工業(yè)鍋爐用除鹽水與軟化水的能耗與經(jīng)濟(jì)比較

劉磊

【摘 要】在工業(yè)鍋爐的給水及排污的過(guò)程中，會(huì)使用到除鹽水及軟化水，為了能夠比較出兩者在這一過(guò)程中的能耗及經(jīng)濟(jì)性，論文對(duì)制取除鹽水過(guò)程中的電耗、水耗及其成分等方面的測(cè)定方式及結(jié)果進(jìn)行了分析。并且得出了在工業(yè)鍋爐的給水過(guò)程中，基于排污效果上，使用除鹽水所產(chǎn)生的能耗，要比軟化水使用過(guò)程中產(chǎn)生的能耗低；但同時(shí)，使用除鹽水花費(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本也比較高，從經(jīng)濟(jì)層面來(lái)說(shuō)并不合適。

【Abstract】Desalted water and softened water will be used in the process of feedwater and sewerage of industrial boilers. In order to compare the energy consumption and economical efficiency of the two in this process， the paper analyzes the determination methods and results of electricity consumption， water consumption and their components in the process of preparing desalted water. And it is concluded that， based on the effect of sewage discharge， the energy consumption produced by using desalination in the feedwater process of industrial boiler is lower than that produced by using soft water. However， at the same time， the economic costs of using desalted water are also high， and it is not appropriate from the economic level.

【關(guān)鍵詞】工業(yè)鍋爐；除鹽水；軟化水

【Keywords】industrial boilers； desalination water； soften water

【中圖分類號(hào)】TK229 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）07-0152-02

1 引言

現(xiàn)階段，我國(guó)大部分工業(yè)鍋爐在給水過(guò)程中使用的都是軟化水，軟化水的使用只是除去了水中大部分的鈣、鎂離子，對(duì)于其他溶解固形物并沒(méi)有起到消除的作用。而當(dāng)工業(yè)鍋爐在工作一段時(shí)間后，鍋爐內(nèi)部的水分會(huì)不斷蒸發(fā)，剩下的水會(huì)逐漸濃縮，最終導(dǎo)致溶解固形物的含量增多。同時(shí)，在工業(yè)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，由于爐內(nèi)水分中含有的鈣、鎂離子會(huì)和堿反應(yīng)，生成一定的水渣，這些水渣若不及時(shí)排出，就會(huì)使鍋爐的內(nèi)壁上形成結(jié)垢，影響鍋爐的質(zhì)量。而除鹽水，在使用過(guò)程中能夠去除鍋水中的大部分懸浮物、膠體及各種無(wú)機(jī)離子，效果非常突出。

2 實(shí)驗(yàn)流程

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器也是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中非常重要的部分，儀器的質(zhì)量直接影響著實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主要使用的儀器有原子吸收光譜儀、離子色譜儀、單向電度表及高純水機(jī)等[1]。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)對(duì)所有儀器設(shè)備的使用性能進(jìn)行檢驗(yàn)，并處理好不同設(shè)備之間的銜接環(huán)節(jié)，從而保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

2.2 制取除鹽水的能耗測(cè)定

實(shí)驗(yàn)人員可以將自來(lái)水引入高純水機(jī)中，來(lái)獲取實(shí)驗(yàn)所需的除鹽水。同時(shí)，在這一過(guò)程中，應(yīng)使用電度表對(duì)該過(guò)程中消耗的電能進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定結(jié)果表明：在制取1t的除鹽水過(guò)程中，需要消耗的電能約為4.6kWh左右[2]。經(jīng)過(guò)測(cè)定顯示，每制取1t左右的除鹽水，需要消耗的自來(lái)水的量為7t左右。

2.3 自來(lái)水溶解固形物含量及其成分的測(cè)定

通過(guò)測(cè)定結(jié)果表明，自來(lái)水中溶解固形物成分中主要含有鈉、鈣、鎂、鐵、氯等多種離子，自來(lái)水（238mg/L）中各離子的含量如表1所示。測(cè)定自來(lái)水中溶解固形物的方法主要是按照GB/T1576-2008中有關(guān)工業(yè)鍋爐水質(zhì)的測(cè)定方法進(jìn)行的。同時(shí)，鈉離子、鈣離子、鎂離子、鐵離子的測(cè)定主要是通過(guò)使用原子吸收光譜儀，運(yùn)用石墨爐法完成測(cè)定的。

2.4 除鹽水溶解固形物含量及其成分的測(cè)定

通過(guò)測(cè)定表明，除鹽水中含有的溶解固形物的總含量為1.8mg/L。其中，鈉離子、氯離子、鈣離子、鐵離子的含量分別如表 2 所示。測(cè)定方法也是采用GB/T1576-2008中有關(guān)工業(yè)鍋爐水質(zhì)的測(cè)定方法。

3 結(jié)果分析及討論

3.1 除鹽水與軟化水的能耗比較

實(shí)驗(yàn)人員為了能夠更直觀地了解到除鹽水及軟化水的能耗差別，在進(jìn)行工業(yè)鍋爐給水的過(guò)程中，假設(shè)每臺(tái)鍋爐的水分蒸發(fā)量為每小時(shí)1t，鍋爐的額定蒸汽壓力為1MPa，且使用的鍋爐一般都為無(wú)過(guò)熱的工業(yè)鍋爐。首先，在工業(yè)鍋爐的給水過(guò)程中，選擇除鹽水作為主要原料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到如下結(jié)果：除鹽水在工業(yè)鍋爐給水過(guò)程中溶解的固形物為1.8mg/L；根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，在工業(yè)鍋爐的給水過(guò)程中，當(dāng)鍋爐的額定蒸氣壓力為≤1.0MPa的無(wú)過(guò)濾蒸汽鍋爐時(shí)，鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的溶解物的含量一般為≤4.0*103mg/L；同時(shí)，按照工業(yè)鍋爐的排污率計(jì)算公式P=（RG給/RG鍋-RG給）*100%（其中，RG給表示給水中溶解固形物的含量；RG鍋表示工業(yè)鍋爐溶解固形物含量的允許值），可以計(jì)算出工業(yè)鍋爐使用除鹽水的排污率為0.045%[3]。換言之，工業(yè)鍋爐給水過(guò)程中使用除鹽水，每小時(shí)只需排放0.45kg的除鹽水，一天24小時(shí)，使用的除鹽水共10.8kg。并且，假設(shè)給水溫度為20℃，一天24小時(shí)，由排污導(dǎo)致的能量損失經(jīng)計(jì)算約為7533kJ。這一結(jié)果與使用0.257kg標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的熱量損失一致。而實(shí)際上，我國(guó)工業(yè)鍋爐使用過(guò)程中，其熱量的損耗一般為60%～65%的范圍內(nèi)，若將熱效率定位65%，則與使用0.395kg的標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的熱效率相同。

而在工業(yè)鍋爐的給水過(guò)程中，若使用軟化水，其主要原理是利用離子交換樹(shù)脂，將水中含有的鐵、鎂、鈣等離子交換為鈉離子。具體來(lái)說(shuō)，在知道自來(lái)水中溶解固形物及各種離子含量的情況下，只需將液體內(nèi)各種離子轉(zhuǎn)化為鈉離子，就能夠計(jì)算出軟化水中溶解固形物的含量。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算得知，選用與生產(chǎn)除鹽水相同的自來(lái)水得到的軟化水，其含有的溶解固形物的總量為260mg/L。

3.2 除鹽水與軟化水為工業(yè)鍋爐給水的經(jīng)濟(jì)比較

現(xiàn)階段，人們使用的除鹽水主要是通過(guò)反滲透裝置獲得的，而反滲透裝置的運(yùn)行，需要消耗大量的電能，而電能作為二次能源需要從電網(wǎng)中獲得，無(wú)疑增加了使用過(guò)程中的資金成本。對(duì)于工業(yè)鍋爐的用電價(jià)格，我國(guó)電力部門制定的電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.725元/kWh。假設(shè)需要制取24.01t的除鹽水，其用電量約為112.13kWh，花費(fèi)的電費(fèi)為81.29元。鑒于上述情況，在采用除鹽水取代軟化水后，節(jié)約的煤量約為13.6kg。再將節(jié)約的煤量換算成發(fā)熱量，其發(fā)熱量數(shù)據(jù)為24.27MJ/kg；24.27MJ/kg熱量需要消耗的原煤總量為16.4kg；再根據(jù)原煤價(jià)格530元/t的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，得到購(gòu)買這些原煤的費(fèi)用為72.6元。此外，現(xiàn)階段一般使用氯化鈉作為再生劑，也就是普通的食鹽，制取25t軟化水消耗的食鹽為13.37kg，每kg的市場(chǎng)價(jià)格一般為2.4元左右，得出這一過(guò)程花費(fèi)的人民幣價(jià)格為32.1元左右。綜上所述，在符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下，工業(yè)鍋爐在給水過(guò)程中，使用除鹽水花費(fèi)的成本要比使用軟化水的成本多出40元。由此可見(jiàn)，在工業(yè)鍋爐給水過(guò)程中，選擇除鹽水的方式從經(jīng)濟(jì)上看并不合適。

4 結(jié)論

首先，在工業(yè)鍋爐的給水過(guò)程中，使用除鹽水的效果要比軟化水的效果好，其制水及排污過(guò)程中所產(chǎn)生的能耗都較低；其次，對(duì)于一般工業(yè)鍋爐的使用單位來(lái)說(shuō)，用除鹽水代替軟化水，所消耗的資金成本較高，從經(jīng)濟(jì)層面上分析這一做法并不合適。所以說(shuō)，在工業(yè)鍋爐的給水過(guò)程中，選擇除鹽水及軟化水的最關(guān)鍵問(wèn)題，就是需要結(jié)合實(shí)際的鍋爐運(yùn)行需要，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)層面進(jìn)行綜合性分析，制定有效的方案措施。

【參考文獻(xiàn)】

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【3】李剛，徐文亮，麻剛斗.工業(yè)鍋爐氮氧化物污染控制的氨混合優(yōu)選方案[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2018，17（02）：39-45.