對工業鍋爐節能水處理工藝及其運行模式的分析

文_溫興滿 溫州市特種設備檢測研究院

1 鍋爐水處理的重要性與必要性

據中國產業網調查研究顯示，隨著我國工業化水平的不斷提升，工業鍋爐呈現出大規模、大數量發展態勢。截至2016年上半年，工業鍋爐產量已經超過36900蒸發量噸，產量增幅達到8.9%。目前，工業鍋爐已經在人們日常生產與生活中得到廣泛應用，成為紡織、化工、制藥、造紙、船舶、機車等行業產品生產過程中不可或缺的存在。

隨著工業鍋爐應用重要性的不斷提升，工業鍋爐質量問題、運行安全問題、節能環保問題愈發凸顯，成為新時期工業鍋爐生產制造與應用的重點內容。目前，我國工業鍋爐普遍存在熱效率低、能源消耗量大等問題，主要原因與鍋爐熱效率低、鍋爐水處理不合格存在密切關聯。

在對鍋爐水質進行檢測時發現，許多鍋爐存在給水硬度過高、水質pH值偏低、鈣與鎂離子含量超標等現象。而水處理不合格易導致鍋爐結垢，降低了傳熱性能，致使燃料燃燒不充分，鍋爐爐管堵死，造成鍋爐壁管破裂、爆炸事故。水處理工藝應用的不科學或不到位，易導致鍋爐水鹽含量、氧含量超標，鹽含量過高使鍋爐在運行過程中出現汽水共騰問題，對鍋爐管道產生沖擊，而氧含量過高使鍋爐運行過程中出發腐蝕問題，造成鍋爐報廢。由此可見，鍋爐水處理對鍋爐運行質量、安全以及經濟存在重要影響作用。

2 工業鍋爐節能水處理工藝

2.1 鍋外水處理工藝

鍋外水處理是根據鍋爐用水要求，采用一定的技術與方法（如混凝、沉淀軟化、過濾等）對原水進行處理，降低原水中的鈣、鎂等元素含量，從而預防鍋爐腐蝕、結垢問題的產生，提升鍋爐給水質量。通常情況下，在鍋外水處理中離子交換法（陽離子交換、陰離子交換）、膜法脫鹽法等是較為常用的處理工藝。其中，離子交換法屬于物理學范疇，主要是指利用離子交換劑中存在的可交換基團，與水中各離子間的離子進行交換，進行交換分離的方法。在離子交換法實際應用過程中，“硬水軟化法”與“去離子法”是較為常見的另一種方法。其中硬水軟化法通常應用在反滲透工藝之前，通過圓球形樹脂，用鈉離子將水中的鈣離子或鎂離子進行交換，降低水質硬度；而去離子法由可分為陽離子交換法與陰離子交換法兩種類型，其中陽離子交換法主要是以氫氧根離子作為交換離子，將水中的各種陽離子（如Na+、Ca2+等）進行交換，從而改善鍋爐水水質。而陰離子交換法與陽離子交換法的原理基本相同，區別在于陰離子交換法是通過應用陰離子交換樹脂實現氫氧根離子與水中各種陰離子進行置換，實現鍋爐水水質的改善。

膜法脫鹽法主要是指IMT（Integrated Membrane Technology，全膜法水處理技術）在鍋爐水處理中的有效應用，IMT以常規水源或者是經過常規處理（過濾、生化處理等）的水為進水，通過將反滲透膜分離技術、超濾膜分離技術、EDI（Electrodeionization，電子除鹽技術）膜分離的技術進行有機結合，實現鍋爐水的預處理、預脫鹽與精脫鹽，獲取高純度的鍋爐補給水。在膜法脫鹽水處理工藝實踐應用過程中，膜法脫鹽法通過超濾去除水中顆粒相對較大的雜質，有效降低鍋爐水的SDI（Silting Density Index，淤泥密度指數）值，使其控制在3以下；膜法脫鹽法通過反滲透，在壓力作用下進一步去除水中的無機離子（處理效率高達98%）；膜法脫鹽法通過EDI，依據電場作用進行水的深度提純。保證水質能夠滿足鍋爐用水要求。該方法不僅改善了傳統點滲析脫鹽深度不足問題，也改善了離子交換不連續作業問題，具有廣闊的應用前景。當然膜法脫鹽法在實踐應用中也存在一定的不足之處，如自身膜材質質量問題、設備投入成本問題以及與其他水處理工藝結合應用問題等。需要在不斷的研究中進行完善與優化，促進膜法脫鹽法的普及。

2.2 鍋內加藥處理工藝

即按照物理、化學原理，通過在鍋爐中適當添加一定藥劑進行鍋爐補給水、凝結水、返回水等的處理，實現鍋爐結垢、腐蝕問題的預防。通常情況下，純堿處理法（控制鍋爐水pH值）、磷酸鹽處理法（預防鐵垢）、螯合劑處理法（結垢清洗）、聚合物處理法（鍋爐結垢、腐蝕預防）是較為典型的加藥處理工藝。在應用加藥處理工藝時，需根據工業鍋爐實際情況與工業鍋爐運行要求，進行藥劑科學選擇，并通過檢驗質量與性能，制定藥劑處理方案。

2.3 其他水處理工藝

通過配置除氧處理工藝、鍋爐排污工藝（表面排污、定期排污）、鍋爐水垢處理工藝等提升鍋爐水處理水平與質量，改善水處理工藝應用存在的不足。通常情況下，以軟化水為鍋爐補給水的鍋爐，在正常運行過程中，其排污率需達到10%以下，而以除鹽水作為鍋爐補給水的鍋爐，在正常運行過程中，其排污率應不高于2%。對此，在進行排污處理時，應有針對性的選擇排污處理技術與設備，以滿足鍋爐安全與穩定運行的需求。

3 工業鍋爐節能水處理運行模式

根據工業鍋爐運行過程中對水質的要求以及工業鍋爐水處理現有工藝，創新原有工業鍋爐節能水處理模式，實現節能、減排、環保的理念。同時，依托信息技術、自動控制技術，實現鍋爐節能水處理的自動化、智能化發展，改善鍋爐節能水處理存在的隨意性問題，并在預處理、水處理、水回收處理等作用下，提升工業鍋爐水質，維護工業鍋爐安全、穩定、高效運行。

該模式在實際運行過程中，需注意以下幾點要求：①做好工業鍋爐水處理分析工作。即由專業技術工作人員依據有關規定（如《工業鍋爐水質》）根據企業實際情況，應用先進、專業的水處理檢測與分析技術，協助企業做好原水與鍋爐水質量檢測工作。在此過程中，為降低水質監測難度，滿足水質監測要求，可適當對傳統水質監測項目進行精簡，將原水（懸浮物檢測、pH值檢測、溶解氧檢測、水硬度檢測、水質含鐵量）、鍋爐水（總堿度、溶解固體物質、pH值、相對堿度、SO2-3檢測、PO3-

4檢測）六項檢測項目精簡為“水質硬度”、“pH值”以及“氯根”的檢測，從而提升檢測質量與能力。②在進行鍋爐水處理過程中，應注重自動化管控理念的滲透與應用。依托先進設備與技術，構建鍋爐水處理、鍋爐排污、鍋爐水質量檢測一體化自動化管控模式，實現加藥、排污的自動化操作，在鍋內水處理過程中，對藥劑使用效用進行自動檢測。在此過程中，可通過自動化控制技術，進行參數控制，構建電導率、pH值、含鹽量關聯模型，提升水處理的規范性、科學性，增強節能水處理工藝應用質量與效率。

4 結語

工業鍋爐節能水處理是提升工業鍋爐運行穩定與安全，實現工業節能減排的重要舉措，在促進工業生產經濟效益與社會效益提升方面具有積極影響作用。本文通過分析工業鍋爐節能水處理工藝及其運行模式，旨在對工業鍋爐節能水處理技術與方法具有進一步的認識與掌握，保證節能水處理工藝應用的準確性與科學性，維護鍋爐穩定、安全、高效運行。