HELAMIN多胺成膜技术的实际应用

陆慷　刘敏

摘 要：HELAMIN 是瑞士独创的成膜多胺“一物多用”技术，是使用联氨和磷酸盐的传统处理法的环保型“绿色”替代方案，锅炉水和蒸汽处理用成膜多胺，对优化工业设备的整体运行效率极其重要，代表了目前锅炉水和蒸汽处理的最高水平。

关键词：成膜；多胺；绿色

中图分类号：TQ63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0053-03

1 项目背景

中国平煤神马集团尼龙科技有限公司位于河南省平顶山市叶县工业园，锅炉为2台260 t循环流化床锅炉高温高压炉，锅炉给水情况全部为新鲜除盐水补水，冷凝液经高速混床重新处理，补水为二级除盐水，给水加氨调整PH值，两台锅炉给水为同一母管，锅炉给水热力除氧加化学辅助除氧，炉水加磷酸盐处理，冷凝液电导高，单台高速混床制水量在1.5万t，锅炉炉水SiO2控制指标为≤2 000 g/l，实际炉水SiO2检测指标为≤1 000 g/l；蒸汽SiO2控制指标为≤20 g/l，实际蒸汽SiO2检测指标为≤ 20 g/l，整个锅炉系统的排污率大约在6%。

2 当前工况的简要分析

从防止锅炉腐蚀及结垢的角度来看，目前采取的是“协调PH-磷酸盐”当锅炉负荷升高时，炉水中的某些易溶盐（Na3PO4、Na2SiO3和Mg2SO4等） 的浓度明显降低，当负荷降低或停炉时，这些盐类的浓度重新增高，这种现象称为盐类的隐藏现象，在热负荷较高的炉管上必然有易熔盐的附着物形成，炉水中最常见的易溶盐类有磷酸盐、硅酸盐，因其传热不良，在某些情况下也可直接导致炉管内结垢严重，导致管壁过热爆管。随着给水除盐技术的不断发展，现代大容量高参数的补水均经过了深度除盐净化，锅炉补水的电导率均降低到了0.2 S/cm以下，水中已基本除去了硬度离子，锅炉防垢重点由防止硬度成垢转向了防止铁、铜氧化物的沉积上。然而磷酸盐工况对此却无能为力，锅炉仍需在运行一定年限后进行清洗。投加磷酸盐的作用更多地表现为维持炉水的pH值和一定的缓冲能力上，磷酸盐用于防垢的价值大大降低了。与此同时，磷酸盐处理的一系列负面影响始终无法得到彻底解决，比如磷酸盐隐藏、蒸汽含盐量高、炉水电导率高、锅炉排污率居高不下等等。

加氨处理是为了提高给水PH值，从而抑制给水系统及冷凝水系统腐蚀。氨与磷酸盐一样，价格便宜，热稳定性好，一直以来都是调节给水PH值的首选。然而，加氨处理也同样存在一定的局限性。首先氨对给水系统的铜和铜合金材料有腐蚀性，其次氨在汽、液两相中的分配比相差过大，会使蒸汽刚刚凝结时冷凝水的PH值偏低，从而使汽轮机等设备发生初凝腐蚀。

联氨作为一种高效的除氧剂，被广泛地应用与高参数的锅炉给水系统中。除了其卓越的除氧能力以外，其对高价铁氧化物的还原作用也是其备受青睐的主要原因。使用联氨并且给予了合理控制的给水系统，其管道内壁往往会形成连续均匀的磁性氧化铁保护膜。因此，联氨是目前为止在除氧的同时能够发挥优异的还原作用的最好的化学药剂之一。联氨的局限性则在于它早已被联合国职业安全与健康署（OSHA）认定为高致癌物质。因此，在世界范围内早已开始了联氨的减量应用和替代工作。

3 Helamin技术简介

Helamin水处理剂是一种无毒绿色“一物多用”的新型水处理剂，这种技术用来防止水垢及腐蚀，用于水/蒸气循环系统（涡轮机也包括在内），以及在冷却系统（打开或关闭）。Helamin产品专利配方是一种完美的混合组件，这些组件包括保护性的聚胺（膜胺），多羟酸酯（分散剂）和不稳定（碱化）胺，协同工作在整个水和蒸汽管路所有含铁和非亚铁金属表面提供一个最佳的保护和钝化处理。Helamin在金属表面形成了分子厚的、持续和疏水性的保护膜，作为一种水和金属之间的屏障防止腐蚀。

此外，Helamin能够恢复和维护传热效率通过降低氧化层的厚度和水垢沉淀，同时改进结构和统一锅炉管壁的氧化层。此外，Helamin非常高效分散水垢形成盐，从而防止水垢形成规模，是一种有效、经济、生态的解决腐蚀结垢的方法。

3.1 增强的防腐蚀能力

Helamin水处理剂中的有机物成分能够消耗炉水中的溶解氧和二氧化碳，进一步提高碱性条件下的金属防腐蚀能力，对难溶盐的溶限作用、晶格扭曲作用以及分散作用，可确保消除各种结垢及垢下腐蚀的风险。具有比传统药剂处理更强的pH缓冲能力，容易维持炉水pH值的稳定，从而建立并保持稳定的防腐蚀环境。

3.2 增强的防垢能力

Helamin水处理剂不仅保留了原药剂所具有的防垢能力，其中的有机聚合物组分还具有螯合、络合金属（如Fe、Cu等）离子的作用，从而大大增强了炉水的缓冲能力，令高温高压锅炉无铁、铜氧化物沉积之虞。其中的有机聚合物具有很强的的扭曲或重构晶格的能力，能抑制各种成垢物质的晶体增长，加之其所具有的分散效应和溶限效应进一步增强了炉水的防垢能力。

分散污泥的成分能够使炉水中的沉淀物保持分散悬浮状态，易于通过排污排出炉外。同时药剂使悬浮微粒呈负电性，使其避免与水冷壁受热面接触而形成二次水垢。

除此以外，该药剂还具有在运行中去除已存在垢层的作用，从而消除垢下腐蚀的风险。

3.3 提高蒸汽纯净度

Helamin药剂中的有机组分通过改变炉水表面张力，抑制汽泡和飞沫，从而抑制蒸汽对易溶盐类的机械携带和溶解携带，净化蒸汽。这种主动抑制蒸汽带盐的能力是传统药剂处理方法所不具备的。使用这种Helamin水处理剂，可令蒸汽更加纯净。

3.4 降低锅炉排污率

Helamin药剂不增加炉水电导率，可在相同炉水电导率下实现更高的浓缩倍数，从而大幅度降低锅炉排污。

3.5 增加高速混床出水能力

Helamin药剂使冷凝液电导大幅降低，高速混床制水量提高到8万吨左右，减少高速混床的再生频次。

3.6 简化炉内加药及控制

Helamin药剂能够同时代替传统的加氨和炉内磷酸盐处理过程，可变“多点”加药为“单点”加药。变“多控制参数”加药为“单控制参数”加药。

4 Helamin药剂经济性计算

通过现场实际应用得出，即使不考虑热力系统效率提高带来的效益，以及减轻员工加药工作量、减少现有磷酸盐和氨的购置成本、减少设备维修量、减少因停炉停机所带来的经济损失和延长设备的使用寿命等附加价值，使用Helamin药剂仅仅计算高速混床再生节约、排污节约及回收蒸汽所带来的节约即可达到一个较为可观的水平。

2台260 t锅炉使用新型药剂后达到的目标，详见表1。

目前2台锅炉的总蒸发量为370 t/h，以总蒸发量的10 ppm计算加药量，药剂价格按88元/kg计，年消耗药剂成本为：

年药剂消耗成本=当前总蒸发量×加药浓度×年运行小时数×药剂价格

=370×10÷1 000×8 000×88

=2 604 800元/年

年净收益=年节约费用总和-年药剂消耗成本

=5 730 000-1 562 880

=3 125 200元/年

节约排污热量减排量计算，见表2。

5 结 语

只投加一种Helamin药剂就可以代替加氨、加磷酸三钠及加联氨，而其防垢、防腐蚀性能却得到大幅度提高。同时，由于该药剂是一种标准溶液，无需现场配置即可直接使用，减轻了工作量的同时也避免了药剂浓度的波动，十分有利于生产管理的标准化和安全稳定性，能减排效果较明显，能够满足生产对蒸汽品质的要求从而节约费用。将为企业带来可观的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] H.施塔赫 （版本），表面活性剂—平装本（德国）[M].卡尔汉 泽尔出版社，第二版，1978，383.

[2] H.福斯特纳：表面活性烷基胺——应用领域、分析、稳定 性和分解产物（德国），VGB——特种乐队“有机调节及氧 气结合剂”[A].VGB大型锅炉技术操作协会[C].德国埃森

VGB-TB 450.1994.

[3] R.海因茨曼：形成于低合金钢上的保护层之电化学特征 （德国）[D].应用科学大学，罗伊特林根，德国，SS1994.