關(guān)于鍋爐水處理節(jié)能減排的措施研究思考

郭邦佳

摘? 要：新時(shí)代，隨著對總體經(jīng)濟(jì)理論的運(yùn)用，與實(shí)施工業(yè)化改革、產(chǎn)業(yè)化升級，我國經(jīng)濟(jì)增長模式，需要從粗放型轉(zhuǎn)逐漸向集約型。為了全面實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，一方面需要結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，合理的推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，另一方面需要在生態(tài)文明主導(dǎo)，工業(yè)文明與城市文明同步發(fā)展的新路子下，較好的開展節(jié)能減排工作。本文以此為背景，選取關(guān)于鍋爐水處理節(jié)能減排的措施研究思考作為題目，概述了鍋爐水處理節(jié)能減排的內(nèi)涵，剖析了水處理技術(shù)及高質(zhì)量發(fā)展階段面臨節(jié)能減排問題。并以此為基礎(chǔ)，分別從現(xiàn)狀、技術(shù)、培訓(xùn)、運(yùn)維四個層面，提出了幾點(diǎn)較有針對性的建議。

關(guān)鍵詞：鍋爐;水處理;節(jié)能減排;措施

“雙碳”目標(biāo)包括了2030年的必須達(dá)到的“碳達(dá)峰”目標(biāo)與2060年預(yù)期實(shí)現(xiàn)的“碳中和”目標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)階段各行業(yè)諸領(lǐng)域?qū)Α半p碳”目標(biāo)的研討情況看，其重點(diǎn)集中在經(jīng)濟(jì)增長模式、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、生態(tài)環(huán)境保護(hù)三個方面。其中，經(jīng)濟(jì)增長模式要求從粗放型轉(zhuǎn)向集約型，提高全要素生產(chǎn)率。能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型要求在化解能源危機(jī)的前提條件下，用新能源逐漸取代非可再生能源。生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面要求應(yīng)對氣候變化，科學(xué)設(shè)置二氧化碳指標(biāo)、擴(kuò)大碳市場，以及運(yùn)用新材料、新技術(shù)、新工藝等，在修復(fù)生態(tài)、保護(hù)環(huán)境的路徑下，推動生態(tài)文明建設(shè)工作的深化與城市文明、工業(yè)文明，以及農(nóng)業(yè)文明的良性發(fā)展。

1、鍋爐水處理節(jié)能減排概述

工業(yè)鍋爐水處理與整個鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行密切關(guān)聯(lián)，在“雙碳”目標(biāo)下，一方面需要明確集約型發(fā)展方向，另一方面則應(yīng)該將能源危機(jī)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)關(guān)聯(lián)起來。從而使工業(yè)鍋爐水處理節(jié)能減排實(shí)踐中，借助具體、實(shí)用的節(jié)能減排技術(shù)，在鍋爐燃料環(huán)節(jié)改變能源結(jié)構(gòu)，在鍋爐水處理環(huán)節(jié)，解決水雜質(zhì)含量高、排污率高、余熱利用不足、煙氣排放污染大等粗放型發(fā)展階段遺留的問題。

從當(dāng)前鍋爐水處理節(jié)能減排實(shí)施現(xiàn)狀看，多數(shù)工業(yè)企業(yè)已經(jīng)在較大程度上將燃煤鍋爐，轉(zhuǎn)向了燃?xì)忮仩t，增加了對新能源的研發(fā)應(yīng)用。近年來，雖然在總體上的節(jié)能減排已經(jīng)起到了較好的減排效果，但是在鍋爐水處理與節(jié)能減排中的水質(zhì)化驗(yàn)、水處理裝置升級、運(yùn)行管理、監(jiān)督機(jī)制，以及環(huán)境保護(hù)自主驗(yàn)收等方面，仍然有較大的提升空間。

2、鍋爐水處理技術(shù)分析

2.1常規(guī)鍋爐水處理技術(shù)

在鍋爐水處理技術(shù)方面，常規(guī)技術(shù)包括給水加氨、給水除氧、鍋內(nèi)水處理。分述如下：

2.1.1以給水加氨為例

該技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)是調(diào)整pH值。從技術(shù)優(yōu)勢看，原料容易獲取、成本投入較低、使用時(shí)間較長、應(yīng)用工藝簡單。但是由于除氧器出口的pH值相對較低，氨富集區(qū)域會現(xiàn)出腐蝕銅合金材料的現(xiàn)象，加上氨水氣味大會造成臭氣，于環(huán)境不利、對人體健康存在威脅，所以需要對其進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

2.1.2以給水除氧技術(shù)為例

該技術(shù)是補(bǔ)充熱力除氧不足。常用的方法包括了聯(lián)氨、乙醛肟。由于聯(lián)氨存在較大毒性已經(jīng)不用于除氧劑，可是在反應(yīng)速度方面，其它除氧劑比較慢，而且容易在pH、溫度、過剩量的影響下進(jìn)一步降低反應(yīng)效率。尤其鈍化效果方面并無明顯優(yōu)勢，以小于5PPb的氧含量為例，依然不能排除腐蝕現(xiàn)象。所在多數(shù)工業(yè)企業(yè)認(rèn)為氧腐蝕問題屬于處理中的難點(diǎn)之一。

2.1.3以鍋內(nèi)水處理為例

中壓、高壓鍋爐中通常選擇磷酸三鈉與氫氧化鈉、磷酸氫二鈉等作為處理材料進(jìn)行操作，可是由于屬性的影響處理中也存在一定缺陷，尤其在主觀因素影響下，水質(zhì)指標(biāo)控制不嚴(yán)格時(shí)也會導(dǎo)致處理效果下降。例如，當(dāng)前在中壓鍋爐中時(shí)有出現(xiàn)的夾帶現(xiàn)象、蒸汽品質(zhì)降低現(xiàn)象、排污率與排污量均持高不下的現(xiàn)象等，均使鍋內(nèi)水處理的能耗費(fèi)有所增加。由此可見，在鍋爐水處理中應(yīng)該使用一些新技術(shù)。

2.2新型鍋爐水處理技術(shù)

與常規(guī)鍋爐水處理技術(shù)相比，新型鍋爐水處理技術(shù)原理發(fā)生了變化，主要是根據(jù)系統(tǒng)性處理思維梳理出了腐蝕控制問題，與沉積結(jié)垢、腐蝕夾帶控制問題，選擇適用于解決實(shí)際問題的水處理技術(shù)。

2.2.1MFT多功能緩蝕處理技術(shù)

該技術(shù)整體上屬于特殊復(fù)合有機(jī)產(chǎn)品，在使用能夠較好的控制給水pH的穩(wěn)定性，同時(shí)預(yù)防酸性水質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。從應(yīng)用效果看，一方面可以使給水中的溶解氧符合國家相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，另一方面起到保護(hù)給水系統(tǒng)、水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)的作用。例如：（1）與水分子締和合可以較好的提高pH值，化學(xué)反應(yīng)式為：R[（CmHn）O—NH2]P+H2O→[（CmHn）O—NH3OH] P。

（2）應(yīng)用該產(chǎn)品后可以較好的中和酸根離子，化學(xué)反應(yīng)式為：R[（CmHn）O—NH2]P[OH-+H+]HCO3→R[（CmHn）O—NH2]PHCO3+H2O。

（3）可以對腐蝕產(chǎn)物起到鈍化的明顯作用，包括氧化銅被鈍化為氧化亞銅保護(hù)膜、氧化鐵紅鈍化為磁性四氧化三鐵保護(hù)膜等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防腐蝕的目標(biāo)。用公式可以表示為：[NH2—CO—NH2]m+CuO/Fe2O3→Cu2O/Fe3O4+H2O+N2。

（4）需要注意的是，該技術(shù)中也存在反應(yīng)殘余氧，用化學(xué)公式表示為：[NH2—CO—NH2]m+O2→N2+H2O+CO2。

再如，長鏈化合物在金屬基體表面上會產(chǎn)生一種單分子保護(hù)膜，進(jìn)而起到對氧氣、二氧化碳、腐蝕產(chǎn)物侵蝕現(xiàn)象的有效預(yù)防（如對汽輪機(jī)、管線的腐蝕保護(hù)等），而且于高溫、高壓條件下的反應(yīng)物不含有機(jī)酸，也不會影響蒸汽品質(zhì)等。

2.2.2AOT鍋水處理技術(shù)

該技術(shù)主要是通過無磷鍋水處理劑，其中包括了高效分散劑、有機(jī)聚合物、助劑等。目前使用該技術(shù)可以起到較好的分散硬垢、防結(jié)垢、防電位腐蝕等作用。

具體而言，當(dāng)該產(chǎn)品與鐵、銅、硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，就可以實(shí)現(xiàn)防結(jié)垢、防腐蝕目標(biāo)。用化學(xué)公式可以表示如下：

（1）R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P+pM2→pM（R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P）。

（2）R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P+pN→pN（R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P）

（3）反應(yīng)后生成的粘泥、沉積物，會在有機(jī)聚合物螯合、分散、調(diào)節(jié)處理等作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N具有自由流動屬性的形式并從鍋爐中排出。由于包括了對鐵、銅氧化物粘性的調(diào)節(jié)，因此可以起到對局部電位腐蝕防護(hù)的作用，并借助金屬表面產(chǎn)生的鈍化層較好的控制腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。當(dāng)前階段的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明應(yīng)用上述技術(shù)后，可以較好的提升鍋水臨界含鹽量、減少排污率與排污量、降低能耗、提高鍋爐傳熱效率等。

3、鍋爐水處理節(jié)能減排問題分析

3.1從能源結(jié)構(gòu)調(diào)整角度分析

當(dāng)前階段，多數(shù)工業(yè)鍋爐從燃煤鍋爐轉(zhuǎn)變成了燃?xì)忮仩t，整體上的能源結(jié)構(gòu)獲得了優(yōu)化，降低了污染物種類與排量。對于部分仍然采用燃煤鍋爐的工業(yè)企業(yè)而言，燃燒系統(tǒng)中增加了均勻分層給煤技術(shù)，并且結(jié)合爐墻改造實(shí)現(xiàn)了對燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化。而且，近年來通過對燃?xì)忮仩t、燃煤鍋爐能效與排放實(shí)測調(diào)研發(fā)現(xiàn)，工業(yè)鍋爐的排煙溫度、回水溫度均有較大的可利用空間。尤其是在節(jié)能減排潛力方面，余熱的回收利用為其提供了必要途徑。

例如，根據(jù)2021年《暖通空調(diào)HV&AC》第51卷第12期的專題研究內(nèi)容看，寧夏大學(xué)、北京建筑大學(xué)、寧夏特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院、寧夏建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司等多家機(jī)構(gòu)以聯(lián)合方式，對寧夏地區(qū)的供熱爐、工業(yè)鍋爐進(jìn)行了調(diào)查研究，結(jié)果顯示在氮氧化物排放量較高、排煙溫度約在130攝氏度到190攝氏度范圍之內(nèi)，而且，回水溫度達(dá)可以達(dá)到20攝氏度到47攝氏度，一旦對其進(jìn)行有效利用，可以降低污染、提高余熱回收后的鍋爐熱效率（約在6%到17%左右）。由此可見，現(xiàn)階段的鍋爐水處理中應(yīng)該配套的提高余熱回收工作。

3.2從節(jié)能減排措施角度分析

工業(yè)鍋爐系統(tǒng)水處理通常包括多個階段，不同的階段處理效果也會相應(yīng)的對系統(tǒng)運(yùn)行狀況產(chǎn)生影響。以國內(nèi)的10.MPa高壓鍋爐、余熱汽包，與4.0MPa中壓鍋爐、余熱汽包的使用情況看，在應(yīng)用MFT多功能緩蝕處理技術(shù)與AOT鍋水處理技術(shù)后，可以較好的提升燃燒效率、化解難題、擴(kuò)增綜合效益，可是技術(shù)要素的配置，并不能全面的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，仍然需要配套的解決設(shè)備運(yùn)行管理、監(jiān)督，以及相關(guān)工作人員的綜合素質(zhì)培育問題等。

例如，對于部分工業(yè)企業(yè)而言，在分析鍋爐水處理需求時(shí)存在不足，選擇節(jié)能減排技術(shù)時(shí)以其優(yōu)勢為準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)，導(dǎo)致了技術(shù)適用性差的現(xiàn)象。同時(shí)在技術(shù)要素主導(dǎo)的條件下，未能區(qū)分清楚技術(shù)要素主導(dǎo)下的生產(chǎn)要素配置，與單一的技術(shù)生產(chǎn)要要素配置差異，造成了配套性資源配置不足的情況，由此也容易造成技術(shù)要素配置后應(yīng)用效用大大折扣的現(xiàn)象。尤其在現(xiàn)代工業(yè)鍋爐水處理及節(jié)能減排中，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了前端的研發(fā)、設(shè)計(jì)，與后端的運(yùn)維管理環(huán)節(jié)，事實(shí)上部分工業(yè)企業(yè)缺乏對產(chǎn)業(yè)鏈思維的吸收與應(yīng)用，造成了重前端研發(fā)設(shè)計(jì)、輕后端運(yùn)維管理的現(xiàn)象，由此也弱化了對相關(guān)人員的管理，降低了檢查、監(jiān)督、處理措施實(shí)施后的執(zhí)行效力等。

4、鍋爐水處理節(jié)能減排應(yīng)對措施

4.1結(jié)合現(xiàn)狀，科學(xué)選擇鍋爐水處理方法

首先，化工企業(yè)在鍋爐不處理節(jié)能減排過程中，應(yīng)該對在用鍋爐的類型、規(guī)格、發(fā)電機(jī)組發(fā)電能力、動力蒸汽作用、裝置、供氣對象等進(jìn)行全面剖析。其次，建議在此基礎(chǔ)上制作鍋爐水處理節(jié)能減排要素清單。例如，將給水、爐水、過熱蒸汽等，細(xì)化到pH、電導(dǎo)率、溶解率、磷酸根、二氧化硅、鈉離子等要素指標(biāo)上，根據(jù)加藥前、加藥后（主要指應(yīng)用新型鍋爐水處理技術(shù)產(chǎn)品及各類處理劑）的指標(biāo)變化、合格率（如在技術(shù)指標(biāo)合格率可以根據(jù)加藥調(diào)試期、減排調(diào)試期、穩(wěn)定期等計(jì)算出總合格率）、排污率（主要根據(jù)加藥前三個月、加藥期的耗水量、產(chǎn)汽量、排污率等進(jìn)行計(jì)算）比較，最終對選擇的鍋爐水處理技術(shù)進(jìn)行節(jié)能效果分析。第三，經(jīng)濟(jì)效益分析中包括了藥劑總費(fèi)用、節(jié)省原藥劑費(fèi)用、節(jié)約脫鹽水經(jīng)濟(jì)效益、降低排污率與多產(chǎn)蒸汽效益等，最后根據(jù)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益相加計(jì)算出總經(jīng)濟(jì)效益。并對社會、環(huán)境效益開展綜合評價(jià)等。

4.2借助技術(shù)，提升鍋爐水處理管理水平

首先，建議結(jié)合工業(yè)企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級中的經(jīng)驗(yàn)，在鍋爐相關(guān)部位安裝傳感器或執(zhí)行器，將傳感器與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)聯(lián)，對于未建設(shè)鍋爐水處理節(jié)能減排數(shù)據(jù)庫的工業(yè)企業(yè)，應(yīng)該通過引入SQL數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)用的企業(yè)信息管理系統(tǒng)，建設(shè)節(jié)能減排要素庫、指標(biāo)庫，并將傳感器與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通訊關(guān)聯(lián)，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)存儲管理其次，為了提升鍋爐水處理管理水平，有必要在數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)上，增加數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)。例如，目前可以通過引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，增加數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)分析、生成分析報(bào)告、將報(bào)告分發(fā)給各管理部門的環(huán)節(jié)，進(jìn)而建立一個從終端數(shù)據(jù)采集到PC端數(shù)據(jù)分析管理的數(shù)據(jù)化管理體系，實(shí)現(xiàn)對鍋爐水處理技術(shù)應(yīng)用中的全過程監(jiān)測等。

4.3開展培訓(xùn)，增強(qiáng)鍋爐水處理人員素質(zhì)

首先，建議開展知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化培訓(xùn)，結(jié)合工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條，從宏觀上梳理鍋爐裝置應(yīng)用流程。然后，結(jié)合微觀實(shí)踐中的鍋爐水處理技術(shù)，開展專項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，確保在應(yīng)用新技術(shù)時(shí)，工作人員能夠滿足實(shí)際的操作需求。其次，應(yīng)該根據(jù)信息化管理現(xiàn)狀，增加數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用方法與數(shù)據(jù)分析管理技術(shù)培訓(xùn)，以此滿足“雙碳”背景下的鍋爐水處理節(jié)能減排對工作人員的綜合素質(zhì)要求。尤其是在發(fā)現(xiàn)問題、處理問題過程中，需要一定的職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力，開展持續(xù)性的培訓(xùn)工作，有利于推進(jìn)員工與企業(yè)的共同發(fā)展，并為企業(yè)創(chuàng)造更大價(jià)值。

4.4重視運(yùn)維，確保檢查監(jiān)督處理的效果

首先，建議按照產(chǎn)業(yè)鏈思維增加對運(yùn)維管理的重視程度，并結(jié)合人員培訓(xùn)環(huán)節(jié)，共同促進(jìn)對運(yùn)維管理方案的研發(fā)設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)前可以由部門進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)、員工進(jìn)行應(yīng)用與檢驗(yàn)，并在反饋機(jī)制作用下，較好的推動對運(yùn)維管理方案的持續(xù)完善。其次，應(yīng)該根據(jù)常態(tài)化檢查、全過程監(jiān)督、及時(shí)處理的基本要求，對運(yùn)維管理方案中的要素、指標(biāo)進(jìn)行梳理與檢驗(yàn)，最終保障鍋爐水處理相關(guān)的要素，均能夠與具體的技術(shù)指標(biāo)匹配起來，從而使工作人員結(jié)合“線上+線下”模式實(shí)現(xiàn)高效化運(yùn)維管理目標(biāo)。

結(jié)束語

總之，新時(shí)期我國各行業(yè)諸領(lǐng)域進(jìn)入到了高質(zhì)量發(fā)展階段，既要保障集約型經(jīng)濟(jì)增長模式的完善，也要使“碳達(dá)峰”目標(biāo)加以實(shí)現(xiàn)，并為“碳中和”目標(biāo)奠定必要條件。從手段上看，工業(yè)鍋爐升級改造中的主要以能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、水處理節(jié)能減排為主。因而在當(dāng)前應(yīng)該以實(shí)際的節(jié)能減排現(xiàn)狀為準(zhǔn)，合理的選擇一些鍋爐水處理方法，并結(jié)合信息化管理向數(shù)據(jù)化管理的轉(zhuǎn)型機(jī)遇，引入數(shù)字化技術(shù)提升鍋爐水處理管理水平。由于鍋爐水處理節(jié)能減排需要通過綜合措施才能獲得較好實(shí)現(xiàn)，因此，建議配套的開展工作的知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化與專業(yè)技能培訓(xùn)，同時(shí)加大運(yùn)維管理環(huán)節(jié)的投資比重，發(fā)揮節(jié)能減排措施應(yīng)用效用。

參考文獻(xiàn)

[1]饒江雄，馮安華.新型鍋爐水處理技術(shù)的應(yīng)用[J].化工管理，2021，11（14）：32-33.

[2]賈丙麗，車剛.鍋爐水處理作業(yè)仿真培訓(xùn)考核模擬機(jī)設(shè)計(jì)[J].化工裝備技術(shù)，2021，42（4）：26-29.

[3]程建軍.新型鍋爐水處理劑在安化循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用[J].清洗世界，2021，37（1）：21-22.

[4]申芳.鍋爐水處理不良的影響與處理方法研究[J].中國化工貿(mào)易，2020，12（4）：53-54.

[5]翟左，魏鑫.工業(yè)鍋爐水處理檢驗(yàn)及節(jié)能方法探討[J].中國設(shè)備工程，2020，16（3）：148-150.