保護清潔的水、安全的食品、豐富的能源和健康的環境——藝康淺談踐行可持續發展理念

保護清潔的水、安全的食品、豐富的能源和健康的環境
——藝康淺談踐行可持續發展理念

藝康集團（Ecolab Inc.）是全球水、衛生、公眾健康、能源技術和服務領域的領導者，致力于保護與生命息息相關的重要資源——清潔的水、安全的食品、豐富的能源和健康的環境。

從登陸中國市場的第一天開始，藝康公司就將其全球領先的、推動可持續發展方面的技術、產品、解決方

納爾科3D TRASAR?鍋爐技術和全球最佳實踐大幅減少轉爐余熱鍋爐故障

背景

中國某大型鋼鐵廠于2009年建成投產，共擁有5臺轉爐(BOF)，每臺轉爐的爐容為300噸，年總產量為780萬噸。該廠為每臺轉爐安裝了獨立的余熱鍋爐（BOF鍋爐）和干式除塵系統。案和服務帶入了中國，從專利的濃縮固體制劑到創新的包裝和分配裝置，藝康設計的產品不斷幫助客戶提高安全性、節水節源、減少化學品及廢棄物釋放到環境中。

藝康的專業知識加上藝康對社會的高度責任感，不僅給客戶帶來經濟價值和社會價值，同時也推動了整個行業的發展和進步，促進一個更加可持續發展的世界。

現今大型鋼鐵生產企業，其轉爐普遍都安裝汽化冷卻煙道，用于回收煙氣余熱。

轉爐余熱鍋爐的水系統需要進行處理，以盡量減少結垢、沉積和抑制腐蝕。水處理方案取決于補水水質、水系統類型、金屬材質、材料耐腐蝕性和環境法規要求。轉爐余熱鍋爐是一種特殊的余熱鍋爐，在日常運行期間，蒸汽的負荷波動劇烈。為了盡量減少爐管破損和管道爆裂，必須采取適當的水處理方案，并加強對工藝過程的控制。

在轉爐吹煉期間，鍋爐內產生的蒸汽收集于汽包內，經蓄熱器提供給工廠的真空脫氣爐等其他工序使用。鍋爐補水為純凈的脫鹽水。在轉爐冶煉期間，余熱鍋爐處于高溫和高壓工況，鍋爐的壓力高達42公斤，在冶煉周期的間隙，鍋爐的壓力降至14公斤。如果減少煙道管壁的溫度在轉爐冶煉時和冶煉后的波動，可降低鍋爐管道因熱疲勞而破損的風險。

問題

在余熱鍋爐運行期間，管壁出現裂紋，爆管率明顯增加，鍋爐管平均每周發生爆管1～2次。導致工廠計劃外停工，造成嚴重的生產損失和高額的檢修成本，及安全隱患（水蒸汽從余熱鍋爐漏出后與高溫煤氣接觸，在有利的化學反應條件下，可能生成氫氣，導致氫氣爆炸）。

納爾科的專家團隊從機械、操作和化學角度（MOC）對其鍋爐系統進行了全面的調查分析，發現在該系統中存在一些不同于傳統鍋爐水管理的特殊問題，而這些問題在轉爐余熱鍋爐中普遍存在。

爆管機理

美國納爾科研發中心的金屬材料專家對爆裂的管道樣品進行了金相分析，從水處理的角度分析了爆管機理。

在水冷壁管的內壁和外壁表面產生了許多橫向裂紋，而且在內壁形成的裂紋更深。管道受到周期性拉應力的作用發生腐蝕疲勞破裂，形成了裂紋。裂紋出現后，在裂紋處會形成一層氧化鐵保護膜。然而，在應力的作用下，保護膜脫落，暴露出膜下的金屬，使之繼續氧化。在周期性應力的作用下，氧化鐵保護膜的脫落和形成交替進行，導致裂紋擴大。另外，由于內壁與水接觸，而水中的溶解氧濃度過大，又導致內壁因氧腐蝕而變薄。這種氧腐蝕可能發生在兩個吹煉周期之間的間歇。

在余熱鍋爐運行期間，由于溫度的變化，管壁內產生了應力，這是管道腐蝕疲勞破裂的主要原因。因此減少在管壁上施加周期性應力的強度和頻率，可能是控制管道破裂的最有效方式。但是這些應力主要是由于吹氧轉爐的周期性作業造成的，應力的控制非常困難。

另外，在對水系統的機械、操作及化學處理進行調查分析以及在停工后對水系統進行檢查時發現，在主水管中存在大量沉積物，導致部分配水噴嘴完全堵塞。造成管道內的水量減少，局部過熱，可能因此導致管道爆裂。

另外，水化學分析表明，鍋爐給水的溶解氧濃度波動很大，導致溶解氧在進入鍋爐之前就腐蝕了管道，造成分配水噴嘴堵塞。

為了防止沉積物積聚，該客戶過去每季度對水系統進行一次酸洗。在惡劣的酸洗條件下，每次都有新的金屬表面暴露于腐蝕環境，而殘余酸液進入了裂縫 （由周期性的拉應力變化造成）中，又加重了水側內壁的腐蝕，導致管道腐蝕疲勞爆裂。

促紅細胞生成素對缺氧缺血性腦損傷模型新生大鼠認知功能的影響及對相關PARP-1/AIF信號通路的調控機制研究 ……………………………………………… 段 淼等（18）：2492

節能環保的解決方案

在清楚地了解了水系統的工藝流程、設計特點、運行和維護情況以及爆管機理以后，為了最大限度降低爆管率，納爾科專家給出了如下解決方案：

* 采用業內最佳的爐內水處理劑——NexGuard?水處理劑；

* 根據實際的腐蝕速度和必須維持的水處理劑殘余濃度，實時地自動投加藥劑和控制加藥量——3D TRASAR鍋爐技術；

* 采用納爾科為處理BOF余熱鍋爐的水系統而推行的全球最佳實踐以及納爾科六項服務標準。

吹氧轉爐是間歇式運行的。爐內負荷的波動，不僅對水系統造成周期性應力，也使化學藥劑的需求量呈周期性變化。采用傳統的水處理劑加藥方法時，加藥速率很難與給水流量的變化相適應。另外，蒸汽是間歇式產生的，導致向除氧器供應的蒸汽量以及除氧器的除氧性能不穩定。3D TRASAR鍋爐技術根據工況的變化自動調整加藥量，滿足了系統對水處理劑的需求。

方案實施后該廠完全取消了對水系統的酸洗。加藥量的精確控制，不但降低了系統內水中的鐵含量，也減少了間歇式排污的頻率和連續排污量，因此提高了鍋爐

水的濃縮倍數，大幅節省了能源和水資源。

結果

納爾科的綜合解決方案配合最佳實踐及現場專業服務，最終使該廠轉爐余熱鍋爐的爆管率大幅降低。

環境效益

* 爆管的頻率從每季度20次以上減少至每季度 1～2次

* 每年增加的生產時間為300小時

* 降低了維修成本

* 取消了酸洗程序

- 節省酸洗成本

8,000元/每臺每年酸洗×5臺轉爐 = 40,000元/年

- 降低了腐蝕的可能性，提高了管道可靠性

- 每年減少廢水排放量1,000立方米

* 提高了鍋爐循環水系統的濃縮倍數（從2倍提高至5倍）

- 節能：876,886吉焦耳/年

- 節省脫鹽水：63,000立方米/年