HELAMIN多胺成膜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

陸慷　劉敏

摘 要：HELAMIN 是瑞士獨(dú)創(chuàng)的成膜多胺“一物多用”技術(shù)，是使用聯(lián)氨和磷酸鹽的傳統(tǒng)處理法的環(huán)保型“綠色”替代方案，鍋爐水和蒸汽處理用成膜多胺，對(duì)優(yōu)化工業(yè)設(shè)備的整體運(yùn)行效率極其重要，代表了目前鍋爐水和蒸汽處理的最高水平。

關(guān)鍵詞：成膜；多胺；綠色

中圖分類號(hào)：TQ63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）23-0053-03

1 項(xiàng)目背景

中國(guó)平煤神馬集團(tuán)尼龍科技有限公司位于河南省平頂山市葉縣工業(yè)園，鍋爐為2臺(tái)260 t循環(huán)流化床鍋爐高溫高壓爐，鍋爐給水情況全部為新鮮除鹽水補(bǔ)水，冷凝液經(jīng)高速混床重新處理，補(bǔ)水為二級(jí)除鹽水，給水加氨調(diào)整PH值，兩臺(tái)鍋爐給水為同一母管，鍋爐給水熱力除氧加化學(xué)輔助除氧，爐水加磷酸鹽處理，冷凝液電導(dǎo)高，單臺(tái)高速混床制水量在1.5萬(wàn)t，鍋爐爐水SiO2控制指標(biāo)為≤2 000 g/l，實(shí)際爐水SiO2檢測(cè)指標(biāo)為≤1 000 g/l；蒸汽SiO2控制指標(biāo)為≤20 g/l，實(shí)際蒸汽SiO2檢測(cè)指標(biāo)為≤ 20 g/l，整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的排污率大約在6%。

2 當(dāng)前工況的簡(jiǎn)要分析

從防止鍋爐腐蝕及結(jié)垢的角度來(lái)看，目前采取的是“協(xié)調(diào)PH-磷酸鹽”當(dāng)鍋爐負(fù)荷升高時(shí)，爐水中的某些易溶鹽（Na3PO4、Na2SiO3和Mg2SO4等） 的濃度明顯降低，當(dāng)負(fù)荷降低或停爐時(shí)，這些鹽類的濃度重新增高，這種現(xiàn)象稱為鹽類的隱藏現(xiàn)象，在熱負(fù)荷較高的爐管上必然有易熔鹽的附著物形成，爐水中最常見的易溶鹽類有磷酸鹽、硅酸鹽，因其傳熱不良，在某些情況下也可直接導(dǎo)致爐管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，導(dǎo)致管壁過(guò)熱爆管。隨著給水除鹽技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代大容量高參數(shù)的補(bǔ)水均經(jīng)過(guò)了深度除鹽凈化，鍋爐補(bǔ)水的電導(dǎo)率均降低到了0.2 S/cm以下，水中已基本除去了硬度離子，鍋爐防垢重點(diǎn)由防止硬度成垢轉(zhuǎn)向了防止鐵、銅氧化物的沉積上。然而磷酸鹽工況對(duì)此卻無(wú)能為力，鍋爐仍需在運(yùn)行一定年限后進(jìn)行清洗。投加磷酸鹽的作用更多地表現(xiàn)為維持爐水的pH值和一定的緩沖能力上，磷酸鹽用于防垢的價(jià)值大大降低了。與此同時(shí)，磷酸鹽處理的一系列負(fù)面影響始終無(wú)法得到徹底解決，比如磷酸鹽隱藏、蒸汽含鹽量高、爐水電導(dǎo)率高、鍋爐排污率居高不下等等。

加氨處理是為了提高給水PH值，從而抑制給水系統(tǒng)及冷凝水系統(tǒng)腐蝕。氨與磷酸鹽一樣，價(jià)格便宜，熱穩(wěn)定性好，一直以來(lái)都是調(diào)節(jié)給水PH值的首選。然而，加氨處理也同樣存在一定的局限性。首先氨對(duì)給水系統(tǒng)的銅和銅合金材料有腐蝕性，其次氨在汽、液兩相中的分配比相差過(guò)大，會(huì)使蒸汽剛剛凝結(jié)時(shí)冷凝水的PH值偏低，從而使汽輪機(jī)等設(shè)備發(fā)生初凝腐蝕。

聯(lián)氨作為一種高效的除氧劑，被廣泛地應(yīng)用與高參數(shù)的鍋爐給水系統(tǒng)中。除了其卓越的除氧能力以外，其對(duì)高價(jià)鐵氧化物的還原作用也是其備受青睞的主要原因。使用聯(lián)氨并且給予了合理控制的給水系統(tǒng)，其管道內(nèi)壁往往會(huì)形成連續(xù)均勻的磁性氧化鐵保護(hù)膜。因此，聯(lián)氨是目前為止在除氧的同時(shí)能夠發(fā)揮優(yōu)異的還原作用的最好的化學(xué)藥劑之一。聯(lián)氨的局限性則在于它早已被聯(lián)合國(guó)職業(yè)安全與健康署（OSHA）認(rèn)定為高致癌物質(zhì)。因此，在世界范圍內(nèi)早已開始了聯(lián)氨的減量應(yīng)用和替代工作。

3 Helamin技術(shù)簡(jiǎn)介

Helamin水處理劑是一種無(wú)毒綠色“一物多用”的新型水處理劑，這種技術(shù)用來(lái)防止水垢及腐蝕，用于水/蒸氣循環(huán)系統(tǒng)（渦輪機(jī)也包括在內(nèi)），以及在冷卻系統(tǒng)（打開或關(guān)閉）。Helamin產(chǎn)品專利配方是一種完美的混合組件，這些組件包括保護(hù)性的聚胺（膜胺），多羥酸酯（分散劑）和不穩(wěn)定（堿化）胺，協(xié)同工作在整個(gè)水和蒸汽管路所有含鐵和非亞鐵金屬表面提供一個(gè)最佳的保護(hù)和鈍化處理。Helamin在金屬表面形成了分子厚的、持續(xù)和疏水性的保護(hù)膜，作為一種水和金屬之間的屏障防止腐蝕。

此外，Helamin能夠恢復(fù)和維護(hù)傳熱效率通過(guò)降低氧化層的厚度和水垢沉淀，同時(shí)改進(jìn)結(jié)構(gòu)和統(tǒng)一鍋爐管壁的氧化層。此外，Helamin非常高效分散水垢形成鹽，從而防止水垢形成規(guī)模，是一種有效、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的解決腐蝕結(jié)垢的方法。

3.1 增強(qiáng)的防腐蝕能力

Helamin水處理劑中的有機(jī)物成分能夠消耗爐水中的溶解氧和二氧化碳，進(jìn)一步提高堿性條件下的金屬防腐蝕能力，對(duì)難溶鹽的溶限作用、晶格扭曲作用以及分散作用，可確保消除各種結(jié)垢及垢下腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。具有比傳統(tǒng)藥劑處理更強(qiáng)的pH緩沖能力，容易維持爐水pH值的穩(wěn)定，從而建立并保持穩(wěn)定的防腐蝕環(huán)境。

3.2 增強(qiáng)的防垢能力

Helamin水處理劑不僅保留了原藥劑所具有的防垢能力，其中的有機(jī)聚合物組分還具有螯合、絡(luò)合金屬（如Fe、Cu等）離子的作用，從而大大增強(qiáng)了爐水的緩沖能力，令高溫高壓鍋爐無(wú)鐵、銅氧化物沉積之虞。其中的有機(jī)聚合物具有很強(qiáng)的的扭曲或重構(gòu)晶格的能力，能抑制各種成垢物質(zhì)的晶體增長(zhǎng)，加之其所具有的分散效應(yīng)和溶限效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)了爐水的防垢能力。

分散污泥的成分能夠使?fàn)t水中的沉淀物保持分散懸浮狀態(tài)，易于通過(guò)排污排出爐外。同時(shí)藥劑使懸浮微粒呈負(fù)電性，使其避免與水冷壁受熱面接觸而形成二次水垢。

除此以外，該藥劑還具有在運(yùn)行中去除已存在垢層的作用，從而消除垢下腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 提高蒸汽純凈度

Helamin藥劑中的有機(jī)組分通過(guò)改變爐水表面張力，抑制汽泡和飛沫，從而抑制蒸汽對(duì)易溶鹽類的機(jī)械攜帶和溶解攜帶，凈化蒸汽。這種主動(dòng)抑制蒸汽帶鹽的能力是傳統(tǒng)藥劑處理方法所不具備的。使用這種Helamin水處理劑，可令蒸汽更加純凈。

3.4 降低鍋爐排污率

Helamin藥劑不增加爐水電導(dǎo)率，可在相同爐水電導(dǎo)率下實(shí)現(xiàn)更高的濃縮倍數(shù)，從而大幅度降低鍋爐排污。

3.5 增加高速混床出水能力

Helamin藥劑使冷凝液電導(dǎo)大幅降低，高速混床制水量提高到8萬(wàn)噸左右，減少高速混床的再生頻次。

3.6 簡(jiǎn)化爐內(nèi)加藥及控制

Helamin藥劑能夠同時(shí)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加氨和爐內(nèi)磷酸鹽處理過(guò)程，可變“多點(diǎn)”加藥為“單點(diǎn)”加藥。變“多控制參數(shù)”加藥為“單控制參數(shù)”加藥。

4 Helamin藥劑經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用得出，即使不考慮熱力系統(tǒng)效率提高帶來(lái)的效益，以及減輕員工加藥工作量、減少現(xiàn)有磷酸鹽和氨的購(gòu)置成本、減少設(shè)備維修量、減少因停爐停機(jī)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命等附加價(jià)值，使用Helamin藥劑僅僅計(jì)算高速混床再生節(jié)約、排污節(jié)約及回收蒸汽所帶來(lái)的節(jié)約即可達(dá)到一個(gè)較為可觀的水平。

2臺(tái)260 t鍋爐使用新型藥劑后達(dá)到的目標(biāo)，詳見表1。

目前2臺(tái)鍋爐的總蒸發(fā)量為370 t/h，以總蒸發(fā)量的10 ppm計(jì)算加藥量，藥劑價(jià)格按88元/kg計(jì)，年消耗藥劑成本為：

年藥劑消耗成本=當(dāng)前總蒸發(fā)量×加藥濃度×年運(yùn)行小時(shí)數(shù)×藥劑價(jià)格

=370×10÷1 000×8 000×88

=2 604 800元/年

年凈收益=年節(jié)約費(fèi)用總和-年藥劑消耗成本

=5 730 000-1 562 880

=3 125 200元/年

節(jié)約排污熱量減排量計(jì)算，見表2。

5 結(jié) 語(yǔ)

只投加一種Helamin藥劑就可以代替加氨、加磷酸三鈉及加聯(lián)氨，而其防垢、防腐蝕性能卻得到大幅度提高。同時(shí)，由于該藥劑是一種標(biāo)準(zhǔn)溶液，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)配置即可直接使用，減輕了工作量的同時(shí)也避免了藥劑濃度的波動(dòng)，十分有利于生產(chǎn)管理的標(biāo)準(zhǔn)化和安全穩(wěn)定性，能減排效果較明顯，能夠滿足生產(chǎn)對(duì)蒸汽品質(zhì)的要求從而節(jié)約費(fèi)用。將為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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