對蒸汽鍋爐廢水再利用的研究

陸家學(xué)

[摘 要]回收利用蒸汽鍋爐廢水不僅可大幅度降低鍋爐運(yùn)行成本，還可節(jié)約寶貴的水資源，具有很高的回收利用價值。本文主要介紹了蒸汽鍋爐廢水的來源以及其排污方式，探討了蒸汽鍋爐廢水的回收再利用途徑，包括沉淀處理、熱能利用、堿度利用、鈉離子交換樹脂的再生等途徑。

[關(guān)鍵詞]蒸汽鍋爐；廢水；再利用

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）25-0158-01

目前我國有約35萬臺各類蒸汽鍋爐投入使用，每年將產(chǎn)生幾十億噸廢水， 但是現(xiàn)階段，我國對廢水處理的再利用并不充分，很多企業(yè)將這部分水直接排入地溝，或者只是簡單用作沖渣水使用，造成水資源的極大浪費(fèi)，只有少部分企業(yè)將其進(jìn)行回用利用。事實(shí)上，企業(yè)可以通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝和技術(shù)來提高污水的處理能力，實(shí)現(xiàn)蒸汽鍋爐廢水處理后的循環(huán)再利用，這樣不僅能達(dá)到節(jié)能減排的效果，還可以確保鍋爐經(jīng)濟(jì)、可靠、長期、安全地運(yùn)行。因此，蒸汽鍋爐廢水綜合回收利用技術(shù)是一個極有意義和價值的研究課題。

1 蒸汽鍋爐廢水的來源

鍋爐在運(yùn)行時，隨給水帶入鍋爐中的雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物，只有很少部分被蒸汽帶走，大部分留在爐水中隨著運(yùn)行時間的延長，這些雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物的濃度就會不斷增高，當(dāng)其濃度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍時，可能影響蒸汽的品質(zhì)和形成水垢或水渣，危及鍋爐的安全。因此，必須排放一部分爐水，并向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充新水使之爐水的含鹽量含硅量和腐蝕產(chǎn)物的含量等維持在爐水的允許值以下。

鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)通常是蒸汽或熱水經(jīng)過熱交換器如熱加工設(shè)備及暖氣降溫和冷卻后，又再送回鍋內(nèi)，進(jìn)行爐內(nèi)水循環(huán)。由此可見，蒸汽鍋爐廢水主要是由兩部分組成，一部分來自鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或熱水經(jīng)過熱交換器冷卻后形成的凝結(jié)水或循環(huán)水。另一部分是源于原水經(jīng)過軟化處理的給水系統(tǒng)后送入水箱的軟化水或脫鹽水，水質(zhì)根據(jù)鍋爐的用途不同而異，兩種水在水箱匯合后，再通過除氧器和省煤器的處理后送入鍋爐內(nèi)。

鍋爐排污有定期排污和連續(xù)排污兩種形式，定期排污是從鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)的最低點(diǎn)排放鍋水以除去水渣排放間隔時間根據(jù)水質(zhì)情況而定，幾個小時或十幾個小時排放一次，當(dāng)補(bǔ)充高純度除鹽水時，也可以幾天排放一次，每次排放量約為鍋爐蒸發(fā)量的0.1%～0.5%。連續(xù)排污是連續(xù)從汽包中連續(xù)排放爐水，對任何汽包鍋爐都必須有連續(xù)排污裝置。連續(xù)排污的量可根據(jù)爐水水質(zhì)而定，對子用除鹽水作為鍋爐補(bǔ)給水的鍋爐，通常按爐水的允許含硅量來決定其排污率。鍋爐的排污水量取決于鍋水的水質(zhì)變化情況，排污量過大造成鍋爐熱損失增高；但排污量小或不排污是使鍋爐結(jié)垢和蒸汽品質(zhì)惡化的重要原因之一。

2 蒸汽鍋爐廢水的回收再利用

蒸汽鍋爐廢水的正確合理處理方法，不僅要排掉爐水中的水垢、雜質(zhì)等污染物，還要控制鍋水中的堿度及含鹽量，因此可以采取沉淀處理、堿度利用等途徑。此外，廢水包含的熱能也可以加以利用，甚至用于鈉離子交換樹脂的再生。

2.1 沉淀處理

排掉爐水中的水垢、雜質(zhì)等污染物主要是針對鍋爐排放的廢水進(jìn)行沉淀處理，達(dá)到國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，以利于排放及再利用?，F(xiàn)階段主要通過微孔陶瓷過濾板沉淀的處理工藝。當(dāng)流體從這些微孔陶瓷過濾板通過時，原水中的懸浮雜質(zhì)、大分子物質(zhì)等被截留，流體在微孔通道的外表面或內(nèi)部產(chǎn)生各種物理效應(yīng)，達(dá)到機(jī)械篩濾、凈化或擴(kuò)散、流態(tài)化、吸附截留等功效。通過這種方式處理廢水前，要把高濃度的廢水排入平流沉淀池內(nèi)沉降下來，沉淀時間一般為1到4個小時。進(jìn)行沉淀處理這類的污水進(jìn)行必要的處理后，可以當(dāng)做鍋爐的回水，進(jìn)行循環(huán)利用，比如可以水力沖渣，還可以用作沖洗地面、綠化等其他用途。

2.2 堿度利用

為了減少鍋爐結(jié)垢，鍋爐給水常采用鈉離子交換法進(jìn)行軟化，除去水中的硬度（即鈣鹽、鎂鹽的總含量）。我國大部分地區(qū)水的硬度為3～6 mol/m3，且硬度大部分是碳酸鹽產(chǎn)生的，這種水經(jīng)過鈉離子交換后，將易生成水垢的Ca（HCO3）2轉(zhuǎn)變?yōu)椴恍纬伤傅腘aHCO3。NaHCO3遇熱分解成Na2CO3、水和二氧化碳，該反應(yīng)轉(zhuǎn)化率在0.6MPa下可達(dá)到30%，且隨著壓力升高轉(zhuǎn)化率變大。為了使鈣的生成物不以水垢的形式粘結(jié)在鍋爐的受熱面上，迫使其在鍋水中結(jié)晶出來，形成分散狀水渣沉淀，必須保持鍋水的堿度為8～20 mol/m3，pH值為10至12。因此，鍋爐排污水是一種鈉基脫硫劑。采用排污水作為脫硫劑可實(shí)現(xiàn)以廢治廢，節(jié)約大量脫硫劑。脫硫劑的外排液可排向鍋爐房沖渣系統(tǒng)，滿足沖渣系統(tǒng)補(bǔ)水需求。

2.3 熱能利用

鍋爐運(yùn)行時，排污水壓力和溫度較高，一般將連續(xù)排污水先排入連續(xù)排污擴(kuò)容器，由于擴(kuò)容器通常與除氧器相連，壓力比鍋筒壓力低，使小部分排污水閃蒸汽化成為蒸汽進(jìn)入除氧器加熱軟水。大部分未汽化的排污水溫度降到連續(xù)排污擴(kuò)容器在壓力下的飽和溫度后，進(jìn)入排污降溫池，在其他廢水摻入降溫后排入市政管網(wǎng)。排入市政管網(wǎng)的水溫按規(guī)定要求應(yīng)小于40℃，因此需要大量廢水摻入對其進(jìn)行降溫，才能滿足排放溫度的要求。因此，該方法浪費(fèi)大量熱能。實(shí)際上，閃蒸后的排污水溫度一般為 72℃ 以上，冷凝水的排放溫度為 85℃以上，利用價值很高，用于可以加熱爐內(nèi)的軟水，用來提高鍋爐給水溫度，可以提供給洗刷車間使用，在冬天時可以連接暖氣片，進(jìn)行供暖?？晒?jié)約大量熱能?？梢源鬄楣?jié)約加熱水的燃煤消耗。

2.4 鈉離子交換樹脂再生

鍋爐給水一般采用鈉離子交換樹脂將水中的鈣離子和鎂離子置換出來，以降低給水的硬度。當(dāng)鈉離子交換樹脂失效后，為恢復(fù)其交換能力，要進(jìn)行再生處理。再生液是氯化鈉溶液，主要利用氯化鈉溶液中的鈉離子進(jìn)行交換。經(jīng)再生處理后，鈉離子交換樹脂可基本恢復(fù)原來的性能。

鍋爐在冬天工作的時候?qū)浰男枨罅看螅c離子交換樹脂的再生頻率高。此時采用排污水溶解氯化鈉可提高溶解速度，減小了人工攪拌工作量，提高了再生工藝效率。帶有一定堿度的排污水進(jìn)入鹽池，與鹽中的鈣離子、鎂離子反應(yīng)，使再生液進(jìn)一步凈化。凈化后的再生液可減輕再生過程中的反離子效應(yīng)，提高再生質(zhì)量。此外，排污水具有一定的熱量，該熱量可以提高再生液的溫度，從而改善再生效果。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人口的增加，導(dǎo)致我國水資源短缺現(xiàn)象日益嚴(yán)重，同時嚴(yán)重的水污染也迫使我們必須創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展的的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。但我國在廢水資源重復(fù)利用率只有40%～75%，而日本的水資源重復(fù)利用率已經(jīng)能夠達(dá)到90%，因此，工業(yè)廢水的處理回收必然成為解決我國水資源短缺問題一個重要途徑。研究鍋爐廢水的再利用，乃至整個工業(yè)污水的再利用，不僅能夠提高水的使用效率，減少生產(chǎn)用水的取水量，節(jié)約大量的水資源，而且還對延長機(jī)器使用年限具有重大作用?？偠灾?，污水廢水的綜合利用，對于整個社會都具有普遍的意義。綜上，工業(yè)污水的處理再利用是一個和清潔生產(chǎn)、資源回收和廢水達(dá)標(biāo)密切相關(guān)的系統(tǒng)性的環(huán)保工程，社會有關(guān)部門應(yīng)該引起重視，加強(qiáng)監(jiān)督，共同創(chuàng)造環(huán)境友好型社會。

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