HELAMIN多胺成膜技術的實際應用

陸慷　劉敏

摘 要：HELAMIN 是瑞士獨創的成膜多胺“一物多用”技術，是使用聯氨和磷酸鹽的傳統處理法的環保型“綠色”替代方案，鍋爐水和蒸汽處理用成膜多胺，對優化工業設備的整體運行效率極其重要，代表了目前鍋爐水和蒸汽處理的最高水平。

關鍵詞：成膜；多胺；綠色

中圖分類號：TQ63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0053-03

1 項目背景

中國平煤神馬集團尼龍科技有限公司位于河南省平頂山市葉縣工業園，鍋爐為2臺260 t循環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水，冷凝液經高速混床重新處理，補水為二級除鹽水，給水加氨調整PH值，兩臺鍋爐給水為同一母管，鍋爐給水熱力除氧加化學輔助除氧，爐水加磷酸鹽處理，冷凝液電導高，單臺高速混床制水量在1.5萬t，鍋爐爐水SiO2控制指標為≤2 000 g/l，實際爐水SiO2檢測指標為≤1 000 g/l；蒸汽SiO2控制指標為≤20 g/l，實際蒸汽SiO2檢測指標為≤ 20 g/l，整個鍋爐系統的排污率大約在6%。

2 當前工況的簡要分析

從防止鍋爐腐蝕及結垢的角度來看，目前采取的是“協調PH-磷酸鹽”當鍋爐負荷升高時，爐水中的某些易溶鹽（Na3PO4、Na2SiO3和Mg2SO4等） 的濃度明顯降低，當負荷降低或停爐時，這些鹽類的濃度重新增高，這種現象稱為鹽類的隱藏現象，在熱負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致爐管內結垢嚴重，導致管壁過熱爆管。隨著給水除鹽技術的不斷發展，現代大容量高參數的補水均經過了深度除鹽凈化，鍋爐補水的電導率均降低到了0.2 S/cm以下，水中已基本除去了硬度離子，鍋爐防垢重點由防止硬度成垢轉向了防止鐵、銅氧化物的沉積上。然而磷酸鹽工況對此卻無能為力，鍋爐仍需在運行一定年限后進行清洗。投加磷酸鹽的作用更多地表現為維持爐水的pH值和一定的緩沖能力上，磷酸鹽用于防垢的價值大大降低了。與此同時，磷酸鹽處理的一系列負面影響始終無法得到徹底解決，比如磷酸鹽隱藏、蒸汽含鹽量高、爐水電導率高、鍋爐排污率居高不下等等。

加氨處理是為了提高給水PH值，從而抑制給水系統及冷凝水系統腐蝕。氨與磷酸鹽一樣，價格便宜，熱穩定性好，一直以來都是調節給水PH值的首選。然而，加氨處理也同樣存在一定的局限性。首先氨對給水系統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大，會使蒸汽剛剛凝結時冷凝水的PH值偏低，從而使汽輪機等設備發生初凝腐蝕。

聯氨作為一種高效的除氧劑，被廣泛地應用與高參數的鍋爐給水系統中。除了其卓越的除氧能力以外，其對高價鐵氧化物的還原作用也是其備受青睞的主要原因。使用聯氨并且給予了合理控制的給水系統，其管道內壁往往會形成連續均勻的磁性氧化鐵保護膜。因此，聯氨是目前為止在除氧的同時能夠發揮優異的還原作用的最好的化學藥劑之一。聯氨的局限性則在于它早已被聯合國職業安全與健康署（OSHA）認定為高致癌物質。因此，在世界范圍內早已開始了聯氨的減量應用和替代工作。

3 Helamin技術簡介

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

此外，Helamin能夠恢復和維護傳熱效率通過降低氧化層的厚度和水垢沉淀，同時改進結構和統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模，是一種有效、經濟、生態的解決腐蝕結垢的方法。

3.1 增強的防腐蝕能力

Helamin水處理劑中的有機物成分能夠消耗爐水中的溶解氧和二氧化碳，進一步提高堿性條件下的金屬防腐蝕能力，對難溶鹽的溶限作用、晶格扭曲作用以及分散作用，可確保消除各種結垢及垢下腐蝕的風險。具有比傳統藥劑處理更強的pH緩沖能力，容易維持爐水pH值的穩定，從而建立并保持穩定的防腐蝕環境。

3.2 增強的防垢能力

Helamin水處理劑不僅保留了原藥劑所具有的防垢能力，其中的有機聚合物組分還具有螯合、絡合金屬（如Fe、Cu等）離子的作用，從而大大增強了爐水的緩沖能力，令高溫高壓鍋爐無鐵、銅氧化物沉積之虞。其中的有機聚合物具有很強的的扭曲或重構晶格的能力，能抑制各種成垢物質的晶體增長，加之其所具有的分散效應和溶限效應進一步增強了爐水的防垢能力。

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

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

3.3 提高蒸汽純凈度

Helamin藥劑中的有機組分通過改變爐水表面張力，抑制汽泡和飛沫，從而抑制蒸汽對易溶鹽類的機械攜帶和溶解攜帶，凈化蒸汽。這種主動抑制蒸汽帶鹽的能力是傳統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率，可在相同爐水電導率下實現更高的濃縮倍數，從而大幅度降低鍋爐排污。

3.5 增加高速混床出水能力

Helamin藥劑使冷凝液電導大幅降低，高速混床制水量提高到8萬噸左右，減少高速混床的再生頻次。

3.6 簡化爐內加藥及控制

Helamin藥劑能夠同時代替傳統的加氨和爐內磷酸鹽處理過程，可變“多點”加藥為“單點”加藥。變“多控制參數”加藥為“單控制參數”加藥。

4 Helamin藥劑經濟性計算

通過現場實際應用得出，即使不考慮熱力系統效率提高帶來的效益，以及減輕員工加藥工作量、減少現有磷酸鹽和氨的購置成本、減少設備維修量、減少因停爐停機所帶來的經濟損失和延長設備的使用壽命等附加價值，使用Helamin藥劑僅僅計算高速混床再生節約、排污節約及回收蒸汽所帶來的節約即可達到一個較為可觀的水平。

2臺260 t鍋爐使用新型藥劑后達到的目標，詳見表1。

目前2臺鍋爐的總蒸發量為370 t/h，以總蒸發量的10 ppm計算加藥量，藥劑價格按88元/kg計，年消耗藥劑成本為：

年藥劑消耗成本=當前總蒸發量×加藥濃度×年運行小時數×藥劑價格

=370×10÷1 000×8 000×88

=2 604 800元/年

年凈收益=年節約費用總和-年藥劑消耗成本

=5 730 000-1 562 880

=3 125 200元/年

節約排污熱量減排量計算，見表2。

5 結 語

只投加一種Helamin藥劑就可以代替加氨、加磷酸三鈉及加聯氨，而其防垢、防腐蝕性能卻得到大幅度提高。同時，由于該藥劑是一種標準溶液，無需現場配置即可直接使用，減輕了工作量的同時也避免了藥劑濃度的波動，十分有利于生產管理的標準化和安全穩定性，能減排效果較明顯，能夠滿足生產對蒸汽品質的要求從而節約費用。將為企業帶來可觀的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1] H.施塔赫 （版本），表面活性劑—平裝本（德國）[M].卡爾漢 澤爾出版社，第二版，1978，383.

[2] H.福斯特納：表面活性烷基胺——應用領域、分析、穩定 性和分解產物（德國），VGB——特種樂隊“有機調節及氧 氣結合劑”[A].VGB大型鍋爐技術操作協會[C].德國埃森

VGB-TB 450.1994.

[3] R.海因茨曼：形成于低合金鋼上的保護層之電化學特征 （德國）[D].應用科學大學，羅伊特林根，德國，SS1994.