節(jié)能減排視角下鍋爐內(nèi)加藥水處理方法及應(yīng)用

陳小國(guó)（福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院莆田分院 351100)

節(jié)能減排視角下鍋爐內(nèi)加藥水處理方法及應(yīng)用

陳小國(guó)（福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院莆田分院 351100)

新時(shí)期，科技不斷發(fā)展，鍋爐水處理技術(shù)也取得了很大進(jìn)步，人們已能夠通過(guò)改進(jìn)鍋爐水處理方式來(lái)避免鍋爐結(jié)垢。事實(shí)證明，采用鍋外水處理與鍋內(nèi)加藥水質(zhì)相結(jié)合的方法，能有效減輕和消除鍋爐結(jié)垢。

鍋爐水；加藥水處理；方法；節(jié)能減排

鍋爐是工業(yè)的心臟，水是鍋爐的血液。而鍋爐水處理則是能夠?yàn)樾呐K注入新鮮的血液，是鍋爐能夠在經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保狀態(tài)下運(yùn)行的重要手段。從節(jié)能減排角度上看，選擇合適的鍋爐內(nèi)加藥水處理方法，搞好鍋爐水處理有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。2009年5月初出臺(tái)的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》中，對(duì)鍋爐水處理監(jiān)管等方面內(nèi)容做了詳細(xì)規(guī)定，如提倡國(guó)家鍋爐水處理行業(yè)協(xié)會(huì)加強(qiáng)行業(yè)自律，在水處理設(shè)備、藥劑及鍋爐化學(xué)清洗等單位自愿的前提下，合理注冊(cè)鍋爐水處理設(shè)備、樹(shù)脂及藥劑，并科學(xué)評(píng)定鍋爐化學(xué)清洗單位的資質(zhì)，從而不斷改善鍋爐水處理產(chǎn)品及化學(xué)清洗質(zhì)量。這表明，國(guó)家已逐步重視對(duì)鍋爐水處理的節(jié)能減排工作。

一、我國(guó)工業(yè)鍋爐水處理藥劑現(xiàn)狀

我國(guó)工業(yè)鍋爐水處理現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)大部分工業(yè)鍋爐均已配備軟化設(shè)備，有些甚至還配了除氧設(shè)備。然而，調(diào)查結(jié)果顯示，很多軟化設(shè)備管理水平不高，運(yùn)行狀況較差。除氧設(shè)備使用率較低，約有85%的鍋爐補(bǔ)給氧含量不合格。在北方部分地區(qū)，原水總硬度超過(guò)了25mmol/L,而沿海地區(qū)則達(dá)到80mmol/L。上述兩種情況下，一級(jí)軟化根本不能保障鍋爐水的給水硬度合格，從而導(dǎo)致大量腐蝕結(jié)垢產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，超過(guò)90%的工業(yè)鍋爐都有結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，其鍋爐熱效率不斷降低，維修頻率則相應(yīng)增加。要解決這些問(wèn)題，我們可通過(guò)在鍋內(nèi)加藥（如除垢劑、緩蝕劑等）來(lái)調(diào)節(jié)水質(zhì)，從而達(dá)到防腐除垢之目的。

二、節(jié)能視角下幾種鍋爐水處理鍋內(nèi)加藥處理方法

鍋內(nèi)加藥處理是對(duì)鍋爐補(bǔ)給水、生成返回水處理及凝結(jié)水所做的補(bǔ)充處理。它的作用在于：讓給水帶入鍋爐內(nèi)的結(jié)垢物質(zhì)和所加藥劑發(fā)生反應(yīng)，從而形成分散的果懸浮顆粒，而后經(jīng)鍋爐排污排入鍋內(nèi)，或是將其溶解后留在鍋水中，從而實(shí)現(xiàn)防垢的功效。

1.純堿處理法

純堿，俗稱工業(yè)碳酸鈉。純堿處理法可使鍋水中和在某種濃度范圍，避免鍋內(nèi)產(chǎn)生各種形狀不一的水渣，降低鍋爐水的濃度，從而達(dá)到防垢的效果。純堿處理通常擁有0.2M pa<壓力<1.3M pa的鍋爐，也可用在火管、臥式三回程快裝等鍋爐中。使用純堿處理法時(shí)，如果鍋爐壓力<0.2MPa，可當(dāng)添加一些氫氧化鈉。

2.磷酸鹽處理法

（1）磷酸鹽處理

通常而言，中、高壓鍋爐可采用磷酸鹽處理法，具體是指在鍋水呈堿性的狀態(tài)下，添加一些磷酸鹽溶液，使其磷酸能夠維持在某個(gè)濃度范圍內(nèi)，水中的鈣離子也會(huì)和磷酸根發(fā)生反應(yīng)，并形成堿式磷酸鈣，有部分鎂離子還會(huì)與鍋水中硅酸根發(fā)生作用，并生成蛇紋石。

堿式磷酸鈣與蛇紋石均屬于難溶化合物，在鍋水中會(huì)形成分散性水渣，并會(huì)在鍋爐排污時(shí)被排出鍋爐，不會(huì)在受熱面上粘附成二次水垢。

（2）平衡磷酸鹽處理

平衡磷酸鹽處理（簡(jiǎn)稱EPT法），其基本原理為：降低鍋水磷酸鹽含量，使其達(dá)到與硬度成分反應(yīng)的最低濃度，從而避免沉淀物產(chǎn)生，該種情況下，PO33-濃度將處于“平衡”狀態(tài)。采用平衡磷酸鹽處理法時(shí)，還需添加部分NaOH。實(shí)際上，“平衡”磷酸鹽處理的基本原理類似于低磷酸鹽處理法，對(duì)于鍋爐防垢現(xiàn)行，有較為明顯的控制作用。

（3）混合防垢劑處置法

是根據(jù)各類防垢劑所產(chǎn)生的不同效果，將兩類或兩類以上的防垢劑，根據(jù)適當(dāng)配比混合制成，從而起到防垢作用的一類防垢劑。常見(jiàn)的類型有：碳酸鈉—磷酸鈉鹽混合防垢劑、碳酸鈉一栲膠混合防垢劑、磷酸鈉鹽一火堿混合防垢劑、碳酸鈉一胡敏酸鈉混合防垢劑、四鈉((含純堿、燒堿、磷酸鈉及腐鈉))混合防垢劑、三鈉一膠(含碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸鈉及栲膠在內(nèi))混合防垢劑。

（4）聚合物處理法

聚合物處理法，主要是采用有機(jī)聚合物或同其他藥劑聯(lián)合使用，來(lái)處理鍋水的一種方法。該法是利用聚合物的分散作用，來(lái)減少和避免鍋內(nèi)水垢沉積。使用較多的聚合物，大體可分為聚丙烯酸、水解聚馬來(lái)酸酐、聚甲基丙烯等多種。聚合物處理法既能夠大都使用，同時(shí)也可聯(lián)合其他水處理法一起使用，聯(lián)合處理效果要比其單獨(dú)使用的效果更明顯。

（5）螯合劑處理法

上世紀(jì)中后期，人們開(kāi)始采用螯合劑來(lái)處理鍋內(nèi)水。使用較多的螯合劑，大體了分為乙二胺四乙酸（EDTA）和氨基三乙酸（NTA）等。如鍋爐通常以除鹽水作為補(bǔ)給水，在較高的熱負(fù)荷情況下，運(yùn)用螯合劑EDTA對(duì)鍋內(nèi)水進(jìn)行處理，能避免鐵垢沉積在鍋內(nèi)，其效果較為明顯。

（6）其他處理方法

全揮發(fā)性處理

全揮發(fā)性處理（AVT）無(wú)需向鍋內(nèi)加入磷酸鹽等藥劑，而是只需在給水中加入少量氨和聯(lián)氨。該方法能有效避免熱力系統(tǒng)金屬材料被腐蝕，避免給水中產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物和沉積物，不該種方法未添加磷酸鹽，因而也不存在磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象。實(shí)際中，給水純度較高的超高參數(shù)汽包鍋爐與直流鍋爐，更適宜使用該種處理方法。

中性水處理

中性水處理（NWT）是在高純度給水中加入氧化劑，其pH值通常為6.5-7.5，是一種穩(wěn)定性較好的水處理方法。溶解氧的含量應(yīng)維持在50-500mg/L之間，實(shí)際中多為50-150mg/L。該種方法能在金屬表面產(chǎn)生一層保護(hù)膜，從而增強(qiáng)了碳鋼材料的耐蝕性，有效控制了給水含鹽量與鍋爐受熱面的結(jié)垢程度。

聯(lián)合水處理

聯(lián)合水處理（CWT）法，是指向電導(dǎo)率<0.15μS/cm的高純度給水中添加一定含量的氨，從而將無(wú)銅系統(tǒng)鍋爐給水的pH值增加到8.0-8.5，或使有銅系統(tǒng)給水的pH值增加到8.7-8.9之間，而后添加少量溶解氧。鍋內(nèi)水的濃度通常在30-500mg/L（現(xiàn)實(shí)中以50-150mg/L為多）。

聯(lián)合水處理法與中性處理相比，其共同之處在于，都需加入一定含量的氧，不過(guò)，中性處理的pH值不高，如果是有銅系統(tǒng)機(jī)組，其在處理過(guò)程中，銅管很容易被腐蝕和溶出，這就會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)污染；聯(lián)合水處理使pH值增加了，它不僅能降低碳鋼的腐蝕程度，同時(shí)還可減少凝汽器與低壓加熱器中銅合金的腐蝕現(xiàn)象，使加氧處理工藝能夠在有銅系統(tǒng)機(jī)組的給水處理中得到充分應(yīng)用。

氫氧化鈉處理

自鍋爐被發(fā)現(xiàn)會(huì)發(fā)生堿性腐蝕后，人們最擔(dān)心的問(wèn)題則為鍋水中產(chǎn)生了游離NaOH?，F(xiàn)實(shí)中，很多國(guó)家都在采用氫氧化鈉來(lái)處理鍋爐水，尤其是在鍋水pH值下降的情況下，該種處理方法更為有效，如果可以有效控制其含量，氫氧化鈉處理法的安全性也會(huì)被大大提升。

三、案例分析

本次對(duì)某生產(chǎn)企業(yè)的5臺(tái)鍋爐水質(zhì)情況做了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，其結(jié)垢超過(guò)0.5mm的運(yùn)行鍋爐有3臺(tái)。工業(yè)鍋爐以前采用軟化法，也就是將水中硬度(多為水中鈣、鎂離子)去除或降低一定程度的水，并輔之運(yùn)用鈉離子交換法水處理技術(shù)。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,這種技術(shù)能有效脫除原水中的鈣、鎂、鐵、氯、四氧化硫等離子,原水水質(zhì)經(jīng)二級(jí)反滲透處理后,硬度、電導(dǎo)率和二氧化硅含量方面均可,通過(guò)該種方法，水水質(zhì)被軟化，結(jié)垢問(wèn)題也有有所減少，但水質(zhì)并未得到本質(zhì)上改善，且鍋爐容易結(jié)垢，水質(zhì)較差，清除水垢的難度較大，同時(shí)還造成了大量的資源浪費(fèi)；之后，該生產(chǎn)企業(yè)對(duì)幾臺(tái)鍋爐采用鍋外處理與鍋內(nèi)加藥處理相結(jié)合的方式進(jìn)行處理。其中兩臺(tái)還采用了鈉離子交換處理方法，鍋爐結(jié)垢現(xiàn)象明顯減少，清洗鍋爐的頻率也大大降低，3臺(tái)結(jié)垢鍋爐設(shè)備進(jìn)行處理后，水質(zhì)已基本合格。從上述資料中我們可看出，采用鍋外水處理與鍋內(nèi)加藥水處理相結(jié)合的方法，能夠有效減輕和消除鍋爐結(jié)垢問(wèn)題，現(xiàn)行東莞市鍋爐的水質(zhì)合格率也有了逐步提升。

1.鍋內(nèi)水處理藥劑處置應(yīng)注意的問(wèn)題

鍋內(nèi)添加藥水處置是向鍋爐供水或鍋水里添加一定的藥劑(又稱防垢試劑)，使之同鍋水中的鈣離子、二氧化硅及鎂離子等容易結(jié)垢的物質(zhì)發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，從而形成形態(tài)較為分散的水渣，并通過(guò)排污措施將其排放到鍋爐外，或使結(jié)垢的離子逐步在爐水中溶解，從而達(dá)到預(yù)防或降低鍋爐結(jié)垢的效果。在實(shí)際操作過(guò)程中，鍋內(nèi)水處理藥劑處置應(yīng)注意下列幾個(gè)問(wèn)題：

（1)空爐給水應(yīng)投入藥，使水質(zhì)能達(dá)到基本的標(biāo)準(zhǔn)和要求；（2)應(yīng)盡可能使鍋水指標(biāo)維持穩(wěn)定狀態(tài)，避免其頻繁變動(dòng)(添加藥水的間隔時(shí)間不應(yīng)太長(zhǎng))；（3)藥物必須在充分溶解后，才能被投入到鍋爐中，加藥前還應(yīng)先對(duì)鍋爐進(jìn)行排污；（4)一旦鍋內(nèi)存在老垢，加藥后的一個(gè)月內(nèi)，就應(yīng)該將所有的孔蓋打開(kāi)，通過(guò)人工來(lái)進(jìn)行清理，以便后續(xù)使用；（5)加藥后，也應(yīng)做好相應(yīng)的排污工作，直到停爐檢查時(shí)，鍋內(nèi)不會(huì)存在大量垢片脫落或堆積的現(xiàn)象后，才能予以正常使用；（6)應(yīng)在高水位、低負(fù)荷的狀態(tài)下對(duì)鍋爐定期進(jìn)行排污；7)應(yīng)認(rèn)真觀察鍋爐水的狀況以及加藥產(chǎn)生的效果，如果鍋爐水清，則表示加藥處理效果不佳，反之，如果水變渾濁，則表示除垢效果較為良好。

2.鍋內(nèi)水處理藥劑的發(fā)展方向

工業(yè)鍋爐爐內(nèi)水處理藥劑的發(fā)展方向大體為：逐步實(shí)現(xiàn)以有機(jī)藥劑為主，以無(wú)機(jī)藥劑為輔的復(fù)配藥劑，積極研發(fā)用量少、成本低、效率高、適合多種水質(zhì)狀況、不會(huì)產(chǎn)生副作用，且有利于節(jié)能環(huán)保的高性能藥劑。未來(lái)的研究方向?yàn)椋核巹┑某煞峙浔葘⒅鸩接啥ㄐ赞D(zhuǎn)向定量和機(jī)理方面；研究與多種鍋爐水質(zhì)條件相適應(yīng)，且分散性較好、緩蝕和螯合功能較為突出的水溶性共聚物；進(jìn)一步深入和發(fā)揮藥劑間的協(xié)同效應(yīng)；深入研究綠色鍋內(nèi)水處理藥劑，如聚環(huán)氧琥珀酸等。

結(jié)論

從上述我們對(duì)鍋爐內(nèi)加藥水處理的方法及注意事項(xiàng)中，我們看出，鍋爐水加藥水處理及其監(jiān)管，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的一種有效途徑。選擇正確的加藥水處理方法，搞好鍋爐水質(zhì)處理工作，使鍋爐能在低成本、高效率的狀態(tài)下運(yùn)行，減少起檢修次數(shù)及費(fèi)用，能在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)方面取得可觀的效益。

[1]侯紅霞.淺談鍋爐水質(zhì)處理工作的重要性[J].同煤科技,2006(4).

[2]章振華.工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗措施的研究[J].中小企業(yè)管理與科技,2010(1).

[3]劉振法,王育琳,楊維之,田彩莉.低壓鍋爐爐內(nèi)加藥水處理新工藝[J].新技術(shù)新工藝,1999,6.

[4]明星.鍋爐水垢晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控及其節(jié)能環(huán)保性能評(píng)價(jià)[D].天津：河北工業(yè)大學(xué),2007.