智能加药系统的开发-3xcb

科技型中小企业技术创新基金项目

验收总结报告

项目名称：电厂锅炉新型环保清洗钝化技术及智能加药系统的开发千秋雪环保科技主要内容项目概况

项目技术创新点项目的关键问题试验研究

项目实施进度与合同指标完成情况经济指标完成情况项目实施前后企业的发展变化情况千秋雪环保科技一、项目概况

千秋雪环保科技北京千秋雪环保科技有限公司

《电厂锅炉新型环保清洗钝化技术及智能加药系统的开发》项目于2006年10月获中小企业科技创新基金管理中心的立项批准，国家科技部创新基金的无偿资助和北京市科学技术委员会配套资金的支持，同时得到了各级领导的支持和关怀，项目进展顺利。按期完成了各项技术指标和经济目标。千秋雪环保科技

锅炉环保清洗钝化技术及装置是以金属晶格成膜-电化学偶合技术与计算机智能控制技术和机电一体化技术及传感技术为核心综合集成创新。实现了应用基础研究-应用工艺及先进的加药自控设备的完美结合，是将高新技术应用于能源领域（大型发电设备清洗钝化）的成功实例。

助钝化剂GD-LP--1是实现环保清洗钝化的核心技术，其功能在于抑制H2O2分解，调节钝化速率，使钝化膜颗粒细小，膜致密，防腐蚀效果优于传统的亚硝酸钠钝化技术。

智能加药装置的技术核心是内置专有软件，采用了经理论推导和经实验验证的数学模型和计算机智能控制技术，解决了其它技术不能解决的“时间滞后”难题。该专有软件的开发标志着H2O2锅炉环保清洗钝化技术真正成熟和能满足市场实际应用的要求。

应用领域：电力、石油化工、冶金、药品、食品、酒店等。

技术及应用

千秋雪环保科技

本项目是要从源头上解决污染问题，研制无污染钝化剂配方和精确的智能加药系统，开发了无污染清洗钝化新工艺。与亚硝酸钠钝化技术相比有如下优点:

①无污水排放

②容易实现全自动控制

③不会因检修而停机

④钝化温度低

⑤钝化效果好

⑥运行费用低

⑦厂房面积小千秋雪环保科技

本项目始发于2006年６月，通过对国外类似产品进行大量调研，2006年12月完成了钝化剂配方及试验室挂片的试验，2007年4月完成了电厂锅炉钝化的模拟试验，2008年6月完成了智能加药装置的设计和研制，2008年12月完成了电厂锅炉的钝化与加药系统组合的现场试验。

2008年6月已成功研制出120L/h的智能加药系统装置，得到了一系列的相关参数，完成了<<一种锅炉用环保型钝化液及其制备方法>>发明专利的申请。项目基本上达到了预期的效果。

千秋雪环保科技二、项目技术创新点

千秋雪环保科技

在电厂锅炉清洗钝化技术中，从源头上解决污染问题，研制无污染钝化剂配方和精确的智能加药系统，开发了无污染清洗钝化新工艺。该工艺钝化温度低、钝化时间短、钝化效果好，有效地解决了上述的问题。这样就不会带来任何与环境及人身安全有关的问题，也就根本上解决了问题，可以彻底消除人们的顾虑。达到预期的目的。

千秋雪环保科技1、采用钝化剂技术，应用胺类物质的吸附、嵌镶等金属晶格成膜-电化学偶合作用，使防腐蚀效果优于所有的传统技术。

单一的过氧化体系中形成的钝化膜较粗糙，耐腐蚀性较差，而加入助钝化剂GD-LP-1后，可以调节钝化反应的速度、抑制H2O2的分解。另外，助钝化剂中的有机胺可能通过吸附、嵌镶等金属晶格成膜-电化学偶合作用，进一步完善过氧化氢钝化膜的组成，从而形成完整致密的保护膜层，更有效的防止腐蚀的发生与发展，使防腐蚀效果优于所有的传统技术。第三，该技术可以止常规技术易出现的“二次镀铜”问题，通过在金属表面形成致密的单分子保护膜，而这种单分子膜不会在垢的表面形成，独一无二的缓蚀、激活技术很好地解决了工业清洗中除垢和防腐难以同时兼顾的矛盾，不改变金属原有的晶格结构，不产生任何渗氢及氢脆现象，操作简单、安全。

千秋雪环保科技2、研制专用计算机软件，解决了常规自动加药系统存在“时间滞后”难题；研制机电一体化专用工艺设备，在大型锅炉清洗钝化环节上，实现了真正意义上的清洁生产工艺，填补了国内空白。采用机电一体化技术及传感技术把在线中文智能仪表检测与智能PID调节、安全阀自动保护、变频调速、可靠的液压隔膜计量泵、加药箱自动加热、计算机模糊控制人工智能等技术有机地结合和应用，从而产生了一种全新概念的智能加药装置，在大型锅炉清洗钝化上实现了天毒、无损钝化和钝化液的无污染排放，即实现了真正意义上的清洁生产工艺，填补了国内空白。千秋雪环保科技三、项目的关键问题

1、清洗钝化剂的选择及配方

研制一种以过氧化氢为主的复合型钝化液，用于电力企业锅炉钝化。技术关键：通过加入合适的添加剂，调节过氧化氢的反应速度，控制钝化膜的生长速度，增加膜的致密性和耐蚀性。另外，过氧化氢在酸洗状态下易分解，必须抑制某些催化过氧化氢分解的因素。

千秋雪环保科技2、锅炉加药装置的智能自动化①炉水实际控制标准的制定与校核；②炉水pH值的预测，包括炉水的氨、炉水的有机物、及其他杂质对其pH值的影响；③炉水实际缓冲容量的计算与应用，主要考虑凝汽器管泄漏对炉水品质可能带来的影响；④给水中的加氨量对汽轮机初凝区腐蚀过程、凝汽器空冷区铜管氨腐蚀程度的影响；⑤高温状态下锅炉水汽循环中的pH值与缓冲容量的计算模型，它作为锅炉自动智能加药装置控制模型，对提高控制精度与水平非常重要；⑥自动智能加药装置的软硬件设计、制造、安装、调试。

千秋雪环保科技四、试验研究

千秋雪环保科技试验研究目的

通过实验室试验与计算模型的建立，高压釜验证试验（验证计算模型），自动智能加药装置的研制，现场工业试验，通过论证制定了多种清洗方案，随即经专业技术人员在实验室进行多个筛选试验最终确定采用“羟基乙酸+甲酸”清洗工艺方案和“H2O2＋添加剂”的钝化方案，同时积极加紧联系清洗药品货源与现场临时系统的安装。紧接着，利用电厂的调停机会，完成了“临时系统试水压→消缺→酸洗→水冲洗→除铜→水冲洗→漂洗→钝化”化学清洗钝化的全过程。千秋雪环保科技试验装置

采用标准的工业化设计流程。膜块采用我公司和长沙理工大学与长沙电力设备厂联合最新开发研制的HZ-1型加药装置膜块，加药系统加药量120L/h，200L/h。

千秋雪环保科技试验方法

1.过氧化氢钝化:在一定浓度的过氧化氢溶液，加入适量稳定剂(自制)，达规定温度后，加入备用的标准试片，在搅拌机搅拌下进行钝化。在钝化结束后进行耐蚀性试验和X光电子能谱分析。

2.耐蚀性试验:耐盐水试验和耐湿热试验按标准方法进行。

3.X光电子能谱:AIKaX-射线(1.486ev)为激发源，功率为200W，靶电压10.00kV，电流20mA；XPS全扫描和高分辩谱的通能为50ev，分析室压力为10-8Mpa，倍增电压为2.8kV。

4.三门峡电厂锅炉清洗钝化车间进行现场测试试验。

千秋雪环保科技结果与讨论

1、成膜时间与外观

由图1可以看出，过氧化氢浓度高，成膜时间短，钝化膜颜色深。成膜时间延长，钝化膜颜色加深。

千秋雪环保科技2、过氧化氢浓度对钝化的影响

由图2可知，过氧化氢浓度高，成膜速度快，钝化膜耐蚀性提高。结合考虑经济成本，过氧化氢钝化适宜的浓度为0.5%-1.0%。千秋雪环保科技3、pH值对过氧化氢钝化的影响

由表3可知，过氧化氢钝化对pH值非常敏感。pH值过高,过氧化氢易分解，成膜效果差。pH值过低，虽然能成膜，其耐蚀性也不好。过氧化氢钝化适宜的pH值为6.5~7.5。

千秋雪环保科技4、温度对过氧化氢钝化的影响

由图4可知，温度过高，形成的钝化膜耐蚀性较差。温度过低，钝化成膜速度慢。过氧化氢钝化适宜的温度为25~30℃。

千秋雪环保科技5、钝化膜电化学行为的研究

比较图5中曲线1和曲线3可见，在纯过氧化氢钝化体系中加入助钝化剂GD-LP-1后，阳极极化曲线左移，钝化区明显增大，且钝化膜的溶解速度变小，说明在新型复合钝化体系中形成的钝化膜的稳定性较在纯过氧化氢钝化体系中形成的钝化膜好。曲线2和曲线3很接近，表明在新型复合过氧化氢体系中形成的钝化膜与在NaNO2钝化体系中形成的钝化膜的稳定性比较接近。这一结论得到了实验室加速腐蚀实验和现场工业试验的证明。

千秋雪环保科技图5不同钝化剂形成的钝化膜在0.1mMNaCl水溶液中的阳极极化曲线

6、膜的表面结构和组成

从图6形貎看钝化膜完整均匀致密。膜的表面有一些凹凸不平，可能是钢样品在酸洗过程中的腐蚀所致。膜的表面主要含Fe及O，说明是钝化膜的主要成分是铁的氧化物。

从图7由于热膨胀的差异，钢样和树脂之间产生了间隔（Gap）。膜的O元素分布图显示，在Fe的表面O分布集中，氧化膜的厚度估计在10m左右。钝化膜致密完整没有裂纹和其它缺陷。

千秋雪环保科技图7新型复合过氧化氢钝化膜的截面结构以及元素分布

图6新型复合过氧化氢钝化膜的表面形貌和化学组成

7、三门峡电厂锅炉清洗钝化车间进行现场测试工艺流程：“酸洗→水冲洗→除铜→水冲洗→漂洗→钝化”

。

日期07.3.207.3.807.3.1207.3.1507.3.20腐蚀速率（g/m2h）6.5

7.35.44.85.5腐蚀总量（g/m2）7571556548清洗效果干净

干净干净干净干净钝化效果银灰色、致密、完整

银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整钝化液毒性无无无无无给水溶氧量3ppb2ppb2ppb1.5ppb2ppb药箱液位自动控制自动控制自动控制自动控制自动控制加药方式自动自动自动自动自动表1

HZ-1型加药系统试验运行数据

千秋雪环保科技表2

HZ-1型加药系统试验运行数据

千秋雪环保科技日期07.3.2507.3.2807.4.307.4.1005.7.17腐蚀速率（g/m2h）5.8

6.67.43.94.6腐蚀总量（g/m2）6654423646清洗效果干净

干净干净干净干净钝化效果银灰色、致密、完整

银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整钝化液毒性无无无无无给水溶氧量2ppb2.5ppb1.8ppb2.5ppb2ppb药箱液位自动控制自动控制自动控制自动控制自动控制加药方式自动自动自动自动自动表3

HZ-1型加药系统试验运行数据

千秋雪环保科技日期07.4.2007.4.2507.4.2907.5.707.5.10腐蚀速率（g/m2h）5.4

4.65.24.85.2腐蚀总量（g/m2）5448514763清洗效果干净

干净干净干净干净钝化效果银灰色、致密、完整

银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整钝化液毒性无无无无无给水溶氧量3ppb3.5ppb2.8ppb2ppb1.5ppb药箱液位自动控制自动控制自动控制自动控制自动控制加药方式自动自动自动自动自动表4

HZ-1型加药系统试验运行数据

千秋雪环保科技日期07.5.1507.5.2007.5.2407.5.2707.5.29腐蚀速率（g/m2h）4.8

5.16.44.75.1腐蚀总量（g/m2）4634624652清洗效果干净

干净干净干净干净钝化效果银灰色、致密、完整

银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整银灰色、致密、完整钝化液毒性无无无无无给水溶氧量2.5ppb2.5ppb1.6ppb2ppb2.5ppb药箱液位自动控制自动控制自动控制自动控制自动控制加药方式自动自动自动自动自动

⑴钝化效果好坏的关键问题是通过加入合适的添加剂，调节过氧化氢的反应速度，控制钝化膜的生长速度，增加膜的致密性和耐蚀性。另外，过氧化氢在酸洗状态下易分解，必须抑制某些催化过氧化氢分解的因素，只抑制H2O2的分解以达到制取优良钝化膜的目的。

⑵HZ-1型加药系统在线中文智能仪表检测与智能PID调节、安全阀自动保护、变频调速、可靠的液压隔膜计量泵、加药箱自动加热、计算机模糊控制人工智能等技术有机结合，对提高锅炉的钝化膜是十分有效。

⑶从表1—表4的数据表明，我们开发的新型环保清洗钝化技术及智能加药系统，达到了电厂锅炉钝化的技术标准。

千秋雪环保科技结论五、项目实施进度与合同指标完成情况

千秋雪环保科技项目的实施进度

项目立项后，按计划：

2006.5-2006.8中试的前期准备及调研、前期研究成果深化任务；计划完成购买原料、生产设备，建设相关水电配套设施，建造实验台等基础建设工作以及消化科研成果，利用已有的清洗钝化剂和样机在电厂进行中试，再取得必要试验数据的基础上，进行必要的深层调研和结构方案的分析与设计

。

千秋雪环保科技2006.9-2007.2在电厂进行清洗钝化试验的基础上。根据试验中暴露的问题，完善、改进，并制造一套新型中试样系统，继续在电厂进行清洗钝化试验。这一任务的目标应为完成安装调试及购置检测设备和其他设备，制定相关中试生产制度等工作，并在完善试验装备的基础上，形成中试大纲和规范完成中间试验以保证试验结果符合设计参数和有关标准规定

。

千秋雪环保科技

(2007.3---2007.10)优化前两阶段试验参数，为预计的样板工程设计制造3台系统设备，这一阶段为小批量生产进行的工艺文件和工艺设备，并为大量生产作前期技术准备。这一任务的目标；一是形成试生产的正式生产的指导性文件-工艺文件。二是设计、制造和安装调试基础工艺装备，包括设计加工，全套工具、量具的设计制造，生产流程规划，成组技术形成，程序编制并进行药剂与系统产品试验，工业试验，达到现场安装、运行。

千秋雪环保科技2007.11-2008.5在中试的基础上，对该技术和设备进行鉴定，同时准备生产型产品图纸、技术资料，在一些行业试销该产品。2006年10月获锅炉清洗许可证

2008年6月申请发明专利，目前已经收到专利受理通知书。

千秋雪环保科技总体目标完成情况

类别合同规定实际完成完成比例%1新增投资总额300万元338.58万元112%2完成时达到的阶段规模生产规模生产100%3年生产能力30-50套/年30-50套/年100%4企业资产规模1000万元373.6万元37%5企业人员总数30人30人100%6新增就业人数12人12人100%千秋雪环保科技六、经济指标

经济目标完成情况

类别合同规定实际完成完成比例%1销售收入364万元310.6万元85.3%2净利润147万元46万元31.3%3缴税总额71万元58.2万元82%千秋雪环保科技产品在执行期内的已签定的合同：

甲方合同金额（万元）已支(万元)项目的进展情况1青岛远洋大亚物流有限公司17.256.9调试2安徽信昊纺织有限公司25+2330待调试3山东淄博朗涤化工有限公司8016设备加工生产4北京国环莱茵环境工程公司3512设备加工生产5绵阳绿洲超微技术有限公司3616设备加工生产6上海燕达建设有限公司235208安装调试7维尔利环境工程(常州)有限公司257.8设备安装调试合计476.25296.7

上述项目在执行过程中，由于原材料涨价和人工费用增加等种种原因未能在基金项目的执行期内完成，项目未能结算，仅有部分预结算，因此，利润和税指标未能完成。

千秋雪环保科技技术，质量指标完成情况

类别合同规定实际完成完成比例%1腐蚀速率

≤

10g/m2h4.28g/m2h100%2腐蚀总量≤120g/m235.15g/m2100%3清洗效果清洗干净无残留物清洗干净无残留物100%4钝化效果银灰色、致密、完整的钝化膜

银灰色、致密、完整的钝化膜

100%5钝化液毒性无毒无毒100%6给水溶氧量2ppb2ppb100%7配置稀钝化剂自动自动100%8药箱液位自动自动100%9加药方式自动自动100%10过氧化氢钝化应用技术

专利发明专利受理11许可证锅炉行业清洗许可证锅炉行业清洗许可证完成千秋雪环保科技

设备的技术指标由湖南省分析测试中心检验报告XXX号，检测结果参见附件。产品的技术指标由国内权威单位XXX检测报告(检)字第193号检测结果XXX参见附件。产品的用户报告表明本项目的产品使用，达到用户的标准要求，性能稳定，操作管理方便。具体情况参见附件。

千秋雪环保科技七、项目实施前后企