對工業(yè)鍋爐節(jié)能水處理工藝及其運行模式的分析

文_溫興滿 溫州市特種設(shè)備檢測研究院

1 鍋爐水處理的重要性與必要性

據(jù)中國產(chǎn)業(yè)網(wǎng)調(diào)查研究顯示，隨著我國工業(yè)化水平的不斷提升，工業(yè)鍋爐呈現(xiàn)出大規(guī)模、大數(shù)量發(fā)展態(tài)勢。截至2016年上半年，工業(yè)鍋爐產(chǎn)量已經(jīng)超過36900蒸發(fā)量噸，產(chǎn)量增幅達到8.9%。目前，工業(yè)鍋爐已經(jīng)在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)與生活中得到廣泛應用，成為紡織、化工、制藥、造紙、船舶、機車等行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中不可或缺的存在。

隨著工業(yè)鍋爐應用重要性的不斷提升，工業(yè)鍋爐質(zhì)量問題、運行安全問題、節(jié)能環(huán)保問題愈發(fā)凸顯，成為新時期工業(yè)鍋爐生產(chǎn)制造與應用的重點內(nèi)容。目前，我國工業(yè)鍋爐普遍存在熱效率低、能源消耗量大等問題，主要原因與鍋爐熱效率低、鍋爐水處理不合格存在密切關(guān)聯(lián)。

在對鍋爐水質(zhì)進行檢測時發(fā)現(xiàn)，許多鍋爐存在給水硬度過高、水質(zhì)pH值偏低、鈣與鎂離子含量超標等現(xiàn)象。而水處理不合格易導致鍋爐結(jié)垢，降低了傳熱性能，致使燃料燃燒不充分，鍋爐爐管堵死，造成鍋爐壁管破裂、爆炸事故。水處理工藝應用的不科學或不到位，易導致鍋爐水鹽含量、氧含量超標，鹽含量過高使鍋爐在運行過程中出現(xiàn)汽水共騰問題，對鍋爐管道產(chǎn)生沖擊，而氧含量過高使鍋爐運行過程中出發(fā)腐蝕問題，造成鍋爐報廢。由此可見，鍋爐水處理對鍋爐運行質(zhì)量、安全以及經(jīng)濟存在重要影響作用。

2 工業(yè)鍋爐節(jié)能水處理工藝

2.1 鍋外水處理工藝

鍋外水處理是根據(jù)鍋爐用水要求，采用一定的技術(shù)與方法（如混凝、沉淀軟化、過濾等）對原水進行處理，降低原水中的鈣、鎂等元素含量，從而預防鍋爐腐蝕、結(jié)垢問題的產(chǎn)生，提升鍋爐給水質(zhì)量。通常情況下，在鍋外水處理中離子交換法（陽離子交換、陰離子交換）、膜法脫鹽法等是較為常用的處理工藝。其中，離子交換法屬于物理學范疇，主要是指利用離子交換劑中存在的可交換基團，與水中各離子間的離子進行交換，進行交換分離的方法。在離子交換法實際應用過程中，“硬水軟化法”與“去離子法”是較為常見的另一種方法。其中硬水軟化法通常應用在反滲透工藝之前，通過圓球形樹脂，用鈉離子將水中的鈣離子或鎂離子進行交換，降低水質(zhì)硬度；而去離子法由可分為陽離子交換法與陰離子交換法兩種類型，其中陽離子交換法主要是以氫氧根離子作為交換離子，將水中的各種陽離子（如Na+、Ca2+等）進行交換，從而改善鍋爐水水質(zhì)。而陰離子交換法與陽離子交換法的原理基本相同，區(qū)別在于陰離子交換法是通過應用陰離子交換樹脂實現(xiàn)氫氧根離子與水中各種陰離子進行置換，實現(xiàn)鍋爐水水質(zhì)的改善。

膜法脫鹽法主要是指IMT（Integrated Membrane Technology，全膜法水處理技術(shù)）在鍋爐水處理中的有效應用，IMT以常規(guī)水源或者是經(jīng)過常規(guī)處理（過濾、生化處理等）的水為進水，通過將反滲透膜分離技術(shù)、超濾膜分離技術(shù)、EDI（Electrodeionization，電子除鹽技術(shù)）膜分離的技術(shù)進行有機結(jié)合，實現(xiàn)鍋爐水的預處理、預脫鹽與精脫鹽，獲取高純度的鍋爐補給水。在膜法脫鹽水處理工藝實踐應用過程中，膜法脫鹽法通過超濾去除水中顆粒相對較大的雜質(zhì)，有效降低鍋爐水的SDI（Silting Density Index，淤泥密度指數(shù)）值，使其控制在3以下；膜法脫鹽法通過反滲透，在壓力作用下進一步去除水中的無機離子（處理效率高達98%）；膜法脫鹽法通過EDI，依據(jù)電場作用進行水的深度提純。保證水質(zhì)能夠滿足鍋爐用水要求。該方法不僅改善了傳統(tǒng)點滲析脫鹽深度不足問題，也改善了離子交換不連續(xù)作業(yè)問題，具有廣闊的應用前景。當然膜法脫鹽法在實踐應用中也存在一定的不足之處，如自身膜材質(zhì)質(zhì)量問題、設(shè)備投入成本問題以及與其他水處理工藝結(jié)合應用問題等。需要在不斷的研究中進行完善與優(yōu)化，促進膜法脫鹽法的普及。

2.2 鍋內(nèi)加藥處理工藝

即按照物理、化學原理，通過在鍋爐中適當添加一定藥劑進行鍋爐補給水、凝結(jié)水、返回水等的處理，實現(xiàn)鍋爐結(jié)垢、腐蝕問題的預防。通常情況下，純堿處理法（控制鍋爐水pH值）、磷酸鹽處理法（預防鐵垢）、螯合劑處理法（結(jié)垢清洗）、聚合物處理法（鍋爐結(jié)垢、腐蝕預防）是較為典型的加藥處理工藝。在應用加藥處理工藝時，需根據(jù)工業(yè)鍋爐實際情況與工業(yè)鍋爐運行要求，進行藥劑科學選擇，并通過檢驗質(zhì)量與性能，制定藥劑處理方案。

2.3 其他水處理工藝

通過配置除氧處理工藝、鍋爐排污工藝（表面排污、定期排污）、鍋爐水垢處理工藝等提升鍋爐水處理水平與質(zhì)量，改善水處理工藝應用存在的不足。通常情況下，以軟化水為鍋爐補給水的鍋爐，在正常運行過程中，其排污率需達到10%以下，而以除鹽水作為鍋爐補給水的鍋爐，在正常運行過程中，其排污率應不高于2%。對此，在進行排污處理時，應有針對性的選擇排污處理技術(shù)與設(shè)備，以滿足鍋爐安全與穩(wěn)定運行的需求。

3 工業(yè)鍋爐節(jié)能水處理運行模式

根據(jù)工業(yè)鍋爐運行過程中對水質(zhì)的要求以及工業(yè)鍋爐水處理現(xiàn)有工藝，創(chuàng)新原有工業(yè)鍋爐節(jié)能水處理模式，實現(xiàn)節(jié)能、減排、環(huán)保的理念。同時，依托信息技術(shù)、自動控制技術(shù)，實現(xiàn)鍋爐節(jié)能水處理的自動化、智能化發(fā)展，改善鍋爐節(jié)能水處理存在的隨意性問題，并在預處理、水處理、水回收處理等作用下，提升工業(yè)鍋爐水質(zhì)，維護工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定、高效運行。

該模式在實際運行過程中，需注意以下幾點要求：①做好工業(yè)鍋爐水處理分析工作。即由專業(yè)技術(shù)工作人員依據(jù)有關(guān)規(guī)定（如《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》）根據(jù)企業(yè)實際情況，應用先進、專業(yè)的水處理檢測與分析技術(shù)，協(xié)助企業(yè)做好原水與鍋爐水質(zhì)量檢測工作。在此過程中，為降低水質(zhì)監(jiān)測難度，滿足水質(zhì)監(jiān)測要求，可適當對傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測項目進行精簡，將原水（懸浮物檢測、pH值檢測、溶解氧檢測、水硬度檢測、水質(zhì)含鐵量）、鍋爐水（總堿度、溶解固體物質(zhì)、pH值、相對堿度、SO2-3檢測、PO3-

4檢測）六項檢測項目精簡為“水質(zhì)硬度”、“pH值”以及“氯根”的檢測，從而提升檢測質(zhì)量與能力。②在進行鍋爐水處理過程中，應注重自動化管控理念的滲透與應用。依托先進設(shè)備與技術(shù)，構(gòu)建鍋爐水處理、鍋爐排污、鍋爐水質(zhì)量檢測一體化自動化管控模式，實現(xiàn)加藥、排污的自動化操作，在鍋內(nèi)水處理過程中，對藥劑使用效用進行自動檢測。在此過程中，可通過自動化控制技術(shù)，進行參數(shù)控制，構(gòu)建電導率、pH值、含鹽量關(guān)聯(lián)模型，提升水處理的規(guī)范性、科學性，增強節(jié)能水處理工藝應用質(zhì)量與效率。

4 結(jié)語

工業(yè)鍋爐節(jié)能水處理是提升工業(yè)鍋爐運行穩(wěn)定與安全，實現(xiàn)工業(yè)節(jié)能減排的重要舉措，在促進工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益與社會效益提升方面具有積極影響作用。本文通過分析工業(yè)鍋爐節(jié)能水處理工藝及其運行模式，旨在對工業(yè)鍋爐節(jié)能水處理技術(shù)與方法具有進一步的認識與掌握，保證節(jié)能水處理工藝應用的準確性與科學性，維護鍋爐穩(wěn)定、安全、高效運行。