工業(yè)鍋爐排污熱能的利用

高靜

摘 要：工廠在進(jìn)行正常的工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)正常地進(jìn)行鍋爐污水排放，鍋爐的污水經(jīng)過多重機(jī)械加工具有比較大的熱能，溫度較高。對(duì)于這種具有較高溫度的污水，如果不經(jīng)冷卻直接排放，勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境造成極為惡劣的影響。但如果直接自然冷卻，則造成大量的熱能浪費(fèi)。如何妥善利用好高溫污水熱能，無論是環(huán)保要求的滿足上還是經(jīng)濟(jì)效益的保障上，都具有十分重要的意義。該文就從實(shí)際情況入手，介紹工業(yè)鍋爐排污熱能如何利用的具體做法。

關(guān)鍵詞：鍋爐 排污 影響因素 熱能利用

中圖分類號(hào)：TK224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（b）-0087-02

在很多工廠中，作為重要的能力來源，鍋爐是整體生產(chǎn)和生活產(chǎn)生耗能最大的設(shè)備。通過對(duì)鍋爐的污水進(jìn)行熱能回收利用的潛力非常大。因此，提升鍋爐的使用熱效率，降低鍋爐的熱能消耗，減少鍋爐污水排放具有十分重要的意義。在實(shí)際生產(chǎn)工作中，除了排污熱損失之外，排煙、氣體未完全燃燒、固體未完全燃燒、散熱損失等熱損失也非常巨大。所以要求在對(duì)熱能進(jìn)行回收利用的同時(shí)，為整個(gè)鍋爐的供熱管網(wǎng)和換熱設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，提升絕熱保溫性能，對(duì)于鍋爐的節(jié)能減排具有十分重要的意義。而對(duì)于鍋爐從高密度到低密度段多種多樣的熱損失進(jìn)行各種途徑的利用，則是提高鍋爐熱效率提升節(jié)能減排水平的重要措施。

1 鍋爐排污熱能

在鍋爐的工作過程里，鍋爐內(nèi)的水體在不斷地蒸發(fā)過程中逐步濃縮，從而在鍋爐水的表面殘留下大量的浮油、各種懸浮物和濃縮鹽，容易在鍋爐底部產(chǎn)生沉積的泥渣、泥垢等物質(zhì)。為了保證鍋爐的工作效率，保持鍋爐蒸汽高品質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，防止鍋爐沉積對(duì)鍋爐壁產(chǎn)生腐蝕，保障鍋爐的安全運(yùn)行，鍋爐上具有連續(xù)排污、定期排污的特殊裝置。連續(xù)排污主要是排去鍋爐水表面和水體內(nèi)的油污、懸浮物和濃縮鹽，從而降低鍋爐水的堿性，提高鍋爐蒸汽的品質(zhì)。定期排污則針對(duì)鍋爐底部的泥渣和泥垢，通過定期派出污水，防止鍋爐底部出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。鍋爐在連續(xù)排污和定期排污的過程中產(chǎn)生的熱損失跟很多因素都相關(guān)，包括鍋爐的熱負(fù)荷、給水品質(zhì)以及排污量等。熱負(fù)荷大的鍋爐，蒸發(fā)量也大，鍋爐水的濃縮情況嚴(yán)重，排污量也就隨之上升。給水的水質(zhì)差也不得不迫使鍋爐增大排污量。而在鍋爐水的堿性不高或者說熱負(fù)荷較低的狀況中，過量的排污會(huì)增加熱損失。為了提升鍋爐的熱效率，必須令鍋爐的燃燒負(fù)荷同熱負(fù)荷維持在比較穩(wěn)定的狀態(tài)下，同時(shí)保證給水的品質(zhì)，減少過量排污和其他各種排污熱損失。其次就是要合理的科學(xué)有效地利用排污熱能，對(duì)于污水的余熱進(jìn)行利用，從而達(dá)到最佳的節(jié)能減排效果。

2 排污量的影響因素

2.1 熱負(fù)荷對(duì)排污量的影響

鍋爐的熱負(fù)荷大小對(duì)排污量有著比較大的影響。在給水品質(zhì)保持在比較穩(wěn)定的狀況下，如果蒸汽的用量大，鍋爐熱負(fù)荷高，必然導(dǎo)致鍋內(nèi)鍋爐水的蒸發(fā)速度快，鹽濃度升高也相對(duì)快，那么排污量也就隨之增大，與此相反則排污量就相對(duì)較小。大多數(shù)工業(yè)鍋爐參數(shù)體現(xiàn)的是飽和蒸汽，而大部分企業(yè)卻沒有裝備低輸配的蒸汽壓力熱儲(chǔ)存裝置，處于用氣的不均衡狀態(tài)時(shí)，鍋爐的壓力和蒸汽的流量波動(dòng)往往較大，鍋爐水的鹽濃度也處于高低波動(dòng)的不穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)連續(xù)排污量的大小就比較難以控制。為了解決這一問題，就必須對(duì)鍋爐水的水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)檢測(cè)，更為嚴(yán)格地控制鍋爐水的堿度大小指標(biāo)，及時(shí)地對(duì)連續(xù)排污閥門進(jìn)行控制，避免過量排污造成鍋爐設(shè)備的熱量產(chǎn)生大量浪費(fèi)。

2.2 給水品質(zhì)與排污量

對(duì)于鍋爐給水進(jìn)行管理，保證鍋爐給水的品質(zhì)維持在穩(wěn)定的較高水平，是保證鍋爐安全運(yùn)行、提升節(jié)能減排的重要一環(huán)。對(duì)于國(guó)家規(guī)定的GB 1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)必須嚴(yán)格遵守，從而保障鍋爐用水的安全[1]。

工業(yè)鍋爐水處理往往采用的是鍋外離子交換法，經(jīng)常采用的方法是根據(jù)鍋爐水的水質(zhì)狀況選擇恰當(dāng)?shù)腻仩t水預(yù)處理辦法，防止出現(xiàn)泥渣泥垢的污染、降低交換劑的品質(zhì)、避免對(duì)水處理能力和效果產(chǎn)生負(fù)面的影響。對(duì)交換劑按操作的規(guī)章制度進(jìn)行再生處理，完成再生處理后進(jìn)行充分的清洗，防止交換后水中的各種鹽離子再次進(jìn)入鍋爐內(nèi)部，影響鍋爐的運(yùn)行效果。定時(shí)的對(duì)鍋爐內(nèi)的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)化驗(yàn)，保持鍋爐水的pH值恒定，及時(shí)監(jiān)控交換劑效果，防止因交換機(jī)失效、操作失誤或閥門的泄露，向鍋爐內(nèi)灌注生水，導(dǎo)致鍋爐使用效果大幅下降。以上提到的各個(gè)環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，都會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)的給水品質(zhì)帶來不利影響。如果鍋爐水的水質(zhì)惡化，那么排污量必然隨之增大[2]。

3 連續(xù)排污熱能的利用

3.1 排污率

一般正常的鍋爐排污率在5%～10%的范圍內(nèi)，也就是連續(xù)排污污水占整體鍋爐運(yùn)行用水的比率。排污率的決定因素有3個(gè)，即由水的堿度、水的硬度和鍋爐水的堿度控制值共同計(jì)算確定。但鍋爐水的鹽濃度比較低時(shí)，排污率通常會(huì)維持在比較低的水平，即4%～5%左右。實(shí)際操作中，以1太SHL10-1.27-AⅢ型鍋爐的運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)為考察樣本，當(dāng)實(shí)際監(jiān)測(cè)的流量是0.557t/h，工作壓力大小為0.8 MPa，飽和溫度達(dá)到174.5oC時(shí)，每小時(shí)產(chǎn)生的熱損失達(dá)到了40×104 kJ，與32 kg的原煤燃燒熱值相當(dāng)，從此不難看出排污水的熱損失是多么的巨大[3]。

3.2 污水加熱鍋爐給水

鍋爐在連續(xù)排污時(shí)期的熱能完全可以被用于對(duì)于鍋爐給水的加熱過程。通常在鍋爐的軟水罐內(nèi)，加裝盤管裝置，為水-水熱交換提供場(chǎng)所及空間。這樣可以將給水的水溫提升到45oC左右。但是這樣的熱利用方式的效率并不高，通過一次熱交換之后的污水水溫仍然可以達(dá)到90oC的高位。究其原因，是因?yàn)殄仩t軟水罐的水溫不可以維持在太高的水平。如果鍋爐的給水水泵沒有達(dá)到足夠的水位灌注的高度，就可能會(huì)導(dǎo)致水泵入水口的流速太高，進(jìn)而產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，對(duì)鍋爐的給水造成不利影響。另外給水的水溫如果過高達(dá)到50oC以上時(shí)，給水分次向鍋爐內(nèi)添加給水就會(huì)在水泵里產(chǎn)生氣室，從而存在給水水壓壓力驟降或失壓，一旦出現(xiàn)這種情況，通常需要停止水泵工作并再次啟動(dòng)，才能徹底消除水泵的失壓。這就嚴(yán)重影響鍋爐工作的效率。

3.3 熱能用于采暖及生活用水的加熱

既然將鍋爐連續(xù)排污的污水對(duì)鍋爐給水加熱，并不能充分利用好污水的余熱，所以其余的污水熱能可以利用在人們?nèi)粘５纳钌?。為了?shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以充分利用原有的排污膨脹器加熱冬季采暖用水，以及平時(shí)使用的生活用水等。一般我國(guó)北方冬季采暖可以利用為汽、水兩種類別的排污余熱，汽暖生成的凝結(jié)水可以與給水箱直接接觸，而水暖產(chǎn)生的連續(xù)排污水可以進(jìn)入給水箱的加熱管進(jìn)行水-水熱交換后，再對(duì)外排出。同時(shí)，在其余季節(jié)將水暖污水引入水箱進(jìn)行熱交換后排出，也可以完成對(duì)鍋爐排污的余熱利用。一言以蔽之，就是通過熱交換，將鍋爐排污余熱充分利用。

3.4 補(bǔ)充熱源

連續(xù)排污的余熱可以被充分用于社區(qū)的采暖和生活熱水的補(bǔ)充熱源，這是社會(huì)實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能減排的良好辦法。大多數(shù)社區(qū)的熱交換站都具有不止一組的熱交換設(shè)施，為排污余熱與生活用熱的交換提供了優(yōu)質(zhì)的熱交換場(chǎng)所。這樣的熱交換站配置就可以實(shí)現(xiàn)余熱的綜合利用，即先用工業(yè)鍋爐用水進(jìn)行水體熱交換，向社區(qū)供暖或提供日常使用的熱水，如果排污余熱不足以滿足生活熱能的需求，再使用去其余能源對(duì)社區(qū)熱水源進(jìn)行加熱，來達(dá)到供暖供熱需求。這樣的利用方式可以大幅降低社會(huì)的供熱成本，減少化石能源的使用量。同時(shí)，工業(yè)鍋爐的熱效率也得到提高，工業(yè)鍋爐的綜合效益大大提升。

當(dāng)然，在利用鍋爐污水余熱，作為社區(qū)生活供暖供熱來源之時(shí)，鍋爐房同社區(qū)熱交換站的距離仍然受到比較大程度的制約，而且要盡量減少熱交換聯(lián)排管的管阻。距離太遠(yuǎn)，污水余熱在運(yùn)輸過程中就大量損耗，而如果采用高效的遠(yuǎn)程保溫輸水線路，一次投入成本實(shí)在太高。這時(shí)利用污水余熱作為供暖源，社會(huì)總體的經(jīng)濟(jì)效益不光不會(huì)提高，還有可能下降。如果熱交換聯(lián)排管的管阻太大，無疑會(huì)嚴(yán)重影響熱交換的效果，并直接影響生活供暖熱水的溫度質(zhì)量，也不利于經(jīng)濟(jì)效益的提升。在生產(chǎn)穩(wěn)定的大型工廠，如果鍋爐房同社區(qū)交換站實(shí)在比較遠(yuǎn)，仍然是可以利用在社區(qū)供暖的，因?yàn)檫@樣的工廠排污量大，可利用余熱高，且熱源十分穩(wěn)定。這時(shí)只要在工廠鍋爐房?jī)?nèi)部直接進(jìn)行熱交換，再將交換過后的水直接注入社區(qū)管網(wǎng)即可。

4 排污水其他用途

4.1 油污清洗

大部分工廠鍋爐的排污水pH值在12～13之間，是明顯呈堿性的，對(duì)于工業(yè)設(shè)備及零部件上的油污污漬，具有十分出色的清洗效果，甚至優(yōu)于蒸汽清洗。對(duì)于完成熱交換的污水，可以再次利用到油污的清理上，從而對(duì)經(jīng)濟(jì)效益能夠進(jìn)行進(jìn)一步的提升。

4.2 脫硫及中和

充分利用排污水的堿性性質(zhì)，可以在完成熱交換后，進(jìn)行脫硫反應(yīng)和酸堿中和反應(yīng)，既可以降低鍋爐污水自身對(duì)環(huán)境的污染程度，也可以降低脫硫、酸堿中和對(duì)象對(duì)環(huán)境的影響。這就大大降低了排污污水二次污染環(huán)境的可能。

5 優(yōu)秀案例

西安制藥廠鍋爐對(duì)鍋爐排污污水的余熱利用已經(jīng)超過了30年，產(chǎn)生了非常大量的綜合經(jīng)濟(jì)效益。西安制藥廠的污水熱能利用類型更為廣泛，除文中提到的諸多利用方式，還包括除氧、烘干、加濕等，對(duì)于各個(gè)企業(yè)都有十分重要的借鑒意義[4]。

6 結(jié)語

由案例可知，鍋爐排污熱能的利用只是對(duì)鍋爐排污綜合利用的一個(gè)方面，但這簡(jiǎn)單的一個(gè)方面就已經(jīng)可以大大提升工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的效率。這充分證明了節(jié)約能源技術(shù)是可行的。對(duì)于污水的利用，雖然會(huì)提升企業(yè)、工廠一次投入的成本，但其產(chǎn)生的綜合效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初次投入成本的增加。節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，鍋爐作為高耗能設(shè)備，在對(duì)其使用和運(yùn)營(yíng)上，必須對(duì)節(jié)能減排的因素進(jìn)行充分考量。

參考文獻(xiàn)

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[3]彭韶明.淺析工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗[J].民營(yíng)科技，2009（8）：24.

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