試析蒸汽鍋爐堿性排污水的綜合利用

郭文潔，于冀芳 ，李耀國 ，秦帥 ，鄧英林

（1.河北省特種設備監(jiān)督檢驗研究院，石家莊 050000；2.河北省產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗研究院，石家莊 050000）

1 引言

近年來，隨著國家的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對環(huán)境保護以及生態(tài)等問題越來越關注。蒸汽鍋爐在使用過程中的堿性排污水，如果不經(jīng)過處理直接排放到環(huán)境當中，會對生態(tài)環(huán)境造成危害。蒸汽鍋爐在使用過程中爐水在蒸汽鍋爐內持續(xù)蒸發(fā)并且濃縮，從而導致爐水含堿量和pH值過高，會對蒸汽品質產(chǎn)生影響，并發(fā)生汽水共騰現(xiàn)象，沖擊液位計，致使蒸汽鍋爐缺水以致在低水位加水引發(fā)鍋爐爆炸，更容易引起與鍋爐相連的蒸汽管道內積鹽，從而影響蒸汽鍋爐的安全運行，這時，蒸汽鍋爐最有效的辦法是排污。為使生態(tài)環(huán)境得到保護，節(jié)約能源，廢物利用，本文將針對蒸汽鍋爐堿性排污水的綜合利用等內容進行相應闡述。

2 蒸汽鍋爐堿性排污水綜合利用研究

2.1 作為熱水鍋爐給水

有效利用蒸汽鍋爐排污水中的堿度、pH值，能夠作為熱水鍋爐給水。蒸汽鍋爐在高溫高壓條件下運行，鍋爐水始終處于沸騰狀態(tài)，純凈的蒸汽應該為H2O的水蒸氣，水蒸氣不斷蒸發(fā)濃縮，鍋爐水逐漸被濃縮。

2.1.1 蒸汽鍋爐運行后鍋爐水各個指標的變化

蒸汽鍋爐運行后堿度和pH值會增加。天然水中堿度通常是以HCO3-的形式存在的，隨著溫度的升高，堿度的存在形式發(fā)生變化，HCO3-受熱分解：HCO3-=CO32-+H2O+CO2↑

隨著溫度和壓力的上升，CO32-會不斷發(fā)生水解現(xiàn)象，而且水解程度逐漸增加：

有研究證明：CO32-的水解率隨著鍋爐工作壓力的升高而增大，不同工作壓力下，CO32-水解率與鍋爐壓力的關系[1]見下表1：

表1 CO32-水解率與鍋爐壓力的關系

對于蒸汽鍋爐，水解產(chǎn)生的CO2會隨著水蒸汽逸出，因此鍋內的[OH-]濃度會遠遠比上表中的含量高。

pH值的高低，主要取決于水中的[OH-]濃度，蒸汽鍋爐運行過程[OH-]濃度逐漸增大，因此水中的pH值會逐漸升高，當接近標準值的上限時需要通過排污的方式排掉，然后補加軟化水來稀釋鍋爐水的pH值。

堿度分為酚酞堿度和甲基橙堿度。以酚酞做指示劑滴定至終點，測得的堿度稱為酚酞堿度，以甲基橙做指示劑滴定至終點，測得的堿度稱為甲基橙堿度，酚酞堿度與甲基橙堿度之和稱為全堿度。酚酞堿度的高低取決于[OH-]和[CO32]-濃度的大小，鍋爐水經(jīng)過高溫高壓運行后堿度和pH值都會增加，接近標準要求的上限值時，同樣需要通過排污的方式排掉，然后補加軟化水來稀釋鍋爐水中的堿度和pH值。

2.1.2 蒸汽鍋爐與熱水鍋爐標準要求對比

根據(jù)GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質》，列出蒸汽鍋爐水的堿度、pH值以及熱水鍋爐水的pH值的相關要求。

以額定蒸汽壓力范圍在1.0＜P≤1.6MPa之間，以軟化水為給水的蒸汽鍋爐的堿度和pH值與熱水鍋爐的要求相比較,如表2所示。

表2 蒸汽鍋爐與熱水鍋爐的堿度和pH值的不同要求

由上表可以看出，當蒸汽鍋爐水超標進行排污時，對于熱水鍋爐只是pH值略高一點，把蒸汽鍋爐排污水收集起來，化驗分析其中的堿度和pH值，同時化驗分析熱水鍋爐的堿度和pH值，二者定量混合，用于熱水鍋爐中，可以很好地利用其有效的堿度和pH值,可以防止熱水鍋爐運行時的酸性腐蝕。當二種水混合后pH值低于9.0，可以按照混合后的化驗結果補加少量的堿性藥劑；如果pH值高于11.0，可以采取多補加軟化水的方式，使其水質的pH值在9.0～11.0之間。

雖然水質標準中沒有規(guī)定熱水鍋爐水的堿度值，但是有研究表明，當pH值較高時，即pH值大于8以后，隨著pH值的增大腐蝕速度降低，這是因為OH-含量高時在鐵的表面會形成保護膜。實踐證明，熱水鍋爐直接使用軟化水，鍋爐水的pH值難以達到9.0～11.0之間，鍋爐內壁容易發(fā)生嚴重的腐蝕，這樣的例子數(shù)不勝數(shù)。只有加入堿性藥劑，使鍋爐水的pH值在9.0～11.0之間，并且維持一定的堿度，才能避免鍋爐內壁的腐蝕。

2.2 充分利用蒸汽鍋爐排污水中的熱能

熱水鍋爐運行時，從自來水軟化開始，到鍋爐水加溫到運行溫度下的正常工況，需要以下幾個過程：第一,樹脂罐的反洗。首先樹脂罐運行一段時間后，樹脂層表面容易附著一些雜質，另外樹脂堆積密度加大其通水性能降低。所以，需要進行反洗，去除雜質，松動樹脂層，這時需要消耗一定的水量。第二，再生劑溶解為再生液。定量投加再生劑后，加入定量的水（一般加入軟化水，以減少鈣鎂離子的進入）溶解稱為再生液，這個過程消耗一定量的軟化水、需要定量的再生劑。第三，樹脂的再生過程。樹脂的再生過程，是再生液中的鈉離子與樹脂中鈣鎂離子的交換過程，目的是恢復樹脂的交換能力，這一過程需要一定的交換反應時間，消耗定量的再生劑。第四，樹脂罐的清洗。再生結束，需要對樹脂罐進行沖洗，此過程需要定量的軟水（一般加入軟化水效果好，以減少鈣鎂離子的進入），等化驗合格后進行下一環(huán)節(jié)制水過程。第五，周期制水及加溫。樹脂罐清洗后經(jīng)化驗硬度合格就開始制水，然后打入鍋爐，升溫運行。這一過程需要定量水，產(chǎn)生煤耗或者電耗。第六，自來水進入樹脂罐，經(jīng)過軟化，打入熱水鍋爐加溫。這一流程需要一定的時間、消耗一定的再生劑、需要一定量的自來水和軟化水、消耗一定量的煤或者電。整個過程下來，才只是符合溫度要求。保證鍋爐安全運行，還需要加入堿性藥劑進行調節(jié)才能滿足熱水鍋爐的運行條件。

3 結語

蒸汽鍋爐堿性排污水綜合利用的研究得出：①收集蒸汽鍋爐排污水，利用蒸汽鍋爐排污水中較高的堿度和pH值，經(jīng)過化驗調試，可以直接供給熱水鍋爐使用，減少熱水鍋爐堿性藥劑的投加量，使蒸汽鍋爐排污水變廢為寶，既減少環(huán)境污染，節(jié)約能源，又能使熱水鍋爐運行更經(jīng)濟，更安全。②蒸汽鍋爐排污水的溫度較高，直接供給熱水鍋爐，減少熱水鍋爐的軟化水投加量和熱能投入，也避免直接加入涼水對熱水鍋爐內壁引起的冷熱沖擊，避免鍋爐本體的疲勞腐蝕。對堿性排污水的參數(shù)指標進行分析，合理調試，合理利用，為熱水鍋爐的安全運行創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。為蒸汽鍋爐和熱水鍋爐給水的科學使用及鍋爐安全經(jīng)濟運行指明了方向。