論HELAMIN藥劑在熱、電聯產鍋爐中的應用

施耀華（中國平煤神馬集團尼龍科技有限公司，河南 平頂山 467212）

海蘭明（HELAMIN）藥劑是一種多胺混合物，無色透明，在20°C下，PH值在12±0.5之間，比重/密度為1.05±0.05，冰點為0°C。在590°C 的水或蒸汽中性能穩定，具有良好的熱穩定性。其主要成分構成是聚胺、多羧酸酯和不穩定胺，能在高溫環境下的水和蒸汽管道中與含鐵和非亞鐵金屬表面形成分子厚的、持續和疏水性的保護膜，對金屬表面起到鈍化和保護作用。對減少鍋爐、汽機等設備管道腐蝕、結垢，穩定運行起到積極作用，目前在國內外熱電聯產鍋爐中得到很好的應用。其配方及藥品來自歐盟，在國外已有多年應用歷史，從2000年后進入我國，由于在鍋爐使用中效果良好，迅速得到廣泛應用。

在國內不少化工、化學制造單位配備鍋爐自產蒸汽，用于生產裝置使用，為降低生產成本及充分利用蒸汽的動能，多配備有發電機組，利用自發電沖減用電量，以達到節約的目的。蒸汽被換熱使用后產生的蒸汽冷凝液（CCL）大部分經過收集后返回鍋爐，做為鍋爐水重新利用。因冷凝液在運輸過程中，由于輸送管線的沖刷及腐蝕作用，會產生一定的雜質，另外也不排除部分用戶在使用蒸汽過程中，微量或少量化學產品滲漏進入CCL 系統，加上傳統爐水處理藥劑添加，這樣就會對爐水品質造成一定影響，對鍋爐及汽機的穩定運行造成隱患。為穩定運行，鍋爐一般設計有定期排污，排除冷凝液及蒸汽中的雜質。鍋爐使用海蘭明藥劑后可以對爐水指標進行調節，降低爐水中傳統藥物添加，降低操作強度，全方位保護鍋爐并提高鍋爐效率，同時還可以消除傳統爐水處理工況中存在的局限或矛盾。

1 海蘭明藥劑防護原理

在鍋爐生產過程中添加的海蘭明藥劑中含有的多胺物質，其基本成分為12 到18 個碳原子構成的長鏈烷基，這些長鏈烷基有飽和的也有不飽和的，由非極性烷基和能使烷基溶于水的基團構成，是兩性分子化合物，疏水烷基接觸的是空氣，親水基團接觸的是水。在親水性表面上的表面吸附期間，范德華力會用其疏水性脂肪鏈占據表面活性劑分子，親水性基團會始終緊貼水面，以一種薄薄的單分子膜形式擴散出去，若供應充分，在第一層上可能會形成第二層，第一層和第二層脂肪鏈會彼此篩選，氨基會顯示在外邊。通過吸附作用，親水性表面可能會變得具有疏水性（防水性），不但可以用于清潔附著性腐蝕粒子，還可以有效抑制器壁腐蝕發生。

2 鍋爐及汽輪機中常見的腐蝕種類及現象

在熱電聯產鍋爐運行中，鍋爐補充水源一般來自脫鹽水和回收的冷凝液，由省煤器加熱后進入鍋筒，被加熱成汽水混合物，經汽水分離后，飽和蒸汽通過處理進入汽輪機發電后進入蒸汽母管共后續生產裝置使用，在產生蒸汽過程中，系統基本處于高溫高壓及汽水混合流動狀態。

2.1 流動性腐蝕

在整個產生蒸汽過程中，設備及管道本體基本全過程處于高溫高壓狀態，生產工況條件對設備及管道嚴苛，加上鍋爐水略帶堿性，其中還含有微量的氧氣、二氧化碳及鹽類離子，當高溫高壓水、汽從鍋爐、汽機、管道通過時，會形成高速沖刷效應，對金屬內壁造成腐蝕，即我們通常所說的流動性腐蝕，

2.2 疲勞腐蝕

鍋爐、汽機等設備在運行過程中，高溫高壓下的工況環境，對金屬產生持續性的壓力，當達到一定條件，即達到臨界值時，會形成初始疲勞裂紋，初始疲勞裂紋在持續壓力和腐蝕環境共同作用下逐步擴展，即產生亞臨界擴展，當裂紋長度達到其臨界裂紋長度時，金屬就會難以承受外載荷，裂紋快速擴展，以至最終斷裂。

2.3 垢下腐蝕

在高溫高壓下，鍋爐水中的微量鹽類離子會在設備及管道內表面沉積，形成垢層或沉積水渣。在水垢或水渣下金屬會出現腐蝕現象。這種現象多發生在鍋筒及渦輪機葉片或渦輪盤中，腐蝕嚴重時會造成開裂現象。

3 海蘭明藥劑加入后使用效果

3.1 提高鍋爐、汽機設備的運行穩定性

通常蒸汽中二氧化硅含量持續超標將引起鍋爐過熱器、汽輪機等設備發生積鹽問題，并導致失效或者降低效率問題，嚴重時導致事故發生。經過海蘭明水藥劑處理的鍋爐水能大幅降低發生蒸汽中的二氧化硅含量，具有在運行中清除汽輪機積鹽的功能，能防止過熱器發生新的積鹽，也能夠清除過熱器已經存在的積鹽，保持設備的穩定運行。

3.2 增強設備及管道的抗腐蝕能力

海蘭明水處理劑加入鍋爐水后，會在設備及管道內壁形成一層保護薄膜，加上其含有的有機物能夠消耗鍋爐水中溶解的微量氧氣和二氧化碳，相比傳統藥劑具有更強的PH緩沖能力，能充分保持爐水PH 穩定，并提高堿性條件下對金屬腐蝕的防范能力。加上藥劑對難溶鹽的溶限作用、晶格扭曲作用及分散作用，能大幅度降低流動性腐蝕及垢下腐蝕。且不會使金屬表面開裂，從多家使用單位使用前后對比的照片看，有效降低了金屬的腐蝕現象。

3.3 大幅度增強設備及管道的防垢能力

海蘭明水處理劑是有機成份，不存在鹽類離子，該藥劑投放后，可以不再使用磷酸鹽和氨物質處理水質，從而大幅度降低了鍋爐水中的雜質，加上藥劑中的有機聚合物具有較強的扭曲或重構晶格能力，以及所具有分散效應和溶限效應，使鍋爐水中的沉積物保持分散懸浮狀態，避免與器壁接觸，從而大大增強了其防垢能力。

3.4 綜合提升爐水指標，大幅度降低鍋爐排污

鍋爐運行一般是通過投加磷酸鹽、苛性鈉、氨來控制穩定爐水指標，由于該類藥劑投放量較大，容易造成爐水控制指標波動、鍋爐運行不穩定，爐水排污量大現象。海蘭明藥劑做為高分子有機物，呈微弱的負電性，其微量的添加，在不增加爐水電導率前提下，能實現更高的爐水濃縮倍率。從筆者單位定期排污操作的頻率上看，加藥后的操作次數是加藥前的1/25，甚至更低；從連續排污的持續時間看，加藥后的排污量僅為是加藥前的十分之一甚至更低。

3.5 經濟效益顯著

筆者所在單位鍋爐是熱電聯產性質，規格是3 臺260 噸鍋爐，兩開一備，最初開車時，通過傳統藥物控制爐水指標。現通過添加海蘭明藥劑來控制爐水指標，傳統爐水藥劑基本不再添加，從傳統藥劑費用、排污費用與海蘭明藥劑使用費用對比，綜合效益測算每年大約可以節省資金300萬元。

4 結語

海蘭明做為成熟的鍋爐添加藥劑，其使用機理是基于成膜胺理論，國外起步較早，相關的理論及產品相對成熟，國內關于該理論的研究起步較晚，所以關于成膜胺的產品應用范圍較小，該藥劑進入中國市場后，其優異的防護性能，在熱電聯產鍋爐應用中迅速得到廣大用戶的認可，不少國內的研究機構也曾針對性進行技術研究和開發，受制于專利保護及分析方法所限，現階段還沒有大的突破。相信隨著經濟的發展，化工或化學生產單位熱電聯產性質的企業增多，鍋爐、汽機使用單位的增加，該類型藥劑在國內的使用量會逐年增大，突破技術壁壘，實現國產化，降低使用成本，必將會給企業帶來更好的經濟和社會效益。