专利名称：一种工业锅炉传热面阻垢方法
技术领域：
本发明涉及锅炉传热面阻垢方法，是一种以聚环氧琥珀酸(PESA)为阻垢剂的阻垢方法，主要用于工业锅炉的阻垢。
背景技术：
锅炉是以水为工质的热力设备。天然水中含有较多有害杂质，如果不经处理就进入锅炉，水中的杂质会在锅炉中形成水垢或水渣。水垢的导热系数比钢铁的导热系数小数十倍到数百倍，其生成会极大的影响锅炉的导热能力，将导致炉管过热损坏、燃料浪费、出力降低、消耗化学除垢药剂、缩短锅炉使用寿命等。因此，锅炉的水处理十分重要。
对低压锅炉，普遍采用的阻垢方法是软化-阻垢剂法和阻垢剂法。目前采用的的阻垢剂品种主要有磷酸盐、聚磷酸盐、有机多元膦酸、聚丙烯酸、苯乙烯磺酸与马来酸共聚物等。这些阻垢剂具有较好的阻垢作用，但会引起环境问题，因而其排放已开始受到限制，开发环境友好的阻垢剂势在必行。
迄今已发现的绿色阻垢剂仅有聚环氧琥珀酸(PESA)和聚天冬氨酸两种。其中，PESA是一种具有强力螯合性和阻垢性的水溶性聚合物，其分子结构中不含磷、氮元素，不会引起水体富营养化，可生物降解性好，是一种绿色聚合物。
美国专利“Methods of controlling scale formation inaqueous systems”[US 5,062,962(1991)]发现，聚环氧琥珀酸具有阈值效应，是一种性能优异的阻垢剂，对钙离子有很高的容忍度，适用于高碱高固水质的工业冷却水系统。美国专利“Methods ofcontrolling scale formation in aqueous systems”[US 5,147,555(1992)]发现，聚环氧琥珀酸对高pH值、高钙和高碱水质特别有效，可以使工业冷却水在很高的浓缩倍数下进行，对碳酸钙、草酸钙、硫酸钙和硫酸钡均有很好的阻垢效果。美国专利“Method of inhibitingcorrosion in aqueous systems”[US 5,256,332(1993)]提供了一种由磷酸盐、唑类化合物、聚环氧琥珀酸和丙烯酸共聚物组成的低磷配方，可降低磷系化合物对环境的污染。美国专利“Methods ofcontrolling scale formation in aqueous systems”[US 5,248,438(BetzDearborn Inc.，1993)]和美国专利“Compositions forcontrolling scale formation in aqueous system”[US5,342,540(1994)]提供了向水中加入聚环氧琥珀酸、丙烯酸共聚物和镧系离子的阻垢方法，镧系离子有效地阻止了聚环氧琥珀酸与丙烯酸共聚物的相互作用。美国专利“Method of inhibiting reservoir scale”[US5,409,062(1995)]提供了一种在石油开采时用PESA防止地下水中钙垢和钡垢的生成和沉淀的方法。美国专利“Calcium carbonatescale controlling method”[US5,562,830(1996)]发明了一种向水中加入聚环氧琥珀酸和膦羧酸来阻垢和缓蚀的方法。美国专利“Methodof controlling fluoride scale formation in aqueous systems”[US 5,705,077(1998)]提供了一种用PESA防止氟化垢的阻垢方法，在喷射冷却水系统(如钢的铸造系统)对氟化垢有优异的阻垢性能。美国专利“Method of controlling scale formation in brineconcentration and evaporation system”[US 5,866,011(1999，2，2)]提供了一种用PESA防止盐浓缩和蒸发系统结垢的阻垢方法。
然而，锅炉的运行条件，如压力、温度条件远比上述专利的条件苛刻，水质条件也比上述专利条件苛刻得多，聚环氧琥珀酸这种绿色聚合物是否能够在锅炉的高压、高温和高碱度下有效防止锅炉传热面结垢，迄今尚无文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境友好的锅炉传热面阻垢方法，该方法是一种以绿色聚合物聚环氧琥珀酸(PESA)为阻垢剂的锅炉传热面阻垢方法。由于使用了无磷、非氮和易生物降解的高效的阻垢剂，适用于工业锅炉传热面阻垢。
本发明一种工业锅炉传热面阻垢方法是以聚环氧琥珀酸为阻垢剂，聚环氧琥珀酸的相对分子质量为400～1000，聚环氧琥珀酸加入到锅炉系统中的用量范围在2mg/L～100mg/L。
本发明将聚环氧琥珀酸加入到锅炉系统中的用量范围最好在5mg/L～50mg/L。
本发明的方法可用于锅炉压力范围为常压～2.45MPa。
本发明的方法可以在锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的标准水质下使用。
本发明的方法甚至在锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物为15000mg/L的超浓缩水质下也能使用。
本发明的方法适用于锅炉给水为普通水、高硬水或高碱水水质。
本发明所用的的聚环氧琥珀酸可采用市售工业品，其相对分子质量为400～1000。加入到锅炉系统中的聚环氧琥珀酸的用量范围在2mg/L～100mg/L之间，最好的用量范围在5mg/L～50mg/L之间。
本发明对锅炉给水的硬度和碱度没有限制，在普通水、高硬水、高碱水条件下均有高效阻垢作用。本发明对锅水的品质也没有限制，在锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的标准水质下，甚至在总溶解固形物在15000mg/L的超浓缩水质下仍有高效阻垢作用。本发明适用的锅炉压力范围为常压～2.45MPa。
本发明提出的阻垢方法对温度、压力、水质的适应性强，对锅炉传热面的阻垢率可达100％，同时具有无磷、非氮、易生物降解和不污染环境等特点，因而是一种环境友好的锅炉传热面阻垢方法。
具体实施例方式
实施例1把相对分子质量为400～1000的PESA按20g/t量随给水加入工作压力为1.27MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
实施例2把相对分子质量为400～1000的PESA按5g/t量随给水加入工作压力为1.27MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为98％。
实施例3把相对分子质量为400～1000的PESA按50g/t量随给水加入工作压力为1.27MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
实施例4把相对分子质量为400～1000的PESA按20g/t量随给水加入工作压力为常压的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
实施例5把相对分子质量为400～1000的PESA按20g/t量随给水加入工作压力为0.69MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
实施例6把相对分子质量为400～1000的PESA按20g/t量随给水加入工作压力为1.27MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度1000mg/L，碱度250mg/L的高硬型自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
实施例7把相对分子质量为400～1000的PESA按20g/t量随给水加入工作压力为1.27MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度1000mg/L的高碱型自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
实施例8把相对分子质量为400～1000的PESA按20g/t量随给水加入工作压力为1.27MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物为15000mg/L的试验水质，经1个月试验运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
实施例9把相对分子质量为400～1000的PESA按20g/t量随给水加入工作压力为2.45MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
实施例10把相对分子质量为400～1000的PESA按2g/t量随给水加入工作压力为1.27MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，标准20g钢试片的阻垢率为93％。
实施例11把相对分子质量为400～1000的PESA按100g/t量随给水加入工作压力为1.27MPa的运行蒸汽锅炉系统中。锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L，经4个月运行后检查，锅炉传热面未发现结垢，原有垢层明显变薄，部分表面已经洁净，标准20g钢试片的阻垢率为100％。
权利要求
1.一种工业锅炉传热面阻垢方法，以聚环氧琥珀酸为阻垢剂，聚环氧琥珀酸的相对分子质量为400～1000，聚环氧琥珀酸加入到锅炉系统中的用量范围在2mg/L～100mg/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于聚环氧琥珀酸加入到锅炉系统中的用量范围在5mg/L～50mg/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于锅炉压力范围为常压～2.45MPa。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的标准水质下使用。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于锅炉给水为硬度250mg/L，碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物为15000mg/L的水质下使用。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于锅炉给水为普通水、高硬水或高碱水水质。
全文摘要
本发明一种工业锅炉传热面阻垢方法是以聚环氧琥珀酸为阻垢剂，聚环氧琥珀酸的相对分子质量为400～1000，聚环氧琥珀酸加入到锅炉系统中的用量范围在2mg/L～100mg/L。本发明可用于锅炉压力范围为常压～2.45MPa，给水为硬度250mg/L、碱度250mg/L的普通自来水，锅水pH值为10～12，总溶解固形物≤4000mg/L的标准水质下使用，甚至在锅水pH值为10～12，总溶解固形物为15000mg/L的超浓缩水质下也能使用。本发明适用于锅炉给水为普通水、高硬水或高碱水水质。具有无磷、非氮、易生物降解和不污染环境等特点，是一种环境友好的工业锅炉传热面阻垢方法。
文档编号C02F5/10GK1607189SQ20031010036
公开日2005年4月20日 申请日期2003年10月14日 优先权日2003年10月14日
发明者魏刚, 许艳红, 熊蓉春, 周娣, 杨佳 申请人:北京化工大学