化法防腐阻垢。對大容量低壓鍋爐，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)國家對鍋內(nèi)處理十分重視。對小容量低壓鍋爐，普遍采用防腐阻垢劑法防腐阻垢。對大容量低壓鍋爐，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，對低、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。我國目前鍋爐使用壽命普遍低于發(fā)達(dá)國家，鍋爐事故率普遍高于發(fā)達(dá)國家，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 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，使用時注意排污，要求每小時排污一次，每次5～10秒，如鍋爐帶垢運行可加大藥劑用量，勤排污，運行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)入正常運行。有條件的可測爐水濃縮倍數(shù)，控制在10倍左右，其他參數(shù)按勞動部門有關(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。
