摘要：本文对韶关市工业锅炉的水处理状况进行了调查和总结，对存在的问题从设备配置、人员素质以及管理等各方面进行了分析，阐明了水处理工作与节能减排的关系，并提出了相应的对策和措施。
关键词：工业锅炉;水处理;节能减排
Abstract: In this paper, investigation and summary of the Shaoguan City industrial boilers water treatment, analyzes the problems from all aspects of the device configuration, the quality of personnel and management, to clarify the relationship between the water treatment work and energy conservation, and corresponding policies and measures.
Key words: industrial boilers; water treatment; energy saving
中图分类号 : TK223.6文献标识码： A 文章编号：
0 引言
我国是一个水资源紧缺的国家，水资源的可持续利用是实现社会经济可持续发展极为重要的保证。锅炉用水，是水资源利用的一个方面，锅炉水处理既关系到锅炉的安全运行也关系到锅炉的节能减排。水质管理是锅炉安全经济运行的保证。因水质不良出现的问题，并不像锅炉某些构件出现问题那样，立刻明显地暴露出来。这就是锅炉水处理不被重视的原因之一。由于水质不良对锅炉的危害往往是一个积累过程，需经过一定时间才能发现，但这时通常已经达到不可挽回的局面。为了防患于未然，对于锅炉应加强水质管理工作，其中包括技术管理和经济管理。
1 韶关市辖区水源概况
韶关市位于广东省北部，地质条件复杂多样，地表水源水质呈现出流域特征，2011全年各流域水源硬度分析见表1。硬度基本上是碳酸盐硬度，且基本上硬度小于等于碱度。
表1 不同流域水源硬度
|
|
水源 |
武江河 |
南水河 |
浈江河（包括锦江、墨江等支流） |
小坑水库 |
滃江 |
新丰江 |
|
硬度mmol/L |
2.0~4.0 |
0.6~0.8 |
0.5~2.0 |
0.6~0.8 |
0.6~1.0 |
0.2~0.4 |
韶关市的地下水硬度一般在2.0mmol/L~10.0mmol/L，基本上为碳酸盐硬度，但某些区域地下水含较多的硅、铁杂质。韶关市自来水多取自武江河，软化处理后水硬度被除去，碱度基本与原水硬度相当。
2 韶关市工业锅炉水处理工作现状与存在问题
目前韶关市工业锅炉水处理节能减排的现状不容乐观，主要在以下几个方面存在问题：
2.1 水处理设备运行管理水平偏低，再生比耗高
目前韶关市工业锅炉水质管理上存在三低的现象：即锅炉配置的水处理设备合理配置率和利用率低，水处理作业人员的配备率低和锅炉水质达标率低。部分企业领导层不重视水处理，不理解水处理与锅炉安全、经济运行的密切关系。企业在锅炉管理方面存在空白、漏洞。水处理设备存在运行周期短，再生盐耗偏高，排污水量大是目前比较普遍的问题。
2.2 锅炉给水杂质含量较高，锅炉结垢问题普遍存在
韶关市约60%的工业锅炉采用钠离子交换一级软化处理的水作为补给水，软化水只除去了水中的硬度，没有除去水中大量的阴离子杂质，本身是一种不纯净的水，加上一些单位水处理作业人员缺乏，水处理设备运行管理水平差等原因，工业锅炉结垢率腐蚀率很高。一般水垢平均厚度达到1.5mm时，锅炉效率平均降低5%[1]。锅炉工作压力越高，水垢的导热率越低。水垢越厚，燃料浪费越大，见表2、表3。
|
表 3 水垢厚度与能耗关系 |
|
水垢厚度，mm |
0.80 |
2.82 |
3.18 |
12.7 |
19.1 |
|
多耗燃料% |
4% |
18% |
38% |
60% |
90% |
2.3 软化水做补给水时锅水pH超标现象普遍
2.3.1锅炉水汽质量指标之间关系[2]
以下只简述碱度与CO32-、 HCO3-、OH-以及碱度与pH间的关系。表4、表5。
|
表4 不同压力下CO32- 水解产生的[OH-]占锅水总碱度的百分数 |
|
锅炉压力(Mpa) |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1 |
1.25 |
1.5 |
2 |
2.5 |
5 |
|
[OH-]占总碱度的百分数(%) |
2 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
100 |
HCO3-在锅水中受热分解为CO32-，CO32-又会进一步发生水解，产生OH-和CO2：
2HCO3-→CO32-+H2O+ CO2↑
CO32-+ H2O→2 OH-+ CO2↑
值得一提的是，表4是根据CO32-水解反应达到平衡时得出的，较符合封闭系统的情况。对于蒸汽锅炉，由于CO32-水解后产生的CO2随着蒸汽逸出，从而使得平衡朝水解方向进行，甚至会发现水解很彻底。实际工作中会发现即使是工作压力较低的锅炉，锅水中OH-所占比例也大大超出表4中所列数值。
锅水的碱度主要是指CO32-、 HCO3-、OH-之和，而锅水的pH值反应的是H+或OH-的含量，两者之间既有联系又有区别。联系是：一般情况下，pH会随着碱度提高而增大，但取决于OH-碱度占总碱度的比例;区别是：pH值的大小只取决于OH-的绝对含量而碱度的大小反映了构成碱度的各离子的总含量。因此，对于工业锅炉来说，有时pH合格的水，碱度不一定合格，反之，碱度合格的水，pH也不一定合格，两者不能互相替代。
2.3.2 钠离子交换后水质：硬度降低，碱度不变，含盐量略有增加
按照标准[1]，锅炉压力1.0
2.4 锅炉排污率偏高
排污是保证锅水水质达标，保证蒸汽品质的有效途径之一，由于大多数工业锅炉用软化水做补给水，CO32-水解使得pH易于超标，加上有的锅炉运行过程中添加无机阻垢缓蚀剂，造成锅水的溶解固形物含量很高，有的甚至超标，使用单位为了保证锅水水质，就通过提高排污率来降低锅水杂质浓度。绝大部分工业锅炉没有安装排污水热量回收装置，排污未实现自动控制，排污随意性大，造成热量的极大浪费。很多锅炉排污率在10%到15%之间有的甚至达到了30%。有资料表明，排污率每升高1%，锅炉热损失约增加1.2%到1.3%。
2.5 凝结水回收利用率低或因污染严重无法回收利用
凝结水热量可达蒸汽总热量的20%到30%，且压力、温度越高，凝结水具有的热量就越多，占蒸汽总热量的比例也就越大。回收凝结水的热量并加以利用是提高锅炉的热效率的有效途径。但目前工业锅炉凝结水很多没有回收利用或利用率偏低，造成了热能和水资源的巨大浪费。软化水作为补给水的锅炉凝结水因含有CO2，酸腐蚀严重，凝结水含铁量高，水发红发浑，这种水若进入锅炉不仅会在受热面结生水垢，而且会引发受热面炉管电化学腐蚀。这种水不净化是不能回收利用的。
2.6 给水除氧率偏低
热力除氧需要耗费大量蒸汽，使锅炉有效利用热量减少，因而有些厂家将热力除氧器当做了摆设或根本就没有按规定配备热力除氧器。运行中的除氧器因补水量较大或运行管理不到位，除氧温度达不到要求，除氧效果较差，一般除氧温度每降低1℃，出水氧浓度会增加0.1mg/L。据调查，90%的工业锅炉都存在不同程度的氧腐蚀。
3 节能减排对策与措施
3.1 改进锅炉水处理方式
随着科技的发展和锅炉水处理技术的进步，通过改进锅炉水处理方式达至防止锅炉结垢的条件已经具备，实践证明，采用锅外水处理和锅内加药水质调节结合的方法是防止锅炉结垢的最佳方式。补给水方面，有条件有实力企业可以采用离子交换降碱或离子交换除盐或软化加反渗透替代传统的软化或单纯锅内加药。目前反渗透技术成熟，自动化程度高，适合于工业锅炉给水处理，采用这种方式，去除了原水中大部分盐类杂质，极大降低了结垢速率和排污率。采用这种水处理方式时，运行阶段锅水不用控制碱度指标，只控制pH即可[4]。
3.2 尽量回用蒸汽冷凝水
冷凝水相当于蒸馏水，不仅水质接近于纯水，而且温度较高，因此蒸汽冷凝水回用是一项既节能又节水，经济效益十分显著的措施。冷凝水回用作锅炉给水的优点主要有：大大减少补给水量，降低水处理费用和废液的排放，节水效果显著;回水温度高，可显著降低燃料消耗，节能的经济效益更为显著;提高给水温度，减少给水溶解氧含量利于除氧，减缓锅炉的氧腐蚀;回水纯净，杂质少，不但可提高锅炉水汽质量，而且可降低锅炉排污率。适宜回收利用的冷凝水应当尽可能回收利用。如果蒸汽冷凝水回收利用率达到58%，其它条件不变，则本文2.3.2小节提到的例子的排污率就可控制在10%。
3.3 合理排污
在保证水汽质量合格的情况下，应科学合理地排污。锅炉有连续排污且排污水量较大时，应该安装连续排污扩容器或排污水换热器回收排污水热量。工业锅炉可安装自动自动排污装置合理控制锅炉排污率。锅炉排污量应根据锅水溶解固形物含量的大小来确定。每次排污前应检测锅水溶解固形物的浓度，不得盲目排污，锅水溶解固形物控制在GB/T 1576规定值的80%~95%为宜。对原水碱度较高的水源，应通过排污率的测定，确定是否采取锅外降碱处理，或提高凝结水回收利用率，当锅水指标超标时，应优先采用加药进行水质调节处理，不宜经常经过排污来降低。
3.4 定期对锅炉除垢[5]
对于工业锅炉，当水垢厚度达到1mm及以上或受热面严重锈蚀时，应进行除垢。工业锅炉的除垢方式有化学清洗和物理除垢，化学清洗有酸洗除垢、碱煮除垢和运行除垢。正常情况下，清除受热面1mm的水垢可提高锅炉效率3%-5%。
3.5 优化锅炉除氧方式
真空除氧是一种节能型除氧方法。同传统的热力除氧相比，真空除氧最突出的特点就是除氧水的温度与锅炉给水温度(20℃ ～60℃)相匹配，采用真空除氧代替热力除氧，真空除氧器维持在8Kpa时，给水温度达到60℃就能达到除氧目的，节约了蒸汽，减少了排烟损失。同大气式热力除氧相比，真空除氧更能发挥省煤器的作用，它扩大了给水和省煤器的温差，降低排烟温度提高锅炉效率。对于蒸发量大于等于10t/h的锅炉应采用真空除氧技术。对于蒸发量小或采用机械除氧有难度的锅炉应采用添加化学除氧剂的方式。
3.6 加强水处理作业人员的培训工作
国家出台了TSGG 6003-2008《锅炉水处理作业人员考核大纲》，并从2008年6月1日起正式实施，要按新大纲的要求加强对水处理作业人员培训，加强对持证上岗的管理力度，提高企业水处理的技术作业水平和水处理的实际效果。
参考文献:
【1】 广东省特种设备行业协会 主编.锅炉节能减排知识问答.广州：华南理工大学出版社，2009.10.
【2】 张辉 主编.工业锅炉水处理技术.北京：学苑出版社，2004.9 ISBN 7-5077-2371-2
【3】 TSG G5002-2010 锅炉水(介)质处理检验规则
【4】 GB/T 1576-2008工业锅炉水质
【5】 TSG G5003-2008 锅炉化学清洗规则
期刊VIP网，您身边的高端学术顾问
文章名称：
韶关市工业锅炉水处理概况与节能减排
文章地址：
http://www.qikanvip.com/shuili/3986.html
