工業(yè)鍋爐水處理節(jié)能研究與監(jiān)管

尤毅聰

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院泉州分院，福建 泉州 362000）

工業(yè)鍋爐水處理節(jié)能研究與監(jiān)管

尤毅聰

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院泉州分院，福建 泉州 362000）

文中研究分析了福建省泉州市工業(yè)鍋爐水處理現(xiàn)狀和存在的問題，同時分析了其對鍋爐能效的影響，提出了通過改進工業(yè)鍋爐水處理來提高節(jié)能降耗的七條措施和監(jiān)管對策。

工業(yè)鍋爐；水處理；節(jié)能研究；監(jiān)管

工業(yè)鍋爐水處理是為了防止鍋爐的結(jié)水垢和腐蝕而設(shè)置的預(yù)處理，水垢是一種傳熱效果很差的物質(zhì)，鍋爐結(jié)水垢大大降低了燃燒煙氣的傳熱效果。因此，水處理做得好，其鍋爐能效就高,鍋爐運行就安全。福建省燃煤工業(yè)鍋爐總數(shù)1.3萬多臺，總蒸發(fā)量約4.7萬噸/小時，年消耗煤炭近1200萬噸，從檢驗數(shù)據(jù)看，工業(yè)鍋爐普遍結(jié)水垢0.5mm～1mm,造成多耗煤3%～5%，嚴重的結(jié)水垢1mm～2mm，造成多耗煤5%～8%。文中以福建省泉州市工業(yè)鍋爐水處理現(xiàn)狀為藍本，分析了水處理對工業(yè)鍋爐能效的影響，提出了通過改進工業(yè)鍋爐水處理來提高節(jié)能降耗的七條措施和監(jiān)管對策。

1 工業(yè)鍋爐水處理現(xiàn)狀

1.1 工業(yè)鍋爐水質(zhì)處理現(xiàn)狀存在“四低一高”現(xiàn)象

“四低一高”是指水處理人員持證率低，水處理設(shè)備配置率低、水處理設(shè)備有效利用率低，鍋爐給水水質(zhì)達標率低，鍋爐排污率高。據(jù)統(tǒng)計，泉州市水處理人員持證率不到25%，一些企業(yè)的水質(zhì)處理人員由司爐工兼任但沒有持鍋爐水質(zhì)人員操作證，這些人員對水處理的機理、設(shè)備正確的操作方法等不了解、不熟悉，對加藥方式、加藥時機、加藥量、藥理性能不能很好掌握和利用，存在亂用藥劑、錯用藥量的情況和現(xiàn)象；鍋爐水質(zhì)全面分析的儀器設(shè)備配置不全或者沒有配備，水質(zhì)化驗分析能力不足。水處理設(shè)備配置率僅67%（指>4t/h鍋爐配置鍋外水處理設(shè)備的比例），正常使用率僅為40%，水質(zhì)不達標率達到85%,導(dǎo)致鍋爐結(jié)垢較為嚴重，普遍結(jié)垢在0.5mm～1.0mm,嚴重的達到2mm～3mm。鍋爐房管理不到位，臟、亂、差、跑、冒、滴、漏現(xiàn)象普遍存在，鍋爐房制度建設(shè)較為完善，但制度的執(zhí)行不力，特別是水處理管理制度難于有效落實，造成鍋爐補給水水質(zhì)經(jīng)常不達標。排污主要憑經(jīng)驗，排污時間和排污量較為隨意，排污目標沒有按鍋水指標進行理論計算，司爐人員擔(dān)心結(jié)水垢影響傳熱，往往采取多排污，一般達到10%～15%左右，甚至有的達到20%,造成了大量的熱能損失和水資源浪費，嚴重影響鍋爐熱效率。

1.2 冷凝水未回收而造成的大量熱能損失

鍋爐冷凝水所含的熱能是蒸汽熱能的25%左右，回收冷凝水的熱能可以有效提高鍋爐的熱效率。據(jù)統(tǒng)計，泉州市6t/h以上鍋爐冷凝水回收裝置配置率不足20%。主要原因是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對節(jié)能降耗不重視，認為一些附屬設(shè)備的建設(shè)會導(dǎo)致投資過大，會影響公司的經(jīng)濟效益，實際上這是一種誤解。在鍋爐設(shè)計時沒有考慮冷凝水回收問題，冷凝水雜質(zhì)多, 不合格就無法回收利用。

2 水處理對鍋爐節(jié)能的影響

鍋爐結(jié)垢導(dǎo)致受熱面?zhèn)鳠岵涣迹瑹崮軣o法被水吸收，造成的排煙溫度過高。據(jù)測試，0.5mm水垢會增加3%～5%的燃煤消耗，1mm水垢會增加5%～8%的燃煤消耗。水處理中常采用鈉離子交換法去除鈣、鎂離子，但軟化過程無法完成除堿目標，需通過排污及鍋內(nèi)加藥的方法來進行調(diào)節(jié)，使鍋水堿度達標。工業(yè)鍋爐理論排污率為10%，但很多鍋爐的排污率經(jīng)常達到15%以上，甚至達到25%～30%。排污率每增長1%，燃料消耗就會增長0.2%～0.6%，降低了鍋爐的能效；另外，由于水處理不當，鍋水蒸汽含鹽量上升，容易產(chǎn)生汽水共騰，影響了蒸汽品質(zhì)也會造成設(shè)備損害及鍋爐能耗的增加。因此，工業(yè)鍋爐水處理節(jié)能研究及監(jiān)管措施應(yīng)圍繞上述熱損失展開。

3 工業(yè)鍋爐水處理節(jié)能對策

3.1 正確選擇鍋爐水處理方法

鍋爐水處理分為單純的鍋外水處理、單純的鍋內(nèi)加藥水處理、鍋外水處理+鍋內(nèi)加藥水處理三種方式。鍋外水處理就是對進入鍋爐的水進行軟化，以物理或化學(xué)處理方法去除原水中存在的鈣、鎂離子，達到減輕水在鍋筒受熱面的沉聚而產(chǎn)生結(jié)垢和腐蝕；鍋內(nèi)加藥水處理則是向鍋內(nèi)投加合適的藥劑，與鍋水中結(jié)垢物質(zhì)鈣、鎂鹽類發(fā)生化學(xué)或物理化學(xué)作用，生成松散的水渣，通過鍋爐排污，達到減輕鍋爐結(jié)垢和腐蝕的目的。[1]正確的鍋爐水處理方法應(yīng)根據(jù)鍋爐負荷大小、載荷壓力、當?shù)氐乃此|(zhì)狀況等實際條件來選擇。研究表明，采用合理的鍋外水處理，適當?shù)腻亙?nèi)加藥處理進行鍋水調(diào)節(jié)，可以達到最佳的防止鍋爐結(jié)垢和減輕腐蝕的效果。

當原水總硬度≤6.0mmol／L，一般采用一級鈉離子交換軟化器，當原水總硬度＞6．0mmol／L，可采用兩級串聯(lián)的鈉離子交換軟化器。對于硬度高而堿度不高的水質(zhì)，首選鈉離子交換處理；對于硬度高且堿度高的水質(zhì)，應(yīng)采用氫-鈉離子交換處理。對原水含鹽量高，先預(yù)脫鹽再軟化降堿處理。

在鍋水加藥上，應(yīng)盡量采用定期（如一小時或兩小時加一次）的加藥方式，避免采用一班或一天加一次藥的方式。添加阻垢緩蝕劑以去除進入鍋水內(nèi)的少量鈣、鎂離子，在運行狀態(tài)清除沉積在鍋爐受熱面水側(cè)表面的水垢，并可以在鍋爐受熱面水側(cè)表面形成一層保護膜，添加應(yīng)嚴格計算，按比例執(zhí)行。對一些小噸位、低壓鍋爐，選用鍋內(nèi)加藥處理，合理調(diào)整藥劑配比，做到經(jīng)濟有效。鍋爐水處理方法的選擇應(yīng)根據(jù)當?shù)厮|(zhì)情況，依據(jù)小樣分析結(jié)果，對照國家水質(zhì)標準，經(jīng)計算得出結(jié)論，合理選擇。

3.2 加強工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)檢測分析

《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》[2]（GBl576—2008）中規(guī)定采用鍋外水處理的給水檢測項目有：濁度、硬度、pH、溶解氧、全鐵、電導(dǎo)率等七項；鍋水檢測項目有：全堿度、酚酞堿度、pH、溶解固形物、磷酸根、亞硫酸根、相對堿度等七項。對于大噸位（≥10t/h）鍋爐要求企業(yè)都應(yīng)建立滿足《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》化驗要求的水處理檢測分析化驗室，有能力進行所有項目的分析化驗，按要求進行項目的化驗分析，并指導(dǎo)司爐人員進行日常的加藥和排污工作。對于小噸位（＜10t/h）鍋爐企業(yè)要求建立滿足《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》化驗要求的水處理檢測分析化驗室是困難的，從小噸位鍋爐運行中能夠指導(dǎo)鍋水加藥及排污率的計算出發(fā)，建議企業(yè)建立可化驗以下指標的化驗室：補給水的硬度、pH、電導(dǎo)率，鍋水應(yīng)至少考慮全堿度、pH、溶解固形物（通過測量鍋水氯離子進行間接換算）測量。對履行監(jiān)管的檢驗單位（以下簡稱“檢驗單位”）如鍋爐壓力容器檢驗院等提供的檢測報告，要認真分析不合格項，查明原因，制定相關(guān)措施及時予以整改。檢驗單位要指導(dǎo)和幫助企業(yè)水質(zhì)處理人員提升檢測能力和準確率，建立可以有效溝通的渠道，提供全面有效的技術(shù)服務(wù)，提高鍋爐水質(zhì)達標率。對經(jīng)常出現(xiàn)水質(zhì)檢測不合格的單位，由檢驗單位報當?shù)刭|(zhì)監(jiān)局的特種設(shè)備安全監(jiān)察部門，責(zé)令其整改。

3.3 建議水處理加藥盡量采用自動加藥方式，排污與水質(zhì)檢測分析相結(jié)合

目前鍋爐的加藥普遍采用計算出一班或一天藥劑用量一次加入的方式，這樣的加藥方式，在加藥初期藥濃度偏高，后期藥濃度又偏低，不利于除垢和防腐。建議盡量采用連續(xù)自動加藥的方式，改善加藥濃度的均衡性，提高鍋爐水處理運行工作質(zhì)量。排污絕大部分憑經(jīng)驗進行，導(dǎo)致存在著排污率偏高，排污不及時的問題。排污要以水質(zhì)檢測分析結(jié)果為依據(jù)，計算合理的排污率和排污時間，這樣可以改善司爐人員的隨意性。對于>10t/h的鍋爐建議采用自動排污在線檢測控制系統(tǒng)，以電導(dǎo)率或cl-為控制參數(shù)，當鍋水的電導(dǎo)率或cl-達到國家標準值時，就開始排污，低于某一值時，停止排污，通過自動控制達到節(jié)能、節(jié)水、降耗。

3.4 不斷提高除氧效率

目前水中除氧大部分采用熱力除氧，為使溶解氧能順利地從水中逸出，必須將水加熱至沸點，還需在除氧裝置上創(chuàng)造必要的條件，盡量使水流均勻分散。除氧器運行中應(yīng)注意四點：一是水必須加熱至沸點；二是進入的補給水量應(yīng)盡量穩(wěn)定；三是排汽閥開度應(yīng)適當；四是并列運行的各臺除氧器負荷應(yīng)盡量保持均勻。

3.5 蒸汽冷凝水凈化回收應(yīng)用

冷凝水回收與利用系統(tǒng)分為開式和閉式兩種。開式冷凝水回收系統(tǒng)仍然存在大量熱損失和空氣對管道系統(tǒng)的腐蝕，盡量少采用。采用新型閉式冷凝水回收技術(shù)，用熱設(shè)備出口的高溫凝結(jié)水通過疏水閥進入回收系統(tǒng)，利用噴射泵來增壓，通過引流加壓，內(nèi)置防汽蝕裝置，有效地改善水泵的汽蝕，回收效果很好。工業(yè)鍋爐冷凝水雜質(zhì)主要是磁性氧化鐵，通過增設(shè)凈化回水設(shè)施來達到凈化效果，目前使用的除鐵過濾器有電磁過濾器、園管式過濾器、粉末覆蓋過濾器。對于無法安裝凈化裝置的可以采用加藥方式來解決。冷凝水回收系統(tǒng)的防腐主要通過加成膜胺，在冷凝回水系統(tǒng)內(nèi)金屬壁面形成一層吸附膜，來防止回水系統(tǒng)腐蝕的發(fā)生。

3.6 做到鍋爐定期除垢

當鍋爐結(jié)垢或腐蝕沉積物達到一定程度時，應(yīng)及時清洗除去。清洗除垢的方法主要分為化學(xué)清洗和機械除垢兩大類，化學(xué)清洗又可分為酸洗除垢和堿煮除垢。在各種除垢方法中，以酸洗除垢效果最好。選用合適的除垢方式應(yīng)考慮水垢的成分和厚度及企業(yè)的情況，如對于以硫酸鹽、硅酸鹽為主的水垢宜采用堿煮除垢效果較好；對于碳酸鹽為主的水垢，宜采用酸洗除垢；結(jié)構(gòu)較簡單的工業(yè)鍋爐、水垢較脆的，主要采用電動洗管器、扁鏟、鋼絲刷或者專用的高壓水槍的清洗等工具進行機械除垢。

3.7 引入水處理新技術(shù)

反滲透制水技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，脫鹽率高，運行成本低，這樣的補給水含鹽量趨于零，可極大降低鍋爐的結(jié)垢水平，鍋爐的排污率可以降低到5%左右，減少了不必要的熱能損失，同時提高了蒸汽品質(zhì)。反滲透和連續(xù)電除鹽的出現(xiàn)為水處理發(fā)展提供了新的技術(shù)支撐，能夠?qū)⑺畠艋礁邩藴?。在使用過程中不需要像傳統(tǒng)工藝那樣，進行再生和處理，減少了再生所需的水和大量的化學(xué)品消耗，達到節(jié)水降耗減排，提高了生產(chǎn)效率。對于大噸位鍋爐建議采用離子交換加反滲透的水處理方法。

4 結(jié)語

工業(yè)鍋爐水處理節(jié)能研究與監(jiān)管是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)從鍋外補給水處理系統(tǒng)設(shè)計與選配、鍋內(nèi)輔助加藥系統(tǒng)、蒸汽冷凝水回收與處理應(yīng)用、水垢預(yù)防與清除、水處理人員的培訓(xùn)和持證、水質(zhì)指標的日常監(jiān)控、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對節(jié)能減排的重視等各個方面綜合考慮，應(yīng)根據(jù)工業(yè)鍋爐的實際情況，認真分析節(jié)能潛力來確定最佳的節(jié)能措施，通過適度的監(jiān)管手段，有力推動企業(yè)的節(jié)能降耗和減排，有效推動鍋爐的節(jié)能改造，實現(xiàn)最大的節(jié)能效果。

[1]郝景泰,于萍.工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)[J].氣象出版社，2000,4.

[2]《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》GB/T1576-2008，2009-03-01實施[S].

Study and Supervise of Energy-efficient Water Treatment in the Industrial Boilers

YOU Yi-Cong
(Quanzhou Branch of Fujian Boiler and Pressure Vessel Inspection Institute, Quanzhou 362000, Fujian, China)

This paper analyzes the industrial boiler water treatment situation , existing problems and the influence of boiler efficiency in Quanzhou city, and puts forward to the seven measures and supervision countermeasures for improving the energy saving .

Industrial boiler; Water treatment; Energy-efficiency study; Supervise

2016-09-07

尤毅聰，男，福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院泉州分院，副院長，教授級高級工程師