成膜胺緩蝕劑在燃?xì)忮仩t尾部節(jié)能器中防腐效果研究

張文華

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院， 新疆 烏魯木齊 830011）

近年來(lái)，為了治理大氣污染、改善空氣質(zhì)量，響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召，很多城市建成區(qū)積極推進(jìn)工業(yè)鍋爐”煤改氣”工程。隨著燃?xì)忮仩t的運(yùn)行，鍋爐尾部煙道煙氣凝結(jié)水的腐蝕問(wèn)題日益凸顯。

天然氣經(jīng)過(guò)燃燒后產(chǎn)生的主要成分為：水、二氧化碳、硫的氧化物、氮氧化物及過(guò)?？諝狻Ｋ谋壤?0%～60%，其它以二氧化碳為主的酸性氣體能夠溶解到水中。當(dāng)尾部煙氣經(jīng)過(guò)多次冷卻后，其溫度低于煙氣的露點(diǎn)時(shí)凝結(jié)速度會(huì)很快，從而在尾部設(shè)備中產(chǎn)生大量凝結(jié)水。此時(shí)酸性氣體的溶解速度大幅度提高，使得冷凝水呈較強(qiáng)的酸性，造成尾部節(jié)能器等腐蝕破壞，甚至穿孔滲漏，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

成膜胺作為一種水介質(zhì)緩蝕劑在液相中使用，相關(guān)文獻(xiàn)中有較為全面的報(bào)道和應(yīng)用成果[1-3]，然而應(yīng)用在燃?xì)忮仩t的尾部煙道防腐上，這種屬于氣/液雙項(xiàng)界面、介質(zhì)處于不穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)的特殊環(huán)境的可行性研究少有報(bào)道。

本文對(duì)成膜胺緩蝕劑在燃?xì)忮仩t尾部煙氣凝結(jié)水腐蝕中的應(yīng)用進(jìn)行研究，獲得了較為滿意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 緩蝕劑的選擇

燃?xì)忮仩t節(jié)能器設(shè)備組件以黑色金屬為主，中間有合金鋼。金屬不是長(zhǎng)期浸泡在介質(zhì)中，主要做為冷凝水凝結(jié)中心和匯集流動(dòng)通道。環(huán)境溫度40～90℃，介質(zhì)pH值在2～6之間，腐蝕性質(zhì)屬于酸性介質(zhì)中的化學(xué)腐蝕加部分電化學(xué)腐蝕。由此特點(diǎn)，必須選擇能夠在酸性介質(zhì)中使用，具有良好的水溶性且具有金屬親和能力的成膜類緩蝕劑。

已研究作為酸性介質(zhì)緩蝕劑的有機(jī)化合物有醛、炔醇、有機(jī)酸等含碳?xì)溲醯幕衔?；吡啶、喹啉、有機(jī)胺、苯胺、哌啶、吡咯烷、嘧啶、硬脂酰胺等含氮的有機(jī)化合物；含硫的有機(jī)化合物；含磷的有機(jī)化合物等[4]。

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，選擇了吸附膜型緩蝕劑十八胺做為主要藥劑進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)介紹十八胺在400～450℃時(shí)形成的保護(hù)膜最為致密，其它溫度條件時(shí)效果會(huì)遞減[5]，由此選擇了1#pH調(diào)節(jié)劑、2#成膜促進(jìn)劑、3#穩(wěn)定劑做為輔助試劑來(lái)提高單一組分的成膜效果。

1.2 成膜胺防腐機(jī)理

十八胺分子中的親水基團(tuán)為-NH2，親油基團(tuán)為烷基。在鍋爐節(jié)能器煙氣側(cè)水汽系統(tǒng)中，烷基向外，氨基則向內(nèi)吸附排列在金屬表面形成一層吸附膜。吸附膜中的烷基具有憎水性，從而阻止冷凝水中的酸性物質(zhì)和金屬接觸，起到防止金屬腐蝕的目的。

1.3 加藥裝置

采用高壓往復(fù)泵做為動(dòng)力，選擇進(jìn)口噴射頭來(lái)加藥，使藥劑成為霧狀隨蒸汽流進(jìn)入設(shè)備，隨水蒸氣冷凝吸附到金屬表面，從而使緩蝕劑與金屬形成最大接觸面積。加藥裝置如圖1。

圖1 冷凝器加藥裝置

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

選擇市區(qū)某鍋爐房同一型號(hào)具有相同工況和運(yùn)行參數(shù)的兩臺(tái)4噸鍋爐，一臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加藥，另一臺(tái)作為空白試驗(yàn)進(jìn)行比對(duì)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)對(duì)節(jié)能器煙氣冷凝水的pH值、總可溶性鐵含量指標(biāo)的測(cè)定，來(lái)準(zhǔn)確衡量實(shí)驗(yàn)效果及對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。

2 結(jié)果與討論

2.1 緩蝕劑濃度

緩蝕劑一般多用于封閉和循環(huán)的體系中，而鍋爐尾部節(jié)能器煙氣側(cè)則是流通系，所以緩蝕劑的及時(shí)補(bǔ)充及恒定濃度的確定尤為關(guān)鍵。按照1m3天然氣完全燃燒后產(chǎn)生1.6kg水計(jì)算，加藥量=天燃?xì)饬俊?.6×0.02L，初步計(jì)算加藥量，再結(jié)合緩蝕劑有效緩蝕作用的pH范圍（7.5～8.2），調(diào)整至最佳加藥量。

2.2 加藥試驗(yàn)比對(duì)

對(duì)1#鍋爐尾部煙氣進(jìn)行加藥，2#鍋爐作為空白，連續(xù)測(cè)試7天，分別從節(jié)能器煙氣冷凝水的pH值、總可溶性鐵含量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)效果。由圖2可知，未加藥的煙氣冷凝水pH值為2～4，節(jié)能器金屬在此pH范圍冷凝水的接觸下，會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕；而加藥后煙氣冷凝水pH值在8左右，此pH范圍內(nèi)緩蝕劑緩蝕效率較高，防腐效果好。從圖3煙氣冷凝水中總可溶性鐵含量也可得到很好的驗(yàn)證，未加藥的2#鍋爐尾部煙氣冷凝水中總可溶性鐵含量為200～420mg/L，而加藥1#爐尾部煙氣冷凝水中總可溶性鐵含量幾乎為0。

圖2 1#與2#鍋爐煙氣冷凝水pH值

圖3 1#與2#鍋爐煙氣冷凝水總可溶性鐵含量

3 結(jié)論

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可知，十八胺復(fù)配緩蝕劑于燃?xì)忮仩t尾部節(jié)能裝置加藥后，煙氣冷凝水的pH值升高、總可溶性鐵含量大幅度降低，成膜胺緩釋效率高，防腐效果明顯，具有很好的應(yīng)用價(jià)值及前景。