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[海外]活性添加劑：鋁制鍋爐結垢和腐蝕的有效解決方案

2014-03-21 15:03:25 作者：彭冬冬譯來源：

　　由綠色科技供應商TGWT領導的一項研究顯示，通過使用高純丹寧酸，可以有效解決高效鋁制鍋爐結垢和腐蝕的問題。

　　隨著閉環加熱設備的擁有者和運營者逐步替換或更新現有系統，這些鍋爐正在變得越來越常見。與家用熱水箱一樣，這種鋁制鍋爐被廣泛地應用著。但是，其應用范圍更廣，它通常被應用在辦公大樓、醫院和學校當中。

　　從左至右：加里·施瓦茨（Gary Schwartz），首席執行官；路易斯·P·克勞蒂亞（Louis P Cloutier），首席運營官；羅杰·戈德羅（Roger Gaudreault），博士，TGWT研發與創新部副部長

　　在蒸汽鍋爐處理領域，靠著它的TG3100系列高純丹寧酸添加劑，TGWT已經樹立了一定的聲譽。如今TGWT正在開發和測試TG3300系列添加劑。最開始，這種添加劑是為了鋁制鍋爐中的鋼鐵材料而研發的。

　　麥吉爾大學中用來進行TGWT研究的電化學部門設備

　　羅杰·戈德羅是TGWT研發與創新部副部長。在去年秋天舉行的水處理技術大會上，他提交一份有關實驗測試的白皮書，里面詳盡描述了高純丹寧酸是如何做到有效保護閉環鋁制容器的。

　　純天然解決方案

　　TGWT的前身是Servivap Canada Inc.,其總部位于加拿大魁北克的朗基爾。它主要提供用于蒸汽鍋爐和熱/冷水閉環系統的水處理添加劑-高純丹寧酸產品。這些添加劑解決了許多商業應用領域的結垢問題，其應用領域包括紡紗廠和造紙廠（見“Saving Energy through Boiler Water Treatment,” IWW, Jan.-Feb., 2008“）。

　　路易斯·菲利普·克勞蒂亞是TGWT的聯合創始人和首席運營官，他這樣說道：高純丹寧酸是近50年以來鍋爐水處理領域僅有的幾項重大進步之一。另外，他還強調，大多數的水處理公司所提供的產品都含有相同的化學成分：亞硫酸鹽、高分子、磷酸鹽、膦酸酯以及胺。唯一不同的僅僅是產品所屬品牌。每種品牌的產品在某一特定應用領域都是高效的，但是又都有一定的限制因素。

　　與硬質化學品相比，高純丹寧酸具有一系列優勢。它們是可再生的、無毒、不易燃且可以自動生物降解。它們形成了一種動態的、均勻的、鐵和（或）鋁-丹寧酸鹽薄膜，可以有效地防止金屬表面被腐蝕。早在19世紀，人們就已經得到了未純化的丹寧酸。但是，天然雜質的存在限制了它們的效用。在這種情況下，TGWT克服了提純過程中的技術挑戰，成功地從樹皮中提取出了高純丹寧酸。

　　相關研究顯示，這種方法改變了分子在一定壓力和溫度下的反應方式，強化了丹寧酸作為去氧劑和作為修復水中不穩定硬度的媒介的效用。此外，TGWT改進了它的產品線，以生產出適合于北美市場的產品。在歐洲，水的價格更貴，工業用戶通常會對其進行更好的機械前處理。

　　用戶反饋

　　鮑勃·蓋姆斯是惠靈克利雅水資源管理公司的負責人，同時他也是TGWT在美國的20家經銷商之一。在他推廣高純丹寧酸產品的兩年時間里，他看到過該產品成功應用在鋼鐵鍋爐上的案例。蓋姆斯這樣說道：在用丹寧酸處理前，他其中一個客戶的蒸汽鍋爐的結垢達到了0.25英寸。在使用處理液六個月后，鍋爐里的結垢基本上已經消失了。最近的一次檢查顯示現在已經只剩下純金屬了。

　　蓋姆斯補充道：他的另外一個客戶決定在他的新鍋爐中使用高純丹寧酸。”他們的工程師說他們希望鍋爐的效率能夠達到82-85%.但是自從鍋爐被加熱后，在整個過程中其效率一直保持在92%“,他說道。在該產品被應用了一年之后，當地的天然氣分銷公司聯系了我們的客戶。他們說得很直白，要求檢查相關儀表。因為該客戶的天然氣使用量下降了25%.

　　根據蓋姆斯的說法，高純丹寧酸創造了一個更加干燥且質量有所改進的蒸汽質量，從而更加有利于進行熱傳遞。”我想這和丹寧酸對表面張力所造成的影響有很大關系“,他說道。”它改變了表面張力，從而使得鍋爐中的水不會進行太劇烈的噴發。最終的結果就是蒸汽比以前干燥多了，其效能也得到很大的提高。“蓋姆斯還提道，高純丹寧酸是僅僅意味著更加高效且節約能源，它還是自然生成的”綠色“可降解產品。另外，他還指出，克利雅已經放棄了所有傳統的鍋爐處理液。”我們開始全面使用高純丹寧酸，且只使用這種產品 .“

　　鋁制鍋爐是潮流

　　北美鍋爐產業最近的趨勢是：鋁制高性能冷凝式鍋爐的使用量正在逐年增加。TGWT指出，與傳統碳鋼制熱水鍋爐不同，這些鋁制鍋爐需要使用不用的水處理方法。鋁制鍋爐內水的理想pH值是7-8.5.但是水接著流入幾英尺遠的碳鋼管道，而這里的理想pH值卻是10-11.這使得水處理方案變得更加復雜。

　　克勞蒂亞指出，在過去的5年里，用于更小規模的鋁制鍋爐的銷量呈指數式地增長，以致于達到了這樣的境地：在那個市場，鋁制鍋爐已經成為新安裝的或者是替換鍋爐的主流。”與傳統的鋼鐵材質鍋爐相比，它們體積更小，價格更便宜，更加高效且耗能更少“,他解釋道。但是負責設備更新的這些人并沒有注意到水處理方面以及有著不同pH值的兩種金屬所帶來的挑戰。他們并沒有意識到，將鍋爐換成鋁制的就意味著改變了一切。

　　由鋁（Al1100）特制而成的石英圓盤，其作用是在麥吉爾大學對TGWT產品進行石英晶體微量天平測試實驗

　　盡管TGWT的主要產品仍然是用于鋼鐵材質鍋爐的高純丹寧酸，該公司還是很快意識到了應用于閉環的，尤其是那些使用鋁制鍋爐的對于專業產品的需求。克勞蒂亞說道：從TGWT客戶的反饋來看，市場上有些產品可能還過得去，但有些則完全是災難性的。丹寧酸能夠提供比你在市場上能找到的任何產品都要出色的性能。

　　科學驗證

　　截至目前，TGWT的高純丹寧酸已經應用于大約50臺鍋爐。克勞蒂亞指出，戈德羅的白皮書不僅證實了TGWT在該領域所看到的好結果，而且提升了我們的相關認識，即高純丹寧酸會對鋁制鍋爐造成何種影響。

　　經TGWT的丹寧酸處理后，鋁（A11100）和低碳鋼（C1010）在一定pH條件下的而腐蝕性能

　　擁有博士學位的戈德羅與位于蒙特利的爾麥吉爾大學化學工程系的研究人員一起合作來進行相關的研究并發表科學論文。克勞蒂亞說道，大約有一千人出席了水處理技術協會的會議，而戈德羅所做的工作是如此的有趣，以致于有大約五分之一的人旁聽了他的演講。

　　該文章的摘要寫道：被許多熱水、閉環系統所應用的高性能冷凝式鍋爐通常含有大量的鋁結構組件。而對于許多水處理公司來說，用于保護鋁制構件的理想水處理技術仍然是個不小的挑戰。我們必須遵守制造商制定的關于水規格的相關規定，例如pH和化學品，以便能夠使系統中不同金屬的腐蝕速率達到最低，同時做到能夠保證制造商擔保計劃的有效性。

　　文章中梳理了金屬/水界面上的復雜性和相互作用，并且討論了所使用的不同調查方法，包括電化學腐蝕研究和石英-晶體-微量天平方法。在后一種方法中，用功耗監控來表征基于丹寧酸的保護性膜層。

　　我們已經證實，TGWT丹寧酸形成了一種保護性膜層。在pH范圍為7.0-9.0時，它能夠有效地防止鋁構件發生腐蝕，高于制造商所規定的標準（7.0-8.5）。此外，我們在鋁（pH:7-9）和低碳鋼（pH:10-11）構件上獲得了高達80%的防腐效能。對于閉環鋁/低碳鋼鍋爐系統來說，當使用基于丹寧酸的化學制品時，為了達到最好的防腐效果，理想的pH值為9或更低。

　　該文指出，TGWT研發的高純丹寧酸的吸收速度較快，且能夠在大約15分鐘內達到平衡。盡管所有的丹寧酸分子都與金屬表面緊緊連接在一起，所吸收的量在很大程度上還是由當時的pH值所決定。”但是，當pH值介于7.0到9.0之間時，它們的吸收行為有別于傳統的丹寧酸。對于防腐效能的實際應用還需進一步的調查和研究。因此，必須仔細挑選高效的丹寧酸分子“.戈德羅的研究還在繼續著。”我可以告訴你，在這篇文章發表后，我們隨后在實驗室中甚至看到了更好的結果“,他說道。