[海外]活性添加剂：铝制锅炉结垢和腐蚀的有效解决方案

2014-03-21 15:03:25 作者：彭冬冬译来源：

　　由绿色科技供应商TGWT领导的一项研究显示，通过使用高纯丹宁酸，可以有效解决高效铝制锅炉结垢和腐蚀的问题。

　　随着闭环加热设备的拥有者和运营者逐步替换或更新现有系统，这些锅炉正在变得越来越常见。与家用热水箱一样，这种铝制锅炉被广泛地应用着。但是，其应用范围更广，它通常被应用在办公大楼、医院和学校当中。

　　从左至右：加里·施瓦茨（Gary Schwartz），首席执行官；路易斯·P·克劳蒂亚（Louis P Cloutier），首席运营官；罗杰·戈德罗（Roger Gaudreault），博士，TGWT研发与创新部副部长

　　在蒸汽锅炉处理领域，靠着它的TG3100系列高纯丹宁酸添加剂，TGWT已经树立了一定的声誉。如今TGWT正在开发和测试TG3300系列添加剂。最开始，这种添加剂是为了铝制锅炉中的钢铁材料而研发的。

　　麦吉尔大学中用来进行TGWT研究的电化学部门设备

　　罗杰·戈德罗是TGWT研发与创新部副部长。在去年秋天举行的水处理技术大会上，他提交一份有关实验测试的白皮书，里面详尽描述了高纯丹宁酸是如何做到有效保护闭环铝制容器的。

　　纯天然解决方案

　　TGWT的前身是Servivap Canada Inc.,其总部位于加拿大魁北克的朗基尔。它主要提供用于蒸汽锅炉和热/冷水闭环系统的水处理添加剂-高纯丹宁酸产品。这些添加剂解决了许多商业应用领域的结垢问题，其应用领域包括纺纱厂和造纸厂（见“Saving Energy through Boiler Water Treatment,” IWW, Jan.-Feb., 2008“）。

　　路易斯·菲利普·克劳蒂亚是TGWT的联合创始人和首席运营官，他这样说道：高纯丹宁酸是近50年以来锅炉水处理领域仅有的几项重大进步之一。另外，他还强调，大多数的水处理公司所提供的产品都含有相同的化学成分：亚硫酸盐、高分子、磷酸盐、膦酸酯以及胺。唯一不同的仅仅是产品所属品牌。每种品牌的产品在某一特定应用领域都是高效的，但是又都有一定的限制因素。

　　与硬质化学品相比，高纯丹宁酸具有一系列优势。它们是可再生的、无毒、不易燃且可以自动生物降解。它们形成了一种动态的、均匀的、铁和（或）铝-丹宁酸盐薄膜，可以有效地防止金属表面被腐蚀。早在19世纪，人们就已经得到了未纯化的丹宁酸。但是，天然杂质的存在限制了它们的效用。在这种情况下，TGWT克服了提纯过程中的技术挑战，成功地从树皮中提取出了高纯丹宁酸。

　　相关研究显示，这种方法改变了分子在一定压力和温度下的反应方式，强化了丹宁酸作为去氧剂和作为修复水中不稳定硬度的媒介的效用。此外，TGWT改进了它的产品线，以生产出适合于北美市场的产品。在欧洲，水的价格更贵，工业用户通常会对其进行更好的机械前处理。

　　用户反馈

　　鲍勃·盖姆斯是惠灵克利雅水资源管理公司的负责人，同时他也是TGWT在美国的20家经销商之一。在他推广高纯丹宁酸产品的两年时间里，他看到过该产品成功应用在钢铁锅炉上的案例。盖姆斯这样说道：在用丹宁酸处理前，他其中一个客户的蒸汽锅炉的结垢达到了0.25英寸。在使用处理液六个月后，锅炉里的结垢基本上已经消失了。最近的一次检查显示现在已经只剩下纯金属了。

　　盖姆斯补充道：他的另外一个客户决定在他的新锅炉中使用高纯丹宁酸。”他们的工程师说他们希望锅炉的效率能够达到82-85%.但是自从锅炉被加热后，在整个过程中其效率一直保持在92%“,他说道。在该产品被应用了一年之后，当地的天然气分销公司联系了我们的客户。他们说得很直白，要求检查相关仪表。因为该客户的天然气使用量下降了25%.

　　根据盖姆斯的说法，高纯丹宁酸创造了一个更加干燥且质量有所改进的蒸汽质量，从而更加有利于进行热传递。”我想这和丹宁酸对表面张力所造成的影响有很大关系“,他说道。”它改变了表面张力，从而使得锅炉中的水不会进行太剧烈的喷发。最终的结果就是蒸汽比以前干燥多了，其效能也得到很大的提高。“盖姆斯还提道，高纯丹宁酸是仅仅意味着更加高效且节约能源，它还是自然生成的”绿色“可降解产品。另外，他还指出，克利雅已经放弃了所有传统的锅炉处理液。”我们开始全面使用高纯丹宁酸，且只使用这种产品 .“

　　铝制锅炉是潮流

　　北美锅炉产业最近的趋势是：铝制高性能冷凝式锅炉的使用量正在逐年增加。TGWT指出，与传统碳钢制热水锅炉不同，这些铝制锅炉需要使用不用的水处理方法。铝制锅炉内水的理想pH值是7-8.5.但是水接着流入几英尺远的碳钢管道，而这里的理想pH值却是10-11.这使得水处理方案变得更加复杂。

　　克劳蒂亚指出，在过去的5年里，用于更小规模的铝制锅炉的销量呈指数式地增长，以致于达到了这样的境地：在那个市场，铝制锅炉已经成为新安装的或者是替换锅炉的主流。”与传统的钢铁材质锅炉相比，它们体积更小，价格更便宜，更加高效且耗能更少“,他解释道。但是负责设备更新的这些人并没有注意到水处理方面以及有着不同pH值的两种金属所带来的挑战。他们并没有意识到，将锅炉换成铝制的就意味着改变了一切。

　　由铝（Al1100）特制而成的石英圆盘，其作用是在麦吉尔大学对TGWT产品进行石英晶体微量天平测试实验

　　尽管TGWT的主要产品仍然是用于钢铁材质锅炉的高纯丹宁酸，该公司还是很快意识到了应用于闭环的，尤其是那些使用铝制锅炉的对于专业产品的需求。克劳蒂亚说道：从TGWT客户的反馈来看，市场上有些产品可能还过得去，但有些则完全是灾难性的。丹宁酸能够提供比你在市场上能找到的任何产品都要出色的性能。

　　科学验证

　　截至目前，TGWT的高纯丹宁酸已经应用于大约50台锅炉。克劳蒂亚指出，戈德罗的白皮书不仅证实了TGWT在该领域所看到的好结果，而且提升了我们的相关认识，即高纯丹宁酸会对铝制锅炉造成何种影响。

　　经TGWT的丹宁酸处理后，铝（A11100）和低碳钢（C1010）在一定pH条件下的而腐蚀性能

　　拥有博士学位的戈德罗与位于蒙特利的尔麦吉尔大学化学工程系的研究人员一起合作来进行相关的研究并发表科学论文。克劳蒂亚说道，大约有一千人出席了水处理技术协会的会议，而戈德罗所做的工作是如此的有趣，以致于有大约五分之一的人旁听了他的演讲。

　　该文章的摘要写道：被许多热水、闭环系统所应用的高性能冷凝式锅炉通常含有大量的铝结构组件。而对于许多水处理公司来说，用于保护铝制构件的理想水处理技术仍然是个不小的挑战。我们必须遵守制造商制定的关于水规格的相关规定，例如pH和化学品，以便能够使系统中不同金属的腐蚀速率达到最低，同时做到能够保证制造商担保计划的有效性。

　　文章中梳理了金属/水界面上的复杂性和相互作用，并且讨论了所使用的不同调查方法，包括电化学腐蚀研究和石英-晶体-微量天平方法。在后一种方法中，用功耗监控来表征基于丹宁酸的保护性膜层。

　　我们已经证实，TGWT丹宁酸形成了一种保护性膜层。在pH范围为7.0-9.0时，它能够有效地防止铝构件发生腐蚀，高于制造商所规定的标准（7.0-8.5）。此外，我们在铝（pH:7-9）和低碳钢（pH:10-11）构件上获得了高达80%的防腐效能。对于闭环铝/低碳钢锅炉系统来说，当使用基于丹宁酸的化学制品时，为了达到最好的防腐效果，理想的pH值为9或更低。

　　该文指出，TGWT研发的高纯丹宁酸的吸收速度较快，且能够在大约15分钟内达到平衡。尽管所有的丹宁酸分子都与金属表面紧紧连接在一起，所吸收的量在很大程度上还是由当时的pH值所决定。”但是，当pH值介于7.0到9.0之间时，它们的吸收行为有别于传统的丹宁酸。对于防腐效能的实际应用还需进一步的调查和研究。因此，必须仔细挑选高效的丹宁酸分子“.戈德罗的研究还在继续着。”我可以告诉你，在这篇文章发表后，我们随后在实验室中甚至看到了更好的结果“,他说道。