智能加藥系統(tǒng)的開發(fā)-3xcb

科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項目

驗收總結(jié)報告

項目名稱：電廠鍋爐新型環(huán)保清洗鈍化技術(shù)及智能加藥系統(tǒng)的開發(fā)千秋雪環(huán)?？萍贾饕獌?nèi)容項目概況

項目技術(shù)創(chuàng)新點項目的關(guān)鍵問題試驗研究

項目實施進度與合同指標完成情況經(jīng)濟指標完成情況項目實施前后企業(yè)的發(fā)展變化情況千秋雪環(huán)?？萍家弧㈨椖扛艣r

千秋雪環(huán)?？萍急本┣镅┉h(huán)?？萍加邢薰?/p>

《電廠鍋爐新型環(huán)保清洗鈍化技術(shù)及智能加藥系統(tǒng)的開發(fā)》項目于2006年10月獲中小企業(yè)科技創(chuàng)新基金管理中心的立項批準，國家科技部創(chuàng)新基金的無償資助和北京市科學技術(shù)委員會配套資金的支持，同時得到了各級領(lǐng)導的支持和關(guān)懷，項目進展順利。按期完成了各項技術(shù)指標和經(jīng)濟目標。千秋雪環(huán)保科技

鍋爐環(huán)保清洗鈍化技術(shù)及裝置是以金屬晶格成膜-電化學偶合技術(shù)與計算機智能控制技術(shù)和機電一體化技術(shù)及傳感技術(shù)為核心綜合集成創(chuàng)新。實現(xiàn)了應用基礎(chǔ)研究-應用工藝及先進的加藥自控設(shè)備的完美結(jié)合，是將高新技術(shù)應用于能源領(lǐng)域（大型發(fā)電設(shè)備清洗鈍化）的成功實例。

助鈍化劑GD-LP--1是實現(xiàn)環(huán)保清洗鈍化的核心技術(shù)，其功能在于抑制H2O2分解，調(diào)節(jié)鈍化速率，使鈍化膜顆粒細小，膜致密，防腐蝕效果優(yōu)于傳統(tǒng)的亞硝酸鈉鈍化技術(shù)。

智能加藥裝置的技術(shù)核心是內(nèi)置專有軟件，采用了經(jīng)理論推導和經(jīng)實驗驗證的數(shù)學模型和計算機智能控制技術(shù)，解決了其它技術(shù)不能解決的“時間滯后”難題。該專有軟件的開發(fā)標志著H2O2鍋爐環(huán)保清洗鈍化技術(shù)真正成熟和能滿足市場實際應用的要求。

應用領(lǐng)域：電力、石油化工、冶金、藥品、食品、酒店等。

技術(shù)及應用

千秋雪環(huán)?？萍?/p>

本項目是要從源頭上解決污染問題，研制無污染鈍化劑配方和精確的智能加藥系統(tǒng)，開發(fā)了無污染清洗鈍化新工藝。與亞硝酸鈉鈍化技術(shù)相比有如下優(yōu)點:

①無污水排放

②容易實現(xiàn)全自動控制

③不會因檢修而停機

④鈍化溫度低

⑤鈍化效果好

⑥運行費用低

⑦廠房面積小千秋雪環(huán)?？萍?/p>

本項目始發(fā)于2006年６月，通過對國外類似產(chǎn)品進行大量調(diào)研，2006年12月完成了鈍化劑配方及試驗室掛片的試驗，2007年4月完成了電廠鍋爐鈍化的模擬試驗，2008年6月完成了智能加藥裝置的設(shè)計和研制，2008年12月完成了電廠鍋爐的鈍化與加藥系統(tǒng)組合的現(xiàn)場試驗。

2008年6月已成功研制出120L/h的智能加藥系統(tǒng)裝置，得到了一系列的相關(guān)參數(shù)，完成了<<一種鍋爐用環(huán)保型鈍化液及其制備方法>>發(fā)明專利的申請。項目基本上達到了預期的效果。

千秋雪環(huán)?？萍级?、項目技術(shù)創(chuàng)新點

千秋雪環(huán)?？萍?/p>

在電廠鍋爐清洗鈍化技術(shù)中，從源頭上解決污染問題，研制無污染鈍化劑配方和精確的智能加藥系統(tǒng)，開發(fā)了無污染清洗鈍化新工藝。該工藝鈍化溫度低、鈍化時間短、鈍化效果好，有效地解決了上述的問題。這樣就不會帶來任何與環(huán)境及人身安全有關(guān)的問題，也就根本上解決了問題，可以徹底消除人們的顧慮。達到預期的目的。

千秋雪環(huán)?？萍?、采用鈍化劑技術(shù)，應用胺類物質(zhì)的吸附、嵌鑲等金屬晶格成膜-電化學偶合作用，使防腐蝕效果優(yōu)于所有的傳統(tǒng)技術(shù)。

單一的過氧化體系中形成的鈍化膜較粗糙，耐腐蝕性較差，而加入助鈍化劑GD-LP-1后，可以調(diào)節(jié)鈍化反應的速度、抑制H2O2的分解。另外，助鈍化劑中的有機胺可能通過吸附、嵌鑲等金屬晶格成膜-電化學偶合作用，進一步完善過氧化氫鈍化膜的組成，從而形成完整致密的保護膜層，更有效的防止腐蝕的發(fā)生與發(fā)展，使防腐蝕效果優(yōu)于所有的傳統(tǒng)技術(shù)。第三，該技術(shù)可以止常規(guī)技術(shù)易出現(xiàn)的“二次鍍銅”問題，通過在金屬表面形成致密的單分子保護膜，而這種單分子膜不會在垢的表面形成，獨一無二的緩蝕、激活技術(shù)很好地解決了工業(yè)清洗中除垢和防腐難以同時兼顧的矛盾，不改變金屬原有的晶格結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生任何滲氫及氫脆現(xiàn)象，操作簡單、安全。

千秋雪環(huán)?？萍?、研制專用計算機軟件，解決了常規(guī)自動加藥系統(tǒng)存在“時間滯后”難題；研制機電一體化專用工藝設(shè)備，在大型鍋爐清洗鈍化環(huán)節(jié)上，實現(xiàn)了真正意義上的清潔生產(chǎn)工藝，填補了國內(nèi)空白。采用機電一體化技術(shù)及傳感技術(shù)把在線中文智能儀表檢測與智能PID調(diào)節(jié)、安全閥自動保護、變頻調(diào)速、可靠的液壓隔膜計量泵、加藥箱自動加熱、計算機模糊控制人工智能等技術(shù)有機地結(jié)合和應用，從而產(chǎn)生了一種全新概念的智能加藥裝置，在大型鍋爐清洗鈍化上實現(xiàn)了天毒、無損鈍化和鈍化液的無污染排放，即實現(xiàn)了真正意義上的清潔生產(chǎn)工藝，填補了國內(nèi)空白。千秋雪環(huán)保科技三、項目的關(guān)鍵問題

1、清洗鈍化劑的選擇及配方

研制一種以過氧化氫為主的復合型鈍化液，用于電力企業(yè)鍋爐鈍化。技術(shù)關(guān)鍵：通過加入合適的添加劑，調(diào)節(jié)過氧化氫的反應速度，控制鈍化膜的生長速度，增加膜的致密性和耐蝕性。另外，過氧化氫在酸洗狀態(tài)下易分解，必須抑制某些催化過氧化氫分解的因素。

千秋雪環(huán)?？萍?、鍋爐加藥裝置的智能自動化①爐水實際控制標準的制定與校核；②爐水pH值的預測，包括爐水的氨、爐水的有機物、及其他雜質(zhì)對其pH值的影響；③爐水實際緩沖容量的計算與應用，主要考慮凝汽器管泄漏對爐水品質(zhì)可能帶來的影響；④給水中的加氨量對汽輪機初凝區(qū)腐蝕過程、凝汽器空冷區(qū)銅管氨腐蝕程度的影響；⑤高溫狀態(tài)下鍋爐水汽循環(huán)中的pH值與緩沖容量的計算模型，它作為鍋爐自動智能加藥裝置控制模型，對提高控制精度與水平非常重要；⑥自動智能加藥裝置的軟硬件設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試。

千秋雪環(huán)保科技四、試驗研究

千秋雪環(huán)?？萍荚囼炑芯磕康?/p>

通過實驗室試驗與計算模型的建立，高壓釜驗證試驗（驗證計算模型），自動智能加藥裝置的研制，現(xiàn)場工業(yè)試驗，通過論證制定了多種清洗方案，隨即經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員在實驗室進行多個篩選試驗最終確定采用“羥基乙酸+甲酸”清洗工藝方案和“H2O2＋添加劑”的鈍化方案，同時積極加緊聯(lián)系清洗藥品貨源與現(xiàn)場臨時系統(tǒng)的安裝。緊接著，利用電廠的調(diào)停機會，完成了“臨時系統(tǒng)試水壓→消缺→酸洗→水沖洗→除銅→水沖洗→漂洗→鈍化”化學清洗鈍化的全過程。千秋雪環(huán)?？萍荚囼炑b置

采用標準的工業(yè)化設(shè)計流程。膜塊采用我公司和長沙理工大學與長沙電力設(shè)備廠聯(lián)合最新開發(fā)研制的HZ-1型加藥裝置膜塊，加藥系統(tǒng)加藥量120L/h，200L/h。

千秋雪環(huán)保科技試驗方法

1.過氧化氫鈍化:在一定濃度的過氧化氫溶液，加入適量穩(wěn)定劑(自制)，達規(guī)定溫度后，加入備用的標準試片，在攪拌機攪拌下進行鈍化。在鈍化結(jié)束后進行耐蝕性試驗和X光電子能譜分析。

2.耐蝕性試驗:耐鹽水試驗和耐濕熱試驗按標準方法進行。

3.X光電子能譜:AIKaX-射線(1.486ev)為激發(fā)源，功率為200W，靶電壓10.00kV，電流20mA；XPS全掃描和高分辯譜的通能為50ev，分析室壓力為10-8Mpa，倍增電壓為2.8kV。

4.三門峽電廠鍋爐清洗鈍化車間進行現(xiàn)場測試試驗。

千秋雪環(huán)?？萍冀Y(jié)果與討論

1、成膜時間與外觀

由圖1可以看出，過氧化氫濃度高，成膜時間短，鈍化膜顏色深。成膜時間延長，鈍化膜顏色加深。

千秋雪環(huán)保科技2、過氧化氫濃度對鈍化的影響

由圖2可知，過氧化氫濃度高，成膜速度快，鈍化膜耐蝕性提高。結(jié)合考慮經(jīng)濟成本，過氧化氫鈍化適宜的濃度為0.5%-1.0%。千秋雪環(huán)?？萍?、pH值對過氧化氫鈍化的影響

由表3可知，過氧化氫鈍化對pH值非常敏感。pH值過高,過氧化氫易分解，成膜效果差。pH值過低，雖然能成膜，其耐蝕性也不好。過氧化氫鈍化適宜的pH值為6.5~7.5。

千秋雪環(huán)保科技4、溫度對過氧化氫鈍化的影響

由圖4可知，溫度過高，形成的鈍化膜耐蝕性較差。溫度過低，鈍化成膜速度慢。過氧化氫鈍化適宜的溫度為25~30℃。

千秋雪環(huán)?？萍?、鈍化膜電化學行為的研究

比較圖5中曲線1和曲線3可見，在純過氧化氫鈍化體系中加入助鈍化劑GD-LP-1后，陽極極化曲線左移，鈍化區(qū)明顯增大，且鈍化膜的溶解速度變小，說明在新型復合鈍化體系中形成的鈍化膜的穩(wěn)定性較在純過氧化氫鈍化體系中形成的鈍化膜好。曲線2和曲線3很接近，表明在新型復合過氧化氫體系中形成的鈍化膜與在NaNO2鈍化體系中形成的鈍化膜的穩(wěn)定性比較接近。這一結(jié)論得到了實驗室加速腐蝕實驗和現(xiàn)場工業(yè)試驗的證明。

千秋雪環(huán)?？萍紙D5不同鈍化劑形成的鈍化膜在0.1mMNaCl水溶液中的陽極極化曲線

6、膜的表面結(jié)構(gòu)和組成

從圖6形貎看鈍化膜完整均勻致密。膜的表面有一些凹凸不平，可能是鋼樣品在酸洗過程中的腐蝕所致。膜的表面主要含F(xiàn)e及O，說明是鈍化膜的主要成分是鐵的氧化物。

從圖7由于熱膨脹的差異，鋼樣和樹脂之間產(chǎn)生了間隔（Gap）。膜的O元素分布圖顯示，在Fe的表面O分布集中，氧化膜的厚度估計在10m左右。鈍化膜致密完整沒有裂紋和其它缺陷。

千秋雪環(huán)保科技圖7新型復合過氧化氫鈍化膜的截面結(jié)構(gòu)以及元素分布

圖6新型復合過氧化氫鈍化膜的表面形貌和化學組成

7、三門峽電廠鍋爐清洗鈍化車間進行現(xiàn)場測試工藝流程：“酸洗→水沖洗→除銅→水沖洗→漂洗→鈍化”

。

日期07.3.207.3.807.3.1207.3.1507.3.20腐蝕速率（g/m2h）6.5

7.35.44.85.5腐蝕總量（g/m2）7571556548清洗效果干凈

干凈干凈干凈干凈鈍化效果銀灰色、致密、完整

銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整鈍化液毒性無無無無無給水溶氧量3ppb2ppb2ppb1.5ppb2ppb藥箱液位自動控制自動控制自動控制自動控制自動控制加藥方式自動自動自動自動自動表1

HZ-1型加藥系統(tǒng)試驗運行數(shù)據(jù)

千秋雪環(huán)?？萍急?

HZ-1型加藥系統(tǒng)試驗運行數(shù)據(jù)

千秋雪環(huán)保科技日期07.3.2507.3.2807.4.307.4.1005.7.17腐蝕速率（g/m2h）5.8

6.67.43.94.6腐蝕總量（g/m2）6654423646清洗效果干凈

干凈干凈干凈干凈鈍化效果銀灰色、致密、完整

銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整鈍化液毒性無無無無無給水溶氧量2ppb2.5ppb1.8ppb2.5ppb2ppb藥箱液位自動控制自動控制自動控制自動控制自動控制加藥方式自動自動自動自動自動表3

HZ-1型加藥系統(tǒng)試驗運行數(shù)據(jù)

千秋雪環(huán)?？萍既掌?7.4.2007.4.2507.4.2907.5.707.5.10腐蝕速率（g/m2h）5.4

4.65.24.85.2腐蝕總量（g/m2）5448514763清洗效果干凈

干凈干凈干凈干凈鈍化效果銀灰色、致密、完整

銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整鈍化液毒性無無無無無給水溶氧量3ppb3.5ppb2.8ppb2ppb1.5ppb藥箱液位自動控制自動控制自動控制自動控制自動控制加藥方式自動自動自動自動自動表4

HZ-1型加藥系統(tǒng)試驗運行數(shù)據(jù)

千秋雪環(huán)?？萍既掌?7.5.1507.5.2007.5.2407.5.2707.5.29腐蝕速率（g/m2h）4.8

5.16.44.75.1腐蝕總量（g/m2）4634624652清洗效果干凈

干凈干凈干凈干凈鈍化效果銀灰色、致密、完整

銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整銀灰色、致密、完整鈍化液毒性無無無無無給水溶氧量2.5ppb2.5ppb1.6ppb2ppb2.5ppb藥箱液位自動控制自動控制自動控制自動控制自動控制加藥方式自動自動自動自動自動

⑴鈍化效果好壞的關(guān)鍵問題是通過加入合適的添加劑，調(diào)節(jié)過氧化氫的反應速度，控制鈍化膜的生長速度，增加膜的致密性和耐蝕性。另外，過氧化氫在酸洗狀態(tài)下易分解，必須抑制某些催化過氧化氫分解的因素，只抑制H2O2的分解以達到制取優(yōu)良鈍化膜的目的。

⑵HZ-1型加藥系統(tǒng)在線中文智能儀表檢測與智能PID調(diào)節(jié)、安全閥自動保護、變頻調(diào)速、可靠的液壓隔膜計量泵、加藥箱自動加熱、計算機模糊控制人工智能等技術(shù)有機結(jié)合，對提高鍋爐的鈍化膜是十分有效。

⑶從表1—表4的數(shù)據(jù)表明，我們開發(fā)的新型環(huán)保清洗鈍化技術(shù)及智能加藥系統(tǒng)，達到了電廠鍋爐鈍化的技術(shù)標準。

千秋雪環(huán)?？萍冀Y(jié)論五、項目實施進度與合同指標完成情況

千秋雪環(huán)?？萍柬椖康膶嵤┻M度

項目立項后，按計劃：

2006.5-2006.8中試的前期準備及調(diào)研、前期研究成果深化任務；計劃完成購買原料、生產(chǎn)設(shè)備，建設(shè)相關(guān)水電配套設(shè)施，建造實驗臺等基礎(chǔ)建設(shè)工作以及消化科研成果，利用已有的清洗鈍化劑和樣機在電廠進行中試，再取得必要試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進行必要的深層調(diào)研和結(jié)構(gòu)方案的分析與設(shè)計

。

千秋雪環(huán)?？萍?006.9-2007.2在電廠進行清洗鈍化試驗的基礎(chǔ)上。根據(jù)試驗中暴露的問題，完善、改進，并制造一套新型中試樣系統(tǒng)，繼續(xù)在電廠進行清洗鈍化試驗。這一任務的目標應為完成安裝調(diào)試及購置檢測設(shè)備和其他設(shè)備，制定相關(guān)中試生產(chǎn)制度等工作，并在完善試驗裝備的基礎(chǔ)上，形成中試大綱和規(guī)范完成中間試驗以保證試驗結(jié)果符合設(shè)計參數(shù)和有關(guān)標準規(guī)定

。

千秋雪環(huán)?？萍?/p>

(2007.3---2007.10)優(yōu)化前兩階段試驗參數(shù)，為預計的樣板工程設(shè)計制造3臺系統(tǒng)設(shè)備，這一階段為小批量生產(chǎn)進行的工藝文件和工藝設(shè)備，并為大量生產(chǎn)作前期技術(shù)準備。這一任務的目標；一是形成試生產(chǎn)的正式生產(chǎn)的指導性文件-工藝文件。二是設(shè)計、制造和安裝調(diào)試基礎(chǔ)工藝裝備，包括設(shè)計加工，全套工具、量具的設(shè)計制造，生產(chǎn)流程規(guī)劃，成組技術(shù)形成，程序編制并進行藥劑與系統(tǒng)產(chǎn)品試驗，工業(yè)試驗，達到現(xiàn)場安裝、運行。

千秋雪環(huán)保科技2007.11-2008.5在中試的基礎(chǔ)上，對該技術(shù)和設(shè)備進行鑒定，同時準備生產(chǎn)型產(chǎn)品圖紙、技術(shù)資料，在一些行業(yè)試銷該產(chǎn)品。2006年10月獲鍋爐清洗許可證

2008年6月申請發(fā)明專利，目前已經(jīng)收到專利受理通知書。

千秋雪環(huán)?？萍伎傮w目標完成情況

類別合同規(guī)定實際完成完成比例%1新增投資總額300萬元338.58萬元112%2完成時達到的階段規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)100%3年生產(chǎn)能力30-50套/年30-50套/年100%4企業(yè)資產(chǎn)規(guī)模1000萬元373.6萬元37%5企業(yè)人員總數(shù)30人30人100%6新增就業(yè)人數(shù)12人12人100%千秋雪環(huán)保科技六、經(jīng)濟指標

經(jīng)濟目標完成情況

類別合同規(guī)定實際完成完成比例%1銷售收入364萬元310.6萬元85.3%2凈利潤147萬元46萬元31.3%3繳稅總額71萬元58.2萬元82%千秋雪環(huán)?？萍籍a(chǎn)品在執(zhí)行期內(nèi)的已簽定的合同：

甲方合同金額（萬元）已支(萬元)項目的進展情況1青島遠洋大亞物流有限公司17.256.9調(diào)試2安徽信昊紡織有限公司25+2330待調(diào)試3山東淄博朗滌化工有限公司8016設(shè)備加工生產(chǎn)4北京國環(huán)萊茵環(huán)境工程公司3512設(shè)備加工生產(chǎn)5綿陽綠洲超微技術(shù)有限公司3616設(shè)備加工生產(chǎn)6上海燕達建設(shè)有限公司235208安裝調(diào)試7維爾利環(huán)境工程(常州)有限公司257.8設(shè)備安裝調(diào)試合計476.25296.7

上述項目在執(zhí)行過程中，由于原材料漲價和人工費用增加等種種原因未能在基金項目的執(zhí)行期內(nèi)完成，項目未能結(jié)算，僅有部分預結(jié)算，因此，利潤和稅指標未能完成。

千秋雪環(huán)?？萍技夹g(shù)，質(zhì)量指標完成情況

類別合同規(guī)定實際完成完成比例%1腐蝕速率

≤

10g/m2h4.28g/m2h100%2腐蝕總量≤120g/m235.15g/m2100%3清洗效果清洗干凈無殘留物清洗干凈無殘留物100%4鈍化效果銀灰色、致密、完整的鈍化膜

銀灰色、致密、完整的鈍化膜

100%5鈍化液毒性無毒無毒100%6給水溶氧量2ppb2ppb100%7配置稀鈍化劑自動自動100%8藥箱液位自動自動100%9加藥方式自動自動100%10過氧化氫鈍化應用技術(shù)

專利發(fā)明專利受理11許可證鍋爐行業(yè)清洗許可證鍋爐行業(yè)清洗許可證完成千秋雪環(huán)保科技

設(shè)備的技術(shù)指標由湖南省分析測試中心檢驗報告XXX號，檢測結(jié)果參見附件。產(chǎn)品的技術(shù)指標由國內(nèi)權(quán)威單位XXX檢測報告(檢)字第193號檢測結(jié)果XXX參見附件。產(chǎn)品的用戶報告表明本項目的產(chǎn)品使用，達到用戶的標準要求，性能穩(wěn)定，操作管理方便。具體情況參見附件。

千秋雪環(huán)?？萍计摺㈨椖繉嵤┣昂笃?/p>