鍋爐水處理與節能

金可

摘要：針對水處理對燃油蒸汽鍋爐安全運行的保障作用和提高回水利用率的節能效果進行了闡述和分析。

關鍵詞：鍋爐 水垢 水處理 回水 安全 節能

【分類號】：U445.57

鍋爐是工農業生產和人民生活中廣泛使用的特種設備，是生產蒸氣或熱水的熱工設備之一，其傳能介質原料是水。鍋爐用水水質的好壞，對其安全運行及能源消耗有很大的影響。當鍋爐用水不合要求時，鍋爐受熱面就會結生水垢，因而不僅浪費大量的燃料，還會危及鍋爐安全運行。目前紹興地區有6000余臺鍋爐，由于結生水垢，燃料浪費驚人。不僅如此，根據資料我國鍋爐因水質不良，水垢嚴重引起的事故超過鍋爐事故總數的20%，因此造成巨大的經濟損失。所以鍋爐水處理工作尤為重要，水處理工作的完善與否，不僅影響到鍋爐的經濟安全運行，而且直接關系到節能減排。

現以我市新昌M造紙廠的爐水處理工作為例，試述該項工作對于鍋爐的經濟安全運行及節能減排的重要作用：

1 引言

紹興市新昌M造紙廠鍋爐用水取自當地水庫，水庫系雨水凝結加河水共同組成，硬度約為2. 7mmol/ L ，堿度為1. 0mmol/ L ，水處理設備為天津鍋爐修理廠生產的順流再生鈉離子交換器。根據GB1576 - 2001《工業鍋爐水質》要求，給水硬度≤0. 03mmol/ L ，爐水堿度6～24mmol/ L ，在給水硬度方面，原水經過鈉離子交換器處理后，完全可以滿足要求，在堿度方面，則需要通過合理控制排污，才能保證達標。給水供應兩臺20t 和兩臺10t 的低壓燃油蒸汽鍋爐，鍋爐型號為SZS20-12. 5-Y，SZS10-13-Y。采用機械霧化火嘴，齒輪泵供油，在每年的11月到第二年的4 月共6 個月時間運行20t 鍋爐，10月和5 月兩個月運行10t 鍋爐，其余夏季時間停爐保養。

2 鍋爐給水軟化原理

2.1 采用鈉離子交換法軟化原水

原水中含有的Ca2 + 、Mg2 + 鹽類，都是形成硬度的物質。為防止在鍋爐金屬壁上產生水垢，必須將水中Ca2 + 、Mg2 + 用其他不形成硬度的陽離子（Na + 、H+ ） 來置換，從而使水得到軟化。在陽離子交換法中，鈉離子交換軟化是常用的一種方法，當原水經過鈉離子交換劑層時，水中的Ca2 + 、Mg2 + 等陽離子與交換劑中Na + 進行交換，使水得到軟化，這就是鈉離子交換軟化的基本原理。其過程如圖所示：

2RNa + Ca2 + （Mg2 +） R2Ca（R2Mg） + 2 Na +

有效樹脂→硬水失效樹脂軟水

2.2 軟化過程

新昌M造紙廠鍋爐采用的是順流再生固定床鈉離子交換器，按其再生運行方式不同，可分為順流再生和逆流再生兩種。順流再生方式就是指交換時水流的方向和再生時再生液流動的方向是一致的，通常都是由上向下流動，這種方式的設備和運行都比較簡單，所以用的比較多，但從理論上來分析這種方法是不理想的，因為再生液在自上而下的流動過程中，首先接觸完全失效的交換劑，當底部的交換劑遇到再生液時，再生液濃度已大大降低，并含有相當數量的已被再生液交換下來的“反離子”。這些離子的存在，嚴重影響了離子交換朝著有利于再生的方向進行，因此交換器的底部的交換劑一般不能獲得較好的再生，也就是常說的再生度低。為了提高這一部分交換劑的再生度，唯一的辦法是增加再生劑用量，這就意味著降低經濟性，而且再生度也不是隨著再生劑量的增加而成比例的增加。逆流再生方式就是在再生時，再生液的流向同運行時的流向相反。采用逆流再生，再生劑耗量顯著降低。雖然逆流再生對軟化罐的操作比較繁瑣，但是能夠大量節約再生劑。

3 水化驗指標及回水的控制

3.1 水化驗指標的控制

陽離子交換法使原水中的Ca2 + 、Mg2 + 被置換成Na + ，并以NaHCO3 形式存在。當它被加熱后，即分解成Na2CO3 ，隨后又受高溫的作用能水解成NaOH ，結果使爐水堿性過強，導致惡化蒸汽品質和使鍋爐金屬發生苛性腐蝕，即經過鈉離子交換前后軟化水的堿度保持不變，仍為1. 0 mmol/ L 。根據GB1576 - 2008《工業鍋爐水質》要求，原水經過鈉離子交換器處理后，完全可以滿足軟化水的要求，在堿度方面，通過水化驗人員化驗爐水堿度，根據堿度高低合理控制連續排污，才能保證達標。在鍋爐的給水中氧氣是導致鍋爐設備發生腐蝕的最主要因素，因此，盡可能消除溶解在鍋爐給水中的氧氣，是保證熱力設備的安全經濟運行必不可少的手段。新昌M造紙廠采用的是大氣熱力除氧法。除氧罐運行時壓力控制在≤0. 02 MPa ，水溫控制在102～104 ℃，除氧效果最好。

3.2 加大冷凝水回收力度

新昌M造紙廠2004年在蒸汽回水系統中安裝了阿姆絲壯冷凝水回收系統，建造了一個50m3 的回水罐。維修人員定期維修蒸汽管網，更換損壞的疏水器，一是防止了水擊發生，保護了蒸汽管線，減少了蒸汽的泄漏量；二是有效地將蒸汽回水率由最初的65 %提高到80 % ，回收的水也不用第二次軟化了，其余部分以軟化水補充。

原來回收率在65 %時，全年節約燃料油382t ，現在回收率在80 %時，全年節約燃料油470t ，通過計算發現回水率每提高一個百分點就可節約6t 燃料油，可見節能的空間是巨大的。因為7 座10 萬方金屬浮頂油罐化蠟盤管的蒸汽回水未能回收，如何提高這部分的回收率，爭取更大的節能是我們今后與新昌M造紙廠共同努力的目標和方向。

綜上所述，水處理工作為鍋爐的安全經濟運行及節能減排提供了極可靠的保障，常規的水處理工作不僅不應該是可有可無的鍋爐運行的輔助工作，而應該是鍋爐安全經濟運行所必須的常規工作，尤其對節能減排意義非凡。

目前我國由于鍋爐使用單位管理人員不負責任或保養不到位，或者為了省錢，不專門聘用有證水處理操作人員，而是讓司爐工兼顧水處理工作，比比皆是，紹興地區尤為嚴重，大量致使鍋爐產生大量的水垢影響了鍋爐的使用壽命，給安全生產增加了安全隱患，造成能源大量浪費的現象普遍存在。水處理工作是否落實到實處，關鍵在于意識與管理。因而，這就需要樹立“安全第一，預防為主”的思想，真正認識到水處理工作的重要性。

參考文獻：

[1]郝景泰等，工業鍋爐水處理技術，氣象出版社，2000

[2]許興煒等，低壓鍋爐水處理技術，中國勞動出版社，1995

[3]周柏青編，全膜水處理技術，中國電力出版社，2006