工業(yè)鍋爐水處理及其節(jié)能減排措施研究

石 永

（陜西延長石油興化化工有限公司，陜西 興平 713100）

以往的工業(yè)鍋爐運(yùn)行中，鍋爐用水通常存在嚴(yán)重的污染和浪費(fèi)現(xiàn)象，這對于環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約都極為不利。近年來，工業(yè)鍋爐水處理要求越來越高。因此，如何對工業(yè)鍋爐進(jìn)行升級改造，以提高其水處理能力，降低污染物排放量，成為一項(xiàng)值得研究的問題。這樣不僅能夠節(jié)能減排，也能確保工業(yè)鍋爐長期安全運(yùn)行。

1 工業(yè)鍋爐水處理概述

原水硬度較高，如果直接使用原水作為工業(yè)鍋爐用水，受各種物理化學(xué)作用影響，鍋爐受熱面很容易生成大量水垢。水垢導(dǎo)熱性較差，因此很容易導(dǎo)致鍋爐受熱不均，不但會降低鍋爐運(yùn)行效率，而且會大幅度縮短鍋爐使用壽命，甚至引發(fā)鍋爐爆炸。顯然，鍋爐水處理是工業(yè)鍋爐運(yùn)行中不可缺少的內(nèi)容[1]。

目前，鍋外水處理法和鍋內(nèi)加藥法是兩種常見的工業(yè)鍋爐水處理方法。鍋外水處理法是指采用鈉離子交換軟化，有效降低鍋爐用水硬度，避免出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，這是大多數(shù)工業(yè)鍋爐采用的方法，但難以降低鍋爐用水的堿度和含鹽量。因此，鍋內(nèi)加藥法通常和鍋外水處理法結(jié)合使用。鍋內(nèi)加藥法通過加入試劑，利用試劑的化學(xué)性質(zhì)，與水中的一些可能導(dǎo)致結(jié)垢的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使得這些物質(zhì)形成沉淀，隨鍋爐排污過程一起排出[2]。整體而言，這兩種方法的結(jié)合應(yīng)用對于降低鍋爐能耗有著很大的作用，并大幅度提高了安全性。但是，實(shí)際應(yīng)用過程仍存在不足之處，仍有改進(jìn)空間。

2 工業(yè)鍋爐水處理目前存在的問題

2.1 給水雜質(zhì)含量偏高

目前，仍有部分企業(yè)不重視工業(yè)鍋爐水處理，鍋爐水質(zhì)管理相對欠缺，特別是中小型工業(yè)企業(yè)，類似情況更為嚴(yán)重，很多工業(yè)鍋爐水處理設(shè)備的使用率都處于較低水平，加之這些企業(yè)的相關(guān)工作人員配備不足，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率偏低，導(dǎo)致工業(yè)鍋爐水處理無法落到實(shí)處[3]。工業(yè)鍋爐通常采用一級軟化水，但這種軟化水僅僅處理了水中的金屬離子，而對于可能導(dǎo)致結(jié)垢的陰離子，處理力度不足，工業(yè)鍋爐內(nèi)表面結(jié)垢的問題仍然無法得到有效解決，鍋爐運(yùn)行出現(xiàn)問題也就在所難免。

2.2 排污率偏高

做好鍋爐排污，可以確保鍋爐用水和蒸汽品質(zhì)處于較高水平。目前來看，很多工業(yè)鍋爐的使用單位均采用離子交換法制備軟化水作為鍋爐用水，而為了降低結(jié)垢，一些企業(yè)會在鍋爐運(yùn)行過程中添加無機(jī)阻垢緩釋劑，這種試劑很容易導(dǎo)致鍋爐用水中的溶解固形物含量超標(biāo)。除此之外，還有一些企業(yè)采用提高排污率的方式來確保鍋爐水中的雜質(zhì)處于較低水平，雖然這種方法不失為有效的措施，但很多企業(yè)并未同時(shí)配備熱量回收裝置等設(shè)備，導(dǎo)致隨意排污情況時(shí)有發(fā)生，這不僅浪費(fèi)了鍋爐的大量熱能，也極易給周邊環(huán)境帶來污染。

2.3 回收率偏低

從鍋爐蒸汽的熱能來看，有近20%的熱能蘊(yùn)藏在凝結(jié)水中，因此，要想有效利用熱能，提高鍋爐的熱效率，必須重視鍋爐凝結(jié)水的回收工作。但從目前來看，由于工業(yè)鍋爐凝結(jié)水含有很多雜質(zhì)，因此各使用單位普遍難以進(jìn)行回收，使得水資源和熱能均被大量浪費(fèi)。

2.4 除氧率偏低

當(dāng)前，熱力除氧法是工業(yè)鍋爐除氧的常用方法，這種方法會消耗大量蒸汽，多數(shù)小型企業(yè)為節(jié)約成本往往忽略除氧器運(yùn)行參數(shù)，人為減少蒸汽使用量或關(guān)小排氧門開度，這樣勢必造成除氧器偏離設(shè)計(jì)運(yùn)行工況，除氧器產(chǎn)水溶解氧含量無法達(dá)到預(yù)期效果。這會導(dǎo)致工業(yè)鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到不同程度的氧腐蝕，最終嚴(yán)重影響工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.5 水處理設(shè)備難以高效運(yùn)行

工業(yè)鍋爐水處理設(shè)備以離子交換為基本原理，因此在設(shè)備的使用過程中會產(chǎn)生大量高鹽分的廢棄溶液。同時(shí)，各種酸堿類再生劑的消耗量極大，這些廢棄溶液的排放會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前來看，很多工業(yè)鍋爐的使用單位對于水處理設(shè)備的再生用水的回收率都較低，導(dǎo)致嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。

2.6 化學(xué)清洗液未得到有效處理

在工業(yè)鍋爐的清洗過程中，其產(chǎn)生的廢水化學(xué)成分非常復(fù)雜，包括鈣鎂化合物、氯化物、重金屬離子、亞硝酸鹽、有機(jī)緩蝕劑和表面活性劑等物質(zhì)。部分企業(yè)污水處理設(shè)施不完備，即使有污水處理設(shè)施，但運(yùn)行管理水平偏低，造成廢水處理不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。這些廢水偏酸性或堿性，含有較高的化學(xué)需氧量、氨氮等成分，因此，鍋爐化學(xué)清洗過程中產(chǎn)生的廢水如不及時(shí)有效處理，就會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

3 工業(yè)鍋爐水處理的節(jié)能減排措施

3.1 正確選擇鍋爐水處理方法

各工業(yè)鍋爐使用單位的實(shí)際情況存在差異，必須按照鍋爐使用參數(shù)和原水水質(zhì)情況，選擇最適合自身的鍋爐水處理方法。這對于后期水質(zhì)達(dá)標(biāo)和降低經(jīng)濟(jì)成本尤為關(guān)鍵，也是確保鍋爐高效安全運(yùn)行的重要前提。鍋外水處理法和鍋內(nèi)加藥法的結(jié)合使用時(shí)，要根據(jù)水源和水質(zhì)的實(shí)際條件進(jìn)行靈活改動[4]。

3.2 提高鍋爐水處理運(yùn)行管理水平

首先，要嚴(yán)格按照國家出臺的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，定期對鍋爐用水的原水進(jìn)行檢測，為鍋爐用水處理工作提供重要依據(jù)。其次，要積極應(yīng)用冷凝水閉式回收技術(shù)對鍋爐冷凝水進(jìn)行回收利用，降低能源消耗。對于一些投用時(shí)間較長的鍋爐，要安裝凈化裝置進(jìn)行改造，若安裝凈化裝置的成本明顯超過其經(jīng)濟(jì)效益，通常采用加藥和一般回收系統(tǒng)相結(jié)合的方式，減少冷凝水雜質(zhì)，避免冷凝水回收系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕。再次，工業(yè)鍋爐的使用單位應(yīng)當(dāng)建立健全相應(yīng)管理制度，將鍋爐水處理責(zé)任和標(biāo)準(zhǔn)具體細(xì)化到各個(gè)崗位，明確各個(gè)崗位的職責(zé)，同時(shí)加大監(jiān)督考核力度，提高管理水平。最后，工業(yè)鍋爐的使用單位要建立鍋爐水處理技術(shù)檔案，做好檢測數(shù)據(jù)記錄，如發(fā)現(xiàn)一些項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)異常，則要及時(shí)上報(bào)，并迅速查找原因和采取針對性措施，在問題處理完畢后，要將具體的內(nèi)容記錄到鍋爐水處理技術(shù)檔案中[5]。

3.3 提高鍋爐水處理人員綜合能力

工業(yè)鍋爐的使用單位應(yīng)當(dāng)定期開展技術(shù)培訓(xùn)，確保鍋爐水處理人員精通相應(yīng)業(yè)務(wù)和技術(shù)，打造一支專業(yè)化隊(duì)伍，包括鍋爐水處理操作人員、鍋爐水處理監(jiān)督人員、鍋爐水處理管理人員。每臺工業(yè)鍋爐都要有專業(yè)的水處理人員負(fù)責(zé)相應(yīng)工作，要做好專業(yè)技能人才和專業(yè)技術(shù)管理人員配置，提升人員綜合管理能力。

3.4 加強(qiáng)鍋爐防腐

對于鍋爐除氧裝置，要密切監(jiān)測其實(shí)際除氧效果，根據(jù)鍋爐腐蝕情況，適當(dāng)投放防腐藥劑。如果工業(yè)鍋爐需要停用一段時(shí)間，就更需要做好防腐，具體保護(hù)措施要根據(jù)鍋爐停用時(shí)間的長短進(jìn)行靈活布置，如工業(yè)鍋爐的停用時(shí)間是冬季，還要做好防寒處理。具體來看，干法保養(yǎng)和濕法保養(yǎng)是停用鍋爐的常見保養(yǎng)方法。

3.5 加強(qiáng)對鍋爐水處理的監(jiān)管

在工業(yè)鍋爐的安裝過程中，要加強(qiáng)對水處理設(shè)備安裝過程的審查和檢驗(yàn)，確保鍋爐水處理設(shè)備符合實(shí)際使用要求，能夠正常達(dá)標(biāo)運(yùn)行。另外，要加強(qiáng)對鍋爐水處理過程的監(jiān)管，對鍋爐水處理提出具體要求，使得各單位對鍋爐水處理給予足夠的重視。

3.6 定期處理鍋爐水垢和廢液

當(dāng)工業(yè)鍋爐內(nèi)的水垢達(dá)到1 mm時(shí)，就應(yīng)當(dāng)及時(shí)清除，避免因受熱不均而導(dǎo)致鍋爐發(fā)生銹蝕。酸洗、堿煮和運(yùn)行除垢等是常見的除垢方式，其中，酸洗除垢效果較好，其應(yīng)用范圍較為廣泛，但其帶來的鍋爐結(jié)構(gòu)損傷等副作用也較為明顯。若采用酸洗除垢方式，則必須對程序和工藝進(jìn)行仔細(xì)研究，確保除垢效率最大化，將金屬腐蝕速率降到最低。而對于新安裝的工業(yè)鍋爐而言，堿煮是其正式運(yùn)行前不可缺少的程序，通過這一步驟，鍋爐內(nèi)的金屬受熱面就會因化學(xué)作用而生成一層致密的鈍化保護(hù)膜，確保鍋爐內(nèi)的金屬受熱面不致受到嚴(yán)重腐蝕，這也將水垢影響降到最低。

3.7 合理進(jìn)行排污作業(yè)

對于工業(yè)鍋爐的排污作業(yè)，要做到科學(xué)合理。若排污量較大且排污頻率較高，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)配備排污擴(kuò)容裝置和換熱器等設(shè)備，從而有效回收污水含有的熱能，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時(shí)，為了確保工業(yè)鍋爐排污行為合理，應(yīng)當(dāng)積極引入自動控制技術(shù)，對排污量進(jìn)行自動化控制。通過自動控制，排污量可根據(jù)溶解固形物含量和電導(dǎo)率等參數(shù)進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，避免盲目排污。除此之外，在鍋爐用水指標(biāo)不合格而需要調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用鍋內(nèi)加藥方式，避免頻繁排污造成環(huán)境污染。這些措施能夠確保鍋爐水品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)鍋爐安全運(yùn)行和節(jié)能減排。

3.8 對鍋爐水處理進(jìn)行在線監(jiān)控

工業(yè)鍋爐的使用單位應(yīng)當(dāng)積極發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，搭配在線儀表監(jiān)控裝置，對工業(yè)鍋爐的水處理情況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。同以往的人工監(jiān)控方式相比，這種監(jiān)控方式的精度更高，在出現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)和解決，確保鍋爐設(shè)備安全高效運(yùn)行和節(jié)能降耗。

4 結(jié)語

工業(yè)鍋爐在我國工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，因此其節(jié)能減排的重要性不言而喻。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐節(jié)能減排的重要目標(biāo)，必須做好鍋爐水處理工作。工業(yè)鍋爐的使用單位應(yīng)當(dāng)從多個(gè)方面入手，積極采取相應(yīng)措施，有效提升鍋爐水處理能力，提高工業(yè)鍋爐的工作效率，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。