专利名称：一种常压下锅炉水处理药剂性能评价装置及其评价方法
技术领域：
本发明涉及水处理技术，提供一种水处理药剂的评价装置以及评价方法，确切地说，是在常压下对锅炉水处理药剂的阻垢性能进行评定的测试装置和方法。
背景技术：
作为动力源和取暖源，工业生产和日常生活中使用着大量的蒸汽锅炉和热水锅炉。这些锅炉在运行时，由于高温热源通过锅炉钢板体向炉内的水传递热量，水中的溶解性结垢物质如钙、镁离子等，遇热与其他阴离子结合会在换热钢板表面结成硬质水垢，水垢的传热性能远远低于钢板。当锅炉的钢板换热面上结了水垢后，阻碍了热量向水中传递，造成锅炉效率降低、能源消耗增加。同时，由于传热受阻，水垢下钢板温度升高，当达到和超过热疲劳温度时，钢板的机械强度急剧下降，发生爆管、穿孔等安全事故。因此，锅炉用水处理对锅炉节能降耗以及保障安全运行方面起着极为重要的作用。
锅炉水处理的主要目的是阻止锅炉内部结垢和防止腐蚀，而化学加药方法阻止结垢是锅炉水处理的主要方法之一。向锅炉炉内水中添加化学药剂可以有效防止锅炉的结垢和腐蚀。现有技术中，对锅炉水处理药剂阻垢性能的实验室评价方法多采用循环水处理药剂的评价方法和动态模拟评价方法，如中国化工行业标准HG/T 2024-1991水处理药剂阻垢性能测定，以及中国专利公开200310107191.3锅炉水处理药剂性能评价装置、中国专利公开200510013554.6一种锅炉水处理药剂及设备的阻垢缓蚀性能测试方法等提供的装置和方法进行评定，但锅炉内的水温通常是在100℃以上，HG/T 2024-1991提供的方法是在较低温度下对循环冷却水阻垢性能进行测试，不能反映锅炉水处理药剂性能；而公开专利200310107191.3、200510013554.6提供的装置和方法，由于设备投资大、操作复杂以及试验周期长，不便于普遍采用。
发明内容
本发明涉及的评价装置和评价方法，是针对现有技术存在的不足，提供一种在常压下模拟锅炉换热面结垢状况，快速对锅炉水处理药剂阻垢性能做出评定的装置以及方法。
本发明的评价装置在技术上的实现方式如下由一个测试组件、一个试验水杯、一个补液杯以及液位控制装置、加热功率控制装置等组成一个测试单元。一个空白测试单元和一个加药测试单元组成一组，空白测试单元和加药测试单元使用相同水质的原水或配置水，空白测试单元的试验水中不加任何药剂作为对比，而加药测试单元的水中加入一定剂量的水处理药剂。为去除偶然性因素，整套装置由不少于两组测试单元构成。
每一个测试单元中的测试组件结构特征为有一个内部贯通且一端封闭的支撑管，紧贴支撑管内表面装一支加热管，紧贴支撑管外表面与加热管对应部位通过带内螺纹的压帽和密封圈，将一个测试管挤压固定。将测试管部位浸入溶解有一定结垢物质水中，测试组件内部的加热管通电加热，在测试管外表面形成一个相当于锅炉钢板的换热面，结垢物质在换热面上结成水垢。
使用本发明提供的评价装置对锅炉水处理药剂的阻垢性能进行测试评价，其评价方法是空白测试单元和加药测试单元使用相同水质的水并且控制相同的加热功率加热，水沸腾蒸发，结垢物质逐渐浓缩，与蒸汽锅炉运行工况相吻合。经过一定时间的加热运行后，同时停止加热，取下测试管用烘箱烘干水分；分别称量空白和加药测试单元中测试管的加热开始和结束时的各个重量数值，通过计算其变化和比率来评价。
一种常压下锅炉水处理药剂性能评价装置及其评价方法，其特征为评价装置由组成相同的空白测试单元(1)和药剂测试单元(2)组成；评价方法为将空白和加药两组测试单元分别在相同的水质和相同加热功率的条件下加热使水沸腾浓缩，产生结垢物质沉积在测试管的换热表面，测量空白和加药的测试管加热开始和结束时重量的变化，通过计算增重的方法来评价水处理药剂的阻垢性能。
根据本发明所述的评价装置，其进一步的特征为评价装置由组成相同的空白测试单元1和药剂测试单元2组成，测试单元中的测试组件16能够浸入到试验水杯15中，试验水杯中还有一组液位电极14连接到液位控制器13，控制补液杯11中的水加入到试验杯中；功率控制器18通过连接线17连接到测试组件16的加热管上。
根据本发明所述的评价装置，其测试单元进一步特征为支撑管103是一个内部贯通、一端封闭的管状体，测试管102紧贴支撑管103下端测试部位的外表面，通过压帽101、密封圈104、107旋紧固定；支撑管内部紧贴内表面测试部位放置一支加热管105，其内部的加热丝106通过填充物108填封固定，加热丝通过引出线111引出，支撑管的上端用上压帽110和密封垫109旋紧密封。
根据本发明所述的评价装置，其测试单元的测试管，进一步特征为测试管内径尺寸与支撑管103下端测试部位外径按机械加工动配合尺寸加工，壁厚不超过1mm。
根据本发明所述的水处理药剂性能评价方法，其进一步特征为空白和药剂测试单元1、2分别使用相同的水质，将测试组件浸入到试验水杯中加热沸腾，经过一定时间蒸发浓缩后产生一定质量的结垢物质ΔG沉积在测试管的换热表面，分别称量空白和加药测试单元中测试管的加热开始和结束时的重量G空起、G空终、G药起和G药终，空白测试管增重率 加药测试管增重率 药剂的阻垢率按照 来计算评价。
以下结合附图和具体实施例，对本发明的评价装置和评价方法做进一步详细描述。
图1测试组件的结构示意图压帽101；测试管102；支撑管103；密封圈104；加热管105；加热丝106；密封圈107；填充物108；密封垫109；上压帽110；引出线111。
图2测试单元组成示意图空白测试单元1；药剂测试单元2；补液杯11；补液管12；液位控制器13；液位电极14；试验水杯15；测试组件16；连接线17；功率控制器18。
本发明提供的评价装置中，测试组件16的主体支撑管103是由不锈钢加工而成的内部等直径贯通、一端封闭的管状体。靠近下端是测试部位，其内部紧贴内表面测试部位放置一支加热管105，对应部位的外表面套测试管102。加热管105外壳为不锈钢，内部填充耐热材料108将加热电阻丝106固定其中；测试管102是用与锅炉使用的钢板相近的锅炉钢制成，其内径加工到与支撑管103外径能够形成面接触很紧密配合而又可以取下的程度，管的壁厚不超过1mm，是为了减轻重量使精密天平秤取重量的方便。支撑管103测试部位的上顶端直径稍大，加工出可用扳手卡住的平面，下顶端加工出螺纹。测试管102两端加聚四氟乙烯密封圈104和107，用压帽101旋紧将测试管挤压固定在测试部位。支撑管的上端用上压帽110和密封垫109旋紧密封，加热管引出线111引出测试组件外。
一个测试组件16、一个玻璃试验水杯15和一个玻璃补液杯11组成一个测试单元。试验水杯15的直径大于测试组件16直径5倍以上，杯内放一组液位电极14，通过液位控制器13控制补液杯11中的水经过补液管12补充到试验水杯中，使试验水杯中的水在蒸发的过程中保持液位恒定；测试组件16内的加热管通过功率控制器18控制恒定功率加热，初始加热功率可调节。空白测试单元1和药剂测试单元2组成一组，它们使用相同水质的原水或配置水，空白测试单元的试验水中不加任何药剂作为对比，而加药测试单元的水中加入一定剂量的水处理药剂。试验前用烘箱烘干测试管，自然冷却后用万分之一天平分别秤取空白测试管和药剂测试管重量后，将测试管分别安装到测试组件上，同时开始通电加热，调节功率控制器使每个测试单元的加热功率相同。水沸腾后经过一定时间蒸发浓缩，水中的结垢物质在测试管表面结成水垢。停止加热后将测试管取下用烘箱烘干水分，干燥后分别秤取空白测试管和药剂测试管重量，空白和加药测试管重量差之比即为水处理药剂的阻垢率。为去除偶然性因素，整套装置由不少于两组测试单元构成。
实施方式实施例1锅炉水处理剂羟基亚乙基二膦酸(HEDP)阻垢性能评价。在不锈钢水槽中加入一定量的氯化钙、硫酸镁和碳酸氢钠，加水至10升，配制成一定硬度的试验用水，测试水质成分及化学指标为钙离子101.80mg/L，镁离子62.72mg/L，碳酸氢根离子154.62mg/L，硫酸根离子43.14mg/L，氯离子67.26mg/L以及酸度7.65pH，总硬度5.12mmol/L。将以上配制水分别加入到评价装置的4只补液杯中各2500毫升，其中两只补液杯中各加入浓度为20mg/L的水处理药剂HEDP为一组，作为药剂试验用水；其余两只为一组，作为空白试验用水。测试管去油脂杂质干燥后，分别用万分之一天平秤取4只测试管秤取重量，得到每两只为一组的初始平均重量G空起＝(62.1943+53.4005)/2＝57.7974(克)，G药起＝(60.2265+54.0728)/2＝57.1497(克)。将测试管分别安装到测试组件上，并将测试组件放入试验水杯中。从补液杯中补水到试验水杯中，通过液位控制器控制试验水杯中的水位到浸没测试管并保持恒定。开启本评价装置加热电源，4组加热电流均调整为0.80A，当每组蒸发完2000毫升水时停止加热，取下测试管干燥后分别秤取两组平均重量G空终＝(62.5509+53.5751)/2＝58.0630，G药终＝(60.3081+54.1793)/2＝57.2437。空白测试管增重率 加药测试管增重率 则药剂的阻垢率 实施例2锅炉水处理剂水解聚马来酸酐(HPMA)阻垢性能评价。同以上相同的水质以及操作条件和步骤，测试数据如下G空起＝(54.0664+53.3988)/2＝53.7326(克)，G药起＝(60.2274+62.1932)/2＝61.2103(克)；G空终＝(54.6434+53.7396)/2＝54.1915(克)，G药终＝(60.3838+62.3398)/2＝61.3618(克)； 则药剂的阻垢率
权利要求
1.一种常压下锅炉水处理药剂性能评价装置及其评价方法，其特征为评价装置由组成相同的空白测试单元(1)和药剂测试单元(2)组成；评价方法为将空白和加药两组测试单元分别在相同的水质和相同加热功率的条件下加热使水沸腾浓缩，产生结垢物质沉积在测试管的换热表面，测量空白和加药的测试管加热开始和结束时重量的变化，通过计算增重的方法来评价水处理药剂的阻垢性能。
2.根据权利要求1所述的评价装置，其进一步的特征为评价装置由组成相同的空白测试单元(1)和药剂测试单元(2)组成，测试单元中的测试组件(16)能够浸入到试验水杯(15)中，试验水杯中还有一组液位电极(14)连接到液位控制器(13)，控制补液杯(11)中的水加入到试验杯中；功率控制器(18)通过连接线(17)连接到测试组件(16)的加热管上。
3.根据权利要求2所述的评价装置，其测试单元进一步特征为支撑管(103)是一个内部贯通、一端封闭的管状体，测试管(102)紧贴支撑管(103)下端测试部位的外表面，通过压帽(101)、密封圈(104)、(107)旋紧固定；支撑管内部紧贴内表面测试部位放置一支加热管(105)，其内部的加热丝(106)通过填充物(108)填封固定，加热丝通过引出线(111)引出，支撑管的上端用上压帽(110)和密封垫(109)旋紧密封。
4.根据权利要求3所述的评价装置，其测试单元的测试管，进一步特征为测试管内径尺寸与支撑管(103)下端测试部位外径按机械加工动配合尺寸加工，壁厚不超过1mm。
5.根据权利要求1所述的水处理药剂性能评价方法，其进一步特征为空白和药剂测试单元(1)(2)分别使用相同的水质，将测试组件浸入到试验水杯中加热沸腾，经过一定时间蒸发浓缩后产生一定质量的结垢物质ΔG沉积在测试管的换热表面，分别称量空白和加药测试单元中测试管的加热开始和结束时的重量G空起、G空终、G药起和G药终，空白测试管增重率 加药测试管增重率 药剂的阻垢率按照 来计算评价。
全文摘要
一种常压下锅炉水处理药剂性能评价装置及其评价方法，其特征为评价装置由组成相同的空白测试单元1和药剂测试单元2组成；评价方法为将空白和加药两组测试单元分别在相同的水质和相同加热功率的条件下加热使水沸腾浓缩，产生结垢物质沉积在测试管的换热表面，测量空白和加药的测试管加热开始和结束时重量的变化，通过计算增重的方法来评价水处理药剂的阻垢性能。
文档编号G01N33/15GK1987411SQ200610130478
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者张超, 朱传俊, 武建刚, 李琳, 邵宏谦, 白莹 申请人:天津化工研究设计院