三門峽地區(qū)鍋爐水質(zhì)調(diào)查分析

張彥奎 朱萬欽 彭建良 劉 晶 崔建欣

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院三門峽分院 三門峽 472000)

我國是世界上生產(chǎn)和使用工業(yè)鍋爐最多的國家，隨著工業(yè)和科技的飛速發(fā)展，燃煤鍋爐由于具有運(yùn)行成本低這一顯著優(yōu)勢，使用數(shù)量越來越多，但是在燃燒時(shí)排放的二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此我國實(shí)施“藍(lán)天工程”計(jì)劃，逐步投入了天然氣鍋爐來替代燃煤鍋爐。三門峽地區(qū)自2016年11月頒布了“禁燃令”，全面開展大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，逐步停用了中小型燃煤鍋爐，截止到2021年12月三門峽地區(qū)工業(yè)鍋爐數(shù)量已由原來的479家減少至128家，其中351家小型燃煤鍋爐均為采暖鍋爐已被查封，23家小型燃煤鍋爐完成改造。目前，三門峽地區(qū)已經(jīng)大規(guī)模地使用燃油燃?xì)忮仩t，但在運(yùn)行過程中，如果鍋爐水處理后的水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，易造成鍋爐結(jié)垢、腐蝕、爐管變形，縮短鍋爐的使用壽命，甚至造成鍋爐爆炸。因此，筆者針對三門峽地區(qū)企業(yè)的鍋爐水處理狀況進(jìn)行深入調(diào)研。

1 水樣采集與檢測

為確保調(diào)研數(shù)據(jù)的普遍性和多樣性，抽查了三門峽市區(qū)、陜縣地區(qū)、靈寶地區(qū)、盧氏地區(qū)、澠池地區(qū)、義馬地區(qū)6個(gè)區(qū)域的共20家企業(yè)，對其鍋爐原水、鍋爐給水、鍋爐爐水的水樣進(jìn)行采集，其中采集盧氏與澠池地區(qū)各2家企業(yè)、靈寶地區(qū)3家企業(yè)、三門峽市區(qū)與義馬地區(qū)各4家企業(yè)、陜縣地區(qū)5家企業(yè)的鍋爐水樣。

依據(jù)GB／T 1576—2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的規(guī)定，主要對采集的水樣的以下指標(biāo)進(jìn)行了檢測：

1）硬度。給水硬度是防止鍋爐結(jié)垢的一項(xiàng)重要指標(biāo)，通常指水中鈣、鎂離子的總濃度，能夠反映水中結(jié)垢物質(zhì)的多少，對鍋爐來說，給水硬度越小越有利于防止結(jié)垢；

2）堿度。鍋水堿度對鍋爐設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕和蒸汽品質(zhì)有重大影響。堿度過高易引起鍋爐設(shè)備的堿性腐蝕和苛性脆化，并且易使鍋水起泡發(fā)生汽水共騰惡化蒸汽品質(zhì)；堿度太低易造成鍋爐酸性腐蝕；

3）pH值。pH值是鍋爐用水中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，若pH值過低，會(huì)對金屬產(chǎn)生酸性腐蝕；若pH值過高，堿性水中有過量的NaOH存在，不僅會(huì)惡化蒸汽品質(zhì)，同時(shí)易引起鍋爐設(shè)備苛性脆化。

2 結(jié)果與分析

2.1 三門峽各區(qū)域水源水分析

采集三門峽各區(qū)域共20家企業(yè)的鍋爐原水進(jìn)行水質(zhì)檢測，分析結(jié)果見表1。

表1 三門峽各地區(qū)鍋爐原水分析結(jié)果

結(jié)果顯示，由于三門峽地處北方地區(qū)，常年降雨量少，蒸發(fā)量大，水資源并不充足，土地較為干旱，水中雜質(zhì)較多，三門峽地區(qū)將黃河水作為水源，經(jīng)自來水廠處理后，原水硬度在7.0～10.0 mmol／L，為較硬水，pH值呈中性，堿度適中。煤礦以及化工企業(yè)由于工業(yè)生產(chǎn)，水質(zhì)污染嚴(yán)重，因此原水硬度較高。目前三門峽地區(qū)95%以上的企業(yè)使用鈉離子交換器作為鍋爐的水處理設(shè)備，對于原水硬度較高的水源水來說是比較合適的。

2.2 鍋爐給水情況

根據(jù)GB／T 1576—2018的要求，給水硬度應(yīng)≤0.03 mmol／L，采用鈉離子交換器制得的軟化水的pH值范圍為7.0～10.5，檢測結(jié)果見表2。

表2 三門峽各地區(qū)鍋爐給水分析結(jié)果

由表2可見，給水硬度合格率為75%，陜縣地區(qū)的石壕煤礦,澠池地區(qū)的耿村煤礦、曹躍煤礦這3家煤礦企業(yè)鍋爐給水硬度嚴(yán)重超標(biāo)，這3家煤礦企業(yè)均使用礦井水作為水源水，且已進(jìn)行水質(zhì)預(yù)處理去除雜質(zhì)，司爐工在使用離子交換器時(shí)操作不當(dāng)，且水質(zhì)化驗(yàn)條件較為簡陋，基礎(chǔ)設(shè)施配備不到位，化驗(yàn)人員對配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液未進(jìn)行標(biāo)定，化驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，導(dǎo)致水質(zhì)長期硬度超標(biāo)且未得到有效解決。陜縣地區(qū)的金星大酒店、靈寶地區(qū)的華鑫銅箔的司爐工在某次再生過程中關(guān)閉給水閥，造成短時(shí)間大量超標(biāo)水注入軟水箱，需要合格軟水長時(shí)間稀釋超標(biāo)水才可使軟水箱中水質(zhì)重新達(dá)標(biāo)，因此抽取的這2家企業(yè)水樣也未達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。在pH值方面，20家企業(yè)的鍋爐給水pH值均在7.0～10.5的合格范圍之內(nèi)，合格率為100%。經(jīng)過鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3家硬度長期不合格的煤礦鍋爐內(nèi)部均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，石壕煤礦爐內(nèi)水垢厚度達(dá)到3.2 mm，耿村煤礦和曹躍煤礦水垢厚度分別為10.8 mm和10.3 mm，耿村煤礦和曹躍煤礦的水冷壁管出現(xiàn)鼓包變形。由此可以看出部分企業(yè)在鍋爐給水硬度處理方面并未做到位，鍋爐水處理重視程度較低。

2.3 鍋爐爐水分析

根據(jù)GB／T 1576—2018的要求，當(dāng)額定蒸汽壓力為1.0 MPa＜P≤1.6 MPa，且無過熱器條件下，鍋爐爐水的堿度值應(yīng)控制在4.0～24.0 mmol／L之間，pH值應(yīng)在10.0～12.0之間。三門峽地區(qū)鍋爐爐水分析結(jié)果見表3。

表3 三門峽各地區(qū)鍋爐爐水分析結(jié)果

在鍋爐爐水的堿度方面，堿度值高于24 mmol／L的有8家企業(yè)，占全部的40%，且主要集中在三門峽市區(qū)、盧氏地區(qū)以及義馬地區(qū)，堿度合格率僅為60%。在爐水的pH值方面，合格率為75%，高于12.0的有5家企業(yè)，集中分布在三門峽市區(qū)和陜縣地區(qū)，其他地區(qū)的pH值均在合格范圍之內(nèi)。因此，從整體鍋爐爐水的數(shù)據(jù)上來看，三門峽地區(qū)鍋爐爐水主要問題在于鍋水的堿度值以及pH值偏高。實(shí)地走訪發(fā)現(xiàn)堿度不合格的8家企業(yè)存在共同點(diǎn)：在鍋爐排污方面沒有制定相關(guān)指導(dǎo)手冊，排污不及時(shí)或很少進(jìn)行排污，排污量太小或排污率過高，不進(jìn)行鍋爐加藥。因此相關(guān)的企業(yè)應(yīng)重視鍋爐水處理科學(xué)加藥，合理控制排污率，確保爐水堿度值以及pH值能夠控制在合理范圍內(nèi)。

3 三門峽地區(qū)鍋爐水處理存在的問題

3.1 水處理操作人員素質(zhì)未達(dá)到實(shí)際需求

通過上文對三門峽地區(qū)的鍋爐原水、給水、爐水的水質(zhì)調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)部分企業(yè)水處理操作人員整體素質(zhì)不高，使得企業(yè)在進(jìn)行鍋爐水處理時(shí)很難達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過對企業(yè)進(jìn)行實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)很多中小型企業(yè)鍋爐用戶為了節(jié)約成本、提高效益，鍋爐水處理人員大多由司爐工兼任，司爐工對鍋爐水處理專業(yè)知識(shí)、水處理設(shè)備性能、樹脂的工作交換容量都知之甚少；化驗(yàn)人員技術(shù)水平也相對不高，比如堿度不合格的8家企業(yè)均存在沒有對配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定的現(xiàn)象，導(dǎo)致水質(zhì)化驗(yàn)檢測的結(jié)果與實(shí)際存在較大誤差；現(xiàn)場取樣中發(fā)現(xiàn)企業(yè)還存在化驗(yàn)人員數(shù)據(jù)造假的現(xiàn)象。正是由于責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)以及知識(shí)水平欠缺，使得耿村煤礦、千秋煤礦礦區(qū)鍋爐爐水堿度長期處于不合格狀態(tài)，對企業(yè)鍋爐的正常運(yùn)行無疑提供了錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)經(jīng)過鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這2家鍋爐受熱面存在不同程度的堿性腐蝕。除此之外，水質(zhì)檢測對人員和化驗(yàn)室環(huán)境要求較高，不僅需要配備專業(yè)的化學(xué)試劑以及檢測儀器，同時(shí)化驗(yàn)人員需要經(jīng)過培訓(xùn)并取得相應(yīng)證書，在受到經(jīng)濟(jì)成本以及管理人員不重視的雙層限制下，企業(yè)的鍋爐水處理工作仍然有較大的改進(jìn)空間，并且也有較長的發(fā)展之路要走[1]。

3.2 水質(zhì)管理制度不完善

經(jīng)過對三門峽地區(qū)的鍋爐給水和爐水調(diào)查發(fā)現(xiàn)，80%的企業(yè)并沒有制定完善的水質(zhì)管理制度，即使制定了制度，往往也是對鍋爐的操作規(guī)范，在鍋爐使用過程中的安全細(xì)則等方面，并沒有針對水處理工作制定嚴(yán)格可行的制度以及指導(dǎo)手冊。根據(jù)《鍋爐安全技術(shù)規(guī)程》《鍋爐水（介）質(zhì)處理檢驗(yàn)規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定，企業(yè)在鍋爐的水處理方面應(yīng)制定管理制度，并且在水處理的操作過程中整個(gè)流程要合理，且能夠有效地實(shí)施[2]。

3.3 小型企業(yè)缺乏專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)

除了鍋爐水處理的設(shè)施建設(shè)不足、人員素質(zhì)不高以及制度不完善外，企業(yè)還缺乏相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)，比如陜縣地區(qū)的石壕煤礦，澠池地區(qū)的耿村煤礦、曹躍煤礦這3家煤礦企業(yè)鍋爐給水硬度嚴(yán)重超標(biāo)，正是由于企業(yè)水處理人員操作不當(dāng)，自身對于水處理設(shè)備使用方法及原理也未做深入了解，配備了鈉離子交換器后，出水硬度仍然不合格，可能是由于樹脂層高度不夠、樹脂“中毒”、再生周期設(shè)定過大、正洗時(shí)間偏短等原因，企業(yè)人員對這些無從知曉。出現(xiàn)問題時(shí)尋求水處理設(shè)備生產(chǎn)廠家售后人員前來指導(dǎo)，廠家售后由于路途遙遠(yuǎn)不能及時(shí)趕赴現(xiàn)場解決問題，有些鍋爐用戶針對問題采取了錯(cuò)誤的解決方案，不僅沒能使水質(zhì)達(dá)標(biāo)，反而造成設(shè)備進(jìn)一步損耗。還有個(gè)別企業(yè)用戶在出現(xiàn)問題時(shí)甚至嫌麻煩不去查找原因，而是只要不影響鍋爐運(yùn)行便不采取解決方案。

4 針對三門峽地區(qū)鍋爐水質(zhì)問題的措施和建議

4.1 提升水處理工作人員素質(zhì)

為提升三門峽地區(qū)的鍋爐水質(zhì)，首先就要進(jìn)一步規(guī)范水處理工作，企業(yè)內(nèi)部應(yīng)定期組織鍋爐水處理人員進(jìn)行理論知識(shí)以及實(shí)踐操作技能的培訓(xùn)與考核，強(qiáng)化作業(yè)人員對于各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的理解與執(zhí)行，同時(shí)采取持證上崗的管理方式從源頭提升鍋爐水處理能力。同時(shí)定期對水處理設(shè)備進(jìn)行檢查和維修，對于鍋爐的一些關(guān)鍵部位也要加強(qiáng)巡檢，進(jìn)而在不斷地維護(hù)和保養(yǎng)中逐步提升鍋爐工作人員的水處理能力[3]。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)關(guān)注水處理行業(yè)的新動(dòng)態(tài)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的水處理專業(yè)知識(shí)，做到企業(yè)在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)解決，確保鍋爐安全穩(wěn)定節(jié)能運(yùn)行。

4.2 加強(qiáng)水質(zhì)管理制度建設(shè)

企業(yè)也要加強(qiáng)本單位鍋爐水質(zhì)管理制度的建設(shè)，提高鍋爐水處理工作效率。因此，企業(yè)就需要制定科學(xué)的水處理管理體系，比如規(guī)定水質(zhì)化驗(yàn)頻次，制定鍋爐定期排污和連續(xù)排污指導(dǎo)手冊，維持鍋爐的含鹽量、堿度、pH值等各項(xiàng)指標(biāo)符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。此外，鍋爐水處理工作中，也要認(rèn)真地監(jiān)督好每一個(gè)流程，確保該項(xiàng)工作的每個(gè)環(huán)節(jié)都準(zhǔn)確無誤，按照要求及時(shí)申報(bào)檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)做好鍋爐定期檢驗(yàn)。除此之外，相關(guān)監(jiān)管部門應(yīng)積極地向企業(yè)做好鍋爐水處理的宣傳和引導(dǎo)工作，在鍋爐安裝告知時(shí)，監(jiān)察機(jī)構(gòu)應(yīng)要求使用單位根據(jù)相關(guān)規(guī)定配備鍋爐水處理設(shè)備、水處理操作人員、分析儀器以及場地，并督促使用單位正確對待水處理工作。通過內(nèi)部自查和外部監(jiān)督的手段，更好地做細(xì)鍋爐的保養(yǎng)檢修工作，進(jìn)而延長鍋爐的使用壽命。

4.3 控制指標(biāo)的操作方法

目前三門峽地區(qū)的鍋爐主要以自然循環(huán)的低壓蒸汽鍋爐為主，大多數(shù)企業(yè)用蒸汽進(jìn)行供熱，對蒸汽品質(zhì)要求不高，工業(yè)鍋爐常規(guī)化驗(yàn)項(xiàng)目為硬度、堿度、pH。當(dāng)鍋爐水質(zhì)不符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以采取以下方法調(diào)整。

1)由于全自動(dòng)軟水器占地面積小、出水水質(zhì)穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，三門峽地區(qū)在用工業(yè)鍋爐用戶95%以上選擇了全自動(dòng)軟水器（鈉離子交換器）作為主要水處理設(shè)備。在實(shí)際的水處理操作當(dāng)中，鍋爐給水硬度超標(biāo)的原因通常如下：軟水器再生周期設(shè)定過大，或流量計(jì)故障造成的計(jì)量不準(zhǔn)，使樹脂本該再生時(shí)未能及時(shí)再生，致使超標(biāo)水注入軟水箱；正洗時(shí)間偏短，使本應(yīng)在正洗中被沖掉的廢鹽水被部分帶入軟水箱中；鹽箱中的氯化鈉含量過少，未及時(shí)添加，造成樹脂再生效果不好，鹽的高度至少應(yīng)達(dá)到水高度的1／3；水處理人員操作不當(dāng)，在某一次樹脂再生過程中關(guān)閉給水閥；軟水器樹脂填裝高度不規(guī)范，填裝過高，樹脂膨脹空間不足，影響反洗，填裝過低，樹脂太少，影響制水量。三門峽地區(qū)原水硬度較高，因此樹脂層應(yīng)相應(yīng)增高，高度一般應(yīng)大于800 mm，同時(shí)需配置較大的交換柱[4]。

2）維持鍋水pH值和堿度在合理范圍內(nèi)。如堿度過低可向鍋內(nèi)加入氫氧化鈉、碳酸鈉等堿性藥劑，使鍋爐爐水pH值達(dá)到9.5～11.5，阻止或減緩溶解氧對鍋爐金屬的腐蝕。堿度過高會(huì)發(fā)生汽水共騰和堿性腐蝕、鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)腐蝕，因此可通過加大排污量，根據(jù)鍋爐的具體情況加入降堿劑如磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等，將鍋水堿度降低至10～12。

4.4 給予企業(yè)充分的技術(shù)指導(dǎo)

三門峽地區(qū)中小型企業(yè)普遍存在水處理工作盲目性大，缺乏專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，這也是造成水處理工作水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的重要原因。因此，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)可以每年組織1次水處理技術(shù)能力提升班，重點(diǎn)培訓(xùn)分析實(shí)操和設(shè)備實(shí)操，確保學(xué)員準(zhǔn)確掌握水質(zhì)分析化驗(yàn)、水處理設(shè)備的正確操作，保證樹脂的再生效果等，盡可能地保證培訓(xùn)質(zhì)量；除此之外，還可以向企業(yè)提供有償服務(wù)，比如配制分析標(biāo)準(zhǔn)溶液、試劑等，這樣可以通過與企業(yè)的水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果作比對來找到企業(yè)水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因；在企業(yè)水處理操作人員遇到困難時(shí)，派出專家或者技術(shù)能手提供免費(fèi)的技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)，為三門峽地區(qū)的鍋爐用戶水處理能力提升創(chuàng)造更加便利的條件[5]。

5 結(jié)束語

鍋爐作為一種熱能交換設(shè)備，在運(yùn)行過程中，如果鍋爐用水的水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，易造成鍋爐結(jié)垢、腐蝕、爐管變形，縮短鍋爐的使用壽命，甚至造成鍋爐爆炸，危及人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，因此水處理工作至關(guān)重要，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。本文通過對三門峽地區(qū)水質(zhì)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)部分企業(yè)鍋爐水處理工作中存在一定的問題，如水處理操作人員素質(zhì)未達(dá)到實(shí)際需求，水處理管理制度不完善，缺乏專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)。針對這些問題提出了改進(jìn)方法，制定相應(yīng)的水處理管理制度，強(qiáng)調(diào)鍋爐水處理的重要性，培養(yǎng)工作人員的責(zé)任心和工作能力。同時(shí)，水質(zhì)指標(biāo)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)及時(shí)分析并查找原因，合理操作保證水質(zhì)指標(biāo)正常，相關(guān)檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)可以給予企業(yè)更多的技術(shù)指導(dǎo)，為企業(yè)服務(wù)，只有多方齊心協(xié)力才能有效提升三門峽地區(qū)鍋爐水處理，延長鍋爐的使用壽命，保障企業(yè)安全生產(chǎn)，更能帶動(dòng)社會(huì)的技術(shù)進(jìn)步與全面發(fā)展[6]。