Hydro-X水質調節劑在汽包鍋爐水質處理中的應用

高商牛

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海200540)

Hydro-X水質調節劑在汽包鍋爐水質處理中的應用

高商牛

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海200540)

對Hydro-X鍋爐水質調節劑的特質進行了詳細介紹。采用Hydro-X鍋爐水質調節劑替代傳統的爐內加投磷酸三鈉及氫氧化鈉進行爐內水處理，在爐水水質和蒸汽品質優于磷酸鹽水工況處理工藝的同時，可大幅降低鍋爐排污率，降低鍋爐受熱面結垢速率。通過試驗數據進行對比分析印證，認為該水質調節劑具有較大的推廣應用價值。

汽包鍋爐 水質處理 磷酸鹽工況 水質調節劑 排污率

中國石化上海石油化工股份公司(以下簡稱上海石化)熱電部是以供熱為主的熱電聯產單位，共有7臺高溫、高壓自然循環汽包鍋爐，鍋爐水處理采用爐外二級離子交換加爐內投加磷酸三鈉及氫氧化鈉的處理工藝，即低硅水經陽床、陰床處理后至混床處理，并在爐內加投磷酸三鈉及氫氧化鈉。7臺鍋爐中，7號鍋爐排污率處在偏高值，在目前國內同類鍋爐中，連續排污率處于中等水平，具有較大的節能減排潛力。Hydro-X106鍋爐水質調節劑具有獨特的螯合爐水中二氧化硅及鐵離子的性能，在保證爐水水質和蒸汽品質各項指標優于磷酸鹽工況處理工藝的同時，可大幅降低鍋爐排污率，降低鍋爐受熱面結垢速率，達到節能減排效果。

2015年8月，上海石化熱電部與上海聚焓能源科技有限公司(以下簡稱聚焓公司)合作，以7號鍋爐水質處理作為應用研究對象，采用投加Hydro-X106鍋爐水質調節劑替代傳統的磷酸鹽工況處理工藝，試驗達到了預期目標。

1 概況

1.1 二級離子交換鍋爐給水水處理系統流程

二級離子交換鍋爐給水水處理的水源為來自上海石化環保水務部的工業水，通過兩根公稱直徑(DN)500 mm的工業水母管送入低硅水箱，經低硅水泵升壓到過濾器后再進入陽浮床進行陽離子交換，其出水經兩根DN400 mm母管送入除碳器，除去二氧化碳后進入中間水箱。中間水箱出水由中間水泵升壓后，經兩根DN400 mm母管進入陰浮床進行陰離子交換，其出水作為一級除鹽水經由兩根DN400 mm母管進入一級除鹽水箱。一級除鹽水箱的出水由一級除鹽水泵升壓后，經兩根DN400 mm母管送入體外再生混床運行塔進行深度除鹽，其出水作為二級除鹽水經由兩根DN400 mm母管進入二級除鹽水箱。二級除鹽水箱的出水由二級除鹽水泵升壓，經兩根DN400 mm母管并加氨后送到主廠房，去凝汽器進行鼓泡除氧，或去低壓除氧器再經高壓除氧器除氧后作為鍋爐補給水。

1.2 爐水加藥系統

為防止鍋爐運行中爐水生成鈣鎂水垢并減少水冷壁管腐蝕，通常要向爐水中加入適量磷酸三鈉，這種爐內水處理工況被稱為磷酸鹽水工況。該工況己使用80多年，我國絕大部分汽包鍋爐現仍采用這種磷酸鹽水工況運行[1]。上海石化熱電部7號鍋爐爐水處理目前也采用傳統的磷酸三鈉及氫氧化鈉加藥方式，由加藥泵通過加藥管送至鍋爐汽包。

磷酸鹽在水溶液中的溶解度與溫度有關，在10～120 ℃范圍內，溶解度隨水溫的升高逐漸增大，當水溫升到120 ℃時溶解度達到最大，隨著水溫繼續升高溶解度急劇下降。高溫高壓鍋爐的爐水溫度達310 ℃，磷酸鹽的溶解度是很小的。因此，對于中溫中壓鍋爐，國家標準GB/T 12145—2008《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》規定爐水磷酸根的質量濃度5～15 mg/L，而對于高溫高壓鍋爐該限值則降至2～10 mg/L。然而，即使進一步降低磷酸鹽在爐水中的濃度，也無法從根本上解決磷酸鹽水工況帶來的蒸汽帶鹽等問題。

1.3 7號鍋爐排污現狀

7號鍋爐為上海鍋爐廠設計制造的SG—620/9.81—M450型高溫高壓、單鍋筒、自然循環、無中間再熱、戶外型循環流化床鍋爐，其為熱電配套鍋爐，鍋爐排污率設計值原本稍高，根據近幾年7號鍋爐的運行現狀，鍋爐年平均連續排污率在2.5%左右,在目前國內同類鍋爐中處于中等水平。

2 Hydro-X106鍋爐水質調節劑作用機理及特質

Hydro-X106鍋爐水質調節劑是由多種有效成分混合在一起的高效復配劑，其主要有效成分有3種，作用機理及特質如下。

(1)耐高溫、高壓的高分子聚合物一：高效聚合物分散劑,可有效分散鹽類(硬垢)和金屬氧化物(腐蝕物)沉淀物；與有效的堿性成分協同作用，極大地降低了沉淀物和腐蝕物的沉積，同時更有效地清除沉淀物和腐蝕物的沉積；有效改善系統管道表面的預膜鈍化效果。

(2)耐高溫、高壓的高分子聚合物二：耐高溫、高壓高效聚合物，為有效的表面活性消泡劑成分，使爐水在高濃縮倍數情況下，避免出現汽水共騰和蒸汽攜帶水的現象；高效硅化合物分散劑，能有效地消除爐內的硅類沉淀物；有效地使爐內的沉淀物具有流動性(避免爐水懸浮物的沉積)。

(3)環保型堿性成分：有效地調節控制爐水的pH，避免鍋爐系統的腐蝕和沉積，能有效地在鍋爐管道系統上形成鈍化膜。調節劑中含有特殊磷酸鹽成分，通過對其測定，能有效地確定不同藥劑投加量情況下爐水的濃縮倍數。

3 Hydro-X106鍋爐水質調節劑應用試驗

3.1 試驗目標

(1)采用Hydro-X106鍋爐水質調節劑替代現行傳統的磷酸三鈉及氫氧化鈉進行爐內水處理，在確保水質和蒸汽指標符合國家標準的前提下，7號鍋爐平均連續排污率由前幾年的2.5%降至0.8%以下。

(2)保證飽和蒸汽中的二氧化硅的質量濃度控制在國家標準20 mg/m3以內，期望值達到10 mg/m3以內。

3.2 試驗研究鍋爐工況

加藥試驗點位于上海石化熱電部7號鍋爐內；藥劑型號為Hydro-X106(HT20106)；加藥鍋爐的額定蒸發量為620 t/h；運行蒸發量為497～606 t/h；額定壓力為9.8 MPa；運行壓力為9.4～10.6 MPa。

應用試驗于2016年8月上旬開始，至8月下旬結束，共歷時3周。

3.3 Hydro-X106鍋爐水質調節劑的效果驗證及判定方法

3.3.1 驗證方式

減少鍋爐排污，降低鍋爐排污損失，此結果用以下方式進行驗證：

(1)為了檢驗Hydro-X106鍋爐水質調節劑的實際效果，采用同一鍋爐相同工況下的定期排污和連續排污的對比，對7號鍋爐加藥前后連續排污和定期排污情況進行比較；

(2)Hydro-X106鍋爐水質調節劑內的磷酸根為爐內的濃縮倍數指示劑，在鍋爐給水加藥量一定的前提下，爐水中不同的磷酸根含量代表鍋爐內不同的濃縮倍數；

(3)對現場的水、汽表加藥前后的記錄進行比較。

3.3.2 調整鍋爐運行參數

調整鍋爐運行參數，使其達到最佳運行標準；吸附水中的二氧化硅，降低蒸汽中的二氧化硅質量濃度。

3.3.3 試驗過程異常情況處理

(1)如果出現凝汽器泄漏的現象，則鍋爐給水水質會受到凝結水的污染，導致硬度和其他相應指標增大，因而鍋爐需要加大排污量，將爐內的不合格水質排出鍋爐本體，在此期間的試驗數據應排除在外。

(2)在初始投加Hydro-X106鍋爐水質調節劑時，由于爐內存在垢類，則在投加調節劑后的短時間內，由于調節劑的除垢作用，除下的垢類會以硬度的形式存在于爐水中，經過一段時間的排污，硬度會逐漸降低，恢復正常。

(3)如果爐內原先已存在腐蝕，那么在初始投加Hydro-X106鍋爐水質調節劑后，爐水內的鐵離子會相應增加，經過一段時間的排污后會逐漸降低直至恢復正常。

為排除上述第(2)、(3)種情況對調節劑試驗效果的影響，故調節劑投加第一周認定為調整期，不進行效果評判，第2周開始正式進行試驗效果數據的采集和評判。

3.4 試驗過程及內容

試驗時間及內容見表1。

表1 試驗過程及內容

4 Hydro-X106鍋爐水質調節劑應用效果分析

7號鍋爐爐內水處理采用投加Hydro-X106鍋爐水質調節劑替代現行傳統的磷酸三鈉及氫氧化鈉加藥方式工藝，試驗數據表明，該水質調節劑具有以下效果。

4.1 提高鍋爐爐水的濃縮倍數，降低鍋爐排污率

(1)由投加調節劑前后的鍋爐連續排污量的變化進行評判(見圖1)。在用Hydro-106鍋爐水質調節劑替換磷酸三鈉前，上海石化熱電部7號鍋爐連續排污量為10 t/h，鍋爐連續排污率為1.75%(汽量570 t/h)；爐水處理用Hydro-X106鍋爐水質調節劑替換后，7號鍋爐連續排污量最低降至2.5 t/h，排污率降至0.43%；在鍋爐負荷606 t/h穩定運行期間,鍋爐連續排污量為4 t/h，排污率約0.66%，排污率降至試驗預期的0.8%以下，實現了預期目標。

圖1 7號爐連續排污量排污率試驗曲線

(2)Hydro-X106鍋爐水質調節劑內的磷酸根為爐內的濃縮倍數指示劑，在鍋爐給水加藥量一定的前提下，爐水中不同的磷酸根含量代表著爐水的不同濃縮倍數。投加了Hydro-X106調節劑后，爐水內的磷酸根質量濃度為5～6 mg/L，爐水相對應的濃縮倍數為150～180，即鍋爐排污率為0.5%～0.7%。

4.2 提高爐水水質和蒸汽品質

用Hydro-X106鍋爐水質調節劑替代磷酸三鈉及氫氧化鈉后，在保證爐水水質和蒸汽品質各項指標優于磷酸鹽工況處理工藝的同時，通過逐步調整水質調節劑加入量，降低鍋爐排污量至目標值后穩定運行，進行爐水水質和蒸汽品質各項指標檢測，結果如圖2、3所示。

圖2 7號鍋爐采用Hydro-X106鍋爐水質調節劑試驗時爐水檢測數據

圖3 7號鍋爐采用Hydro-X106鍋爐水質調節劑試驗時飽和蒸汽檢測數據

4.3 有效螯合爐水中二氧化硅

使用江河水質，在一定氣候環境下會導致微生物爐內產生膠體硅和碳酸腐蝕，Hydro-X106水質調節劑較好地解決了這類問題(見表2)。

表2 7號鍋爐爐水及飽和蒸汽二氧化硅檢測數據 mg/m3

4.4 經濟效益分析

(1)試驗從8月9日開始至8月21日結束，歷時13天，根據試驗數據測算，7號鍋爐采用Hydro-X106鍋爐水質調節劑年藥劑費為149萬元；

(2)減少鍋爐排污量，減少熱能損失，每年節煤3 660 t，按平均煤價1 500元/t計，折合人民幣183萬元；

(3)減少鍋爐給水，年節約給水泵耗電，折合人民幣18.5萬元。

綜上所述，7號鍋爐用Hydro-X106鍋爐水質調節劑替代磷酸三鈉及氫氧化鈉進行爐內爐水處理，每年產生直接經濟效益達52.5萬元。

此外，Hydro-X106的鍋爐水質調節劑還具有有效螯合爐內二氧化硅的特質，使蒸汽品質更純凈，從而降低鍋爐受熱面結垢速率，有利于電廠熱力設備長周期安全運行。

5 結語

汽包鍋爐爐水采用添加磷酸三鈉及氫氧化鈉的水處理工藝，存在鍋爐排污率高、蒸汽帶鹽、鍋爐受熱面易結垢等問題。采用Hydro-X106鍋爐水質調節劑替代傳統的磷酸鹽及氫氧化鈉進行爐水處理工藝后，鍋爐排污率下降效果明顯，同時可克服磷酸鹽工況存在的缺點，其獨特的性能是能夠螯合爐水中的二氧化硅及鐵離子，形成沉淀物通過定期排污順利排出鍋爐體外，有效避免鍋爐水冷壁管和汽輪機葉片上沉結硅垢,具有較大的推廣應用價值。

[1] 林根仙.火電廠磷酸鹽化學工況的現狀與發展[J].工業水處理，2001，21(8)：11-13.

Application of Hydro-X Water Quality Regulator in Water Quality Treatment of Drum Boiler

Gao Shangniu

(ThermalPowerDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

The characteristics of Hydro-X boiler water quality regulator were introduced in details.The using of Hydro-X boiler water quality regulator for replacing the traditional water treatment process through feeding trisodium phosphate and sodium hydroxide into the furnace could not only realize higher quality of furnace water quality and steam quality,but also significantly reduce the boiler sewage rate,and the boiler heating surface scaling rate.Through comparison and analysis of the experimental data,it is concluded that the water quality regulator has great value of popularization and application.

drum boiler,water treatment,phosphate condition,water quality regulator,sewage rate

2016-10-12。

高商牛，男，1961年出生，1981年畢業于上海電力學院熱能動力專業，工程師。曾從事鍋爐水處理運行技術管理工作20余年，現從事管理部科技項目管理工作。

1674-1099 (2016)06-0040-04

TK223.5

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