新型鍋爐水水質(zhì)處理劑的工業(yè)應(yīng)用

徐長江

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海 200540)

中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部6號鍋爐是上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG-620/9.81-M450高壓單爐筒自然循環(huán)、無中間再熱、戶外型620 t/h循環(huán)流化床鍋爐，2006年開始安裝，2007年投入運行。6號鍋爐采用傳統(tǒng)磷酸鹽處理爐水的工藝，長期存在連排排污量較大、熱能損失較高、爐水電導(dǎo)高的現(xiàn)象，排污率一直在1.6%以上，峰值甚至可以達(dá)到3%。根據(jù)國家節(jié)能減排指示要求，熱電部通過市場了解到某專業(yè)水處理劑生產(chǎn)單位的產(chǎn)品在熱力系統(tǒng)中有良好的應(yīng)用，該公司生產(chǎn)的X106水質(zhì)處理劑能提高爐水濃縮比，保證水汽品質(zhì)的同時減少鍋爐排污量，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。故熱電部在6號鍋爐上開展了爐水水質(zhì)處理劑替代傳統(tǒng)磷酸鹽的試驗，這也是該藥劑在中國石化系統(tǒng)內(nèi)的首次試用。

1 鍋爐水水質(zhì)處理劑

鍋爐水水質(zhì)處理劑是一種復(fù)合藥劑，用于替代中、高壓鍋爐和超高壓鍋爐通常采用的爐內(nèi)磷酸鹽傳統(tǒng)處理工藝的升級換代產(chǎn)品，能有效地對爐水處理工況進(jìn)行改進(jìn)和提高。

1.1 有效成分及技術(shù)原理

鍋爐水水質(zhì)處理劑是由多種有效成分組合在一起的高效鰲合劑，其主要有兩種聚合物組成。

(1)聚合物1

高效聚合物分散劑有效分散硬度鹽類(硬垢)和金屬氧化物(腐蝕物)沉淀物，與有效的堿性成分協(xié)同作用，極大地降低了沉淀物和腐蝕物的沉積，同時更有效地清除沉淀物和腐蝕物，能有效地改善系統(tǒng)管道表面的預(yù)膜鈍化效果。

(2)聚合物2

聚合物2是一種耐高溫、耐高壓的高效聚合物，為有效的表面活性消泡劑成分，避免爐水在高濃縮倍數(shù)情況下出現(xiàn)汽水共騰和蒸汽攜帶水的現(xiàn)象。高效硅化合物分散劑能消除爐內(nèi)的硅類沉淀物，使?fàn)t內(nèi)的沉淀物具有流動性(避免爐水懸浮物的沉積)，而藥劑中的環(huán)保型堿性成分，可以調(diào)節(jié)控制鍋爐水的pH、避免鍋爐系統(tǒng)的腐蝕和沉積、在鍋爐管道系統(tǒng)上形成鈍化膜。藥劑中含有的特殊磷酸鹽成分可測定不同藥劑投加量情況下爐水的濃縮倍數(shù)。

1.2 主要特點

(1)能夠螯合爐水中的二氧化硅并通過定排方式排出系統(tǒng)，從而降低蒸汽中二氧化硅的含量，大幅度地降低鍋爐及汽輪機上產(chǎn)生的硅垢。

(2)在鍋爐運行過程中除去原有鍋爐內(nèi)已經(jīng)存在的鹽垢，把存在的固狀鹽垢形成松散的水渣，通過鍋爐的定排系統(tǒng)排出體外。

(3)產(chǎn)品成分符合FDA要求，綠色環(huán)保。

2 試驗情況及效果判定

因該水質(zhì)處理劑在中國石化系統(tǒng)內(nèi)未有應(yīng)用案例，且6號爐上次酸洗的時間是2015年5月，運行周期已長，爐水及熱力系統(tǒng)中積留鹽分較多，故本次水質(zhì)處理劑的加注試驗周期較長，爐水的濃縮試驗為3個月。試驗結(jié)束后，為了驗證水質(zhì)處理劑長期投用的有效性，進(jìn)行了2個月的效果跟蹤。

2.1 藥劑加注后的爐水濃縮試驗階段

本階段根據(jù)6號鍋爐目前狀況，主要分爐水水質(zhì)調(diào)整期、爐水濃縮準(zhǔn)備期、爐水濃縮試驗期3個步驟，通過對爐水濃縮階段各項指標(biāo)等1 000多個分析數(shù)據(jù)測算結(jié)果，均符合GB 12145—2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)，排污率從試驗前的2.33%降低至0.74%，電導(dǎo)率從52 μs/cm下降到27.9 μs/cm，達(dá)到了爐水濃縮試驗的要求。

(1)試驗方案

鍋爐水水質(zhì)處理劑注入3號磷酸鹽加藥箱，用二級除鹽水稀釋至0.9 m3，藥劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為10%。試用期間，配置頻率為1～2次/d，沿用原6號鍋爐磷酸鹽加藥系統(tǒng)，由61#加藥泵采用連續(xù)加藥方式注入汽包，一般加注量為7～10 mg/kg。試驗期間需根據(jù)鍋爐蒸發(fā)量實際情況，調(diào)整61#加藥泵沖程。

(2)試驗數(shù)據(jù)分析

表1為2018年8月前的歷史數(shù)據(jù)，表2為8月后各個試驗階段的數(shù)據(jù)。

表1 2018年8月前的歷史數(shù)據(jù)

表2 2018年8月12日至11月12日各試驗階段數(shù)據(jù)

從表2可知：在水質(zhì)調(diào)整期，爐水電導(dǎo)率開始出現(xiàn)波動并逐步降低，顯示加入鍋爐水水質(zhì)處理劑后爐內(nèi)原有沉積鹽垢開始慢慢剝離，但是由于長期磷酸鹽處理方式易導(dǎo)致磷酸鹽隱藏，藥劑的實際加注量小于理論值(為控制爐水中磷酸根含量)，顯示爐水中存在磷酸根較高。由于水質(zhì)處理劑加注量的減少，其熬合性能沒有完全發(fā)揮作用。爐內(nèi)原有的磷酸鹽需要一定的時間代謝和置換才能降低，所以這個階段鍋爐的排污量并沒有降低。

爐水濃縮準(zhǔn)備期主要是對爐內(nèi)鰲合硅垢、水渣及進(jìn)行高鹽分的代謝置換，降低爐水中的含鹽量，為進(jìn)行下一步的爐水濃縮試驗做準(zhǔn)備。隨著水質(zhì)處理劑的不斷加入，爐內(nèi)原有的沉積鹽垢開始剝離，產(chǎn)生大量松散水渣，電導(dǎo)率波動明顯次數(shù)頻繁。故在連排流量不變的情況下，需要增加定排次數(shù)來排出爐水中開始剝離的雜質(zhì)。

在爐水濃縮試驗期，鍋爐的連排排污量逐步從12 t/h下降至3.56 t/h，而電導(dǎo)率維持穩(wěn)定在30 μs/cm以下。6號爐排污率已降至0.74%，水汽品質(zhì)穩(wěn)定且已接近較高位，爐水進(jìn)一步濃縮的空間已不大，已達(dá)到了爐水濃縮的理想效果，說明水質(zhì)處理劑試用效果良好。

根據(jù)3個階段的分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計，水質(zhì)處理劑注入量、爐水pH及磷酸根的含量均會影響處理劑的熬合效果。為較好的體現(xiàn)處理劑熬合效果，這3個指標(biāo)的控制需要有一個合理的控制范圍，根據(jù)試驗，6號鍋爐水質(zhì)處理劑注入量7.2～7.8 mg/kg，pH 9.35～9.45，磷酸根4.8～5.3 mg/kg的狀態(tài)下，達(dá)到了理想的爐水濃縮效果。

2.2 效果跟蹤階段

為了檢驗鍋爐水水質(zhì)處理劑長期使用的性能和效果，6號爐于2018年11月13日至12月31日進(jìn)入水質(zhì)處理劑使用效果跟蹤期，跟蹤期內(nèi)6號鍋爐排污率為0.51%～0.80%，平均排污率0.78%；爐水平均電導(dǎo)率28 μs/cm；處理劑平均加注量7.2 mg/kg。從跟蹤階段的各項數(shù)據(jù)分析，該處理劑在滿足水汽監(jiān)督質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，達(dá)到了爐水濃縮的理想效果。

3 經(jīng)濟效益分析

3.1 藥劑成本

本次試驗從8月12日至11月12日，共計2 232 h，水質(zhì)處理劑藥劑消耗8.274 t，按照2016年中標(biāo)時的試驗單價5.4萬元/t計，原藥劑為磷酸鹽，其年總消耗約0.4萬元。采用水質(zhì)處理劑后，按年運行小時數(shù)為8 000 h計算(下同)，每年增加藥劑總費用為：(5.4×8.274)/2 232×8 000-0.4=159.74萬元。

3.2 直接經(jīng)濟效益

(1)排污量減少費用

6號鍋爐試驗前平均排污量為12 t/h，采用處理劑平穩(wěn)運行后平均排污量為3.56 t/h，制水及爐水單位成本為45.76元/t，故預(yù)估年排污量減少費用為：45.76×(12-3.56)×8 000=308.971 5萬元。

(2)給泵電耗減少費用

因減少鍋爐給水，故可以降低給泵的電耗。給泵電耗按照額定功率4.85 kWh，廠用電單價按照0.5元/ kWh，預(yù)計年度節(jié)約給水泵耗電費用為：(12-3.56)×8 000×4.85×0.5=16.37萬元。

綜上所述，采用水質(zhì)處理劑替代傳統(tǒng)的磷酸鹽，年總經(jīng)濟費用可節(jié)約：(308.971 5+16.37)-159.74=165.601 5萬元。

4 結(jié)語

通過近5個月試用，該公司系列鍋爐水質(zhì)處理劑完全能夠滿足熱電部6號鍋爐的運行工況，在降低排污率、減少鍋爐排污量的同時，有效地降低了汽水損失和爐水含鹽量，提高了鍋爐蒸汽品質(zhì)，保證了熱力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。6號鍋爐使用水質(zhì)處理劑后，每年扣除藥劑成本后能產(chǎn)生165萬元左右的經(jīng)濟效益。

綜上所述，面對國家節(jié)能減排指示要求和能源部對自備電廠能耗的考核指標(biāo)，節(jié)能降耗是電廠的生存關(guān)鍵，故新型的鍋爐水質(zhì)處理劑具有較高的推廣和使用價值。