鍋爐給水水質對殼牌煤氣化的影響

周貴龍

(同煤廣發化學工業有限公司，山西 大同 037000)

當前，殼牌煤氣化裝置已經使企業達到長周期穩定生產的水平，但是在實際生產過程中，鍋爐的給水水質是影響殼牌煤氣化穩定運行的重要因素，研究給水水質對殼牌煤氣化的影響，并準確評價水質以加強給水水質管理，避免因水質不達標而對殼牌煤氣化帶來不良的影響。

1 殼牌煤氣化鍋爐給水處理

殼牌煤氣化鍋爐的給水處理方法主要包括爐外化學處理和爐內加藥處理兩種。

1.1 爐外化學處理

當進行殼牌煤氣化鍋爐補給水時，必須要對水源進行爐外化學處理，即預處理。在此階段要通過對補給水進行軟化、除堿或者除鹽，讓其水質能夠達到殼牌煤氣化鍋爐的用水要求。但在實際工作當中，此處理已經在水處理工段完成。

1.2 爐內加藥處理

在將水源加入到鍋爐內以后，必須要依據水質的實際情況，通過向水內投放一定量的藥劑來確保水質可以達到氣化爐要求的各項指標要求。鍋爐上使用的最早的水處理辦法是爐內水處理，在現代的水處理過程中一般采用向水中加入適量藥劑，通過藥劑與結構物產生的化學反應，來降低沉淀物的數量，或者形成少量的水渣隨汽包排污排掉，進而預防、減少供給水結垢，避免對鍋爐的腐蝕。此外，通過在水內加入一定量的特殊藥劑，也能夠達到防腐和消沫的目的。實際上，爐內水處理是對爐外水處理方法的補充，也是殼牌煤氣化鍋爐十分重要的一種水處理方法。

爐內加藥處理辦法具有其優勢和不足，其優勢為資金需求少、簡單易操作、對專業設備和人員的要求低、能夠適用于各種水質且對水質沒有太高要求，其不足是汽包排污量大、損失大量熱力、缺乏穩定的防止結垢效果且無法完全防止結垢，此外在進行加藥處理時往往會產生大量的沉淀物，這些沉淀物如果不能夠有效排除就很可能會導致二次水垢的出現[1]。

殼牌氣化爐的爐內水處理方法采用的是磷酸鹽處理辦法，一般包括以下三種。

第一，常量磷酸鹽處理。此方法適合于補給水為軟水的氣化爐，采用一種名為磷酸三鈉的白色晶狀體顆粒通過反應達到防垢和防腐的目的。一方面，因為爐水溫度和PH值都很高，加入磷酸鹽會產生水渣容易排出。此外，還可以減少水中鈣鎂離子的數量，從而減少硫酸鈣和水垢的形成，達到防垢的目的。另一方面，磷酸鹽通過反應能夠在氣化爐金屬壁上形成一層磷鹽酸的保護膜，達到防腐的效果。第二，低磷酸鹽處理。對于一些參數比較高的汽包氣化爐，因為補給水本身水質比較好，水中的鈣、鎂、硅酸離子本身含量就比較少，需要減少磷酸鹽的使用量，應采用低磷酸鹽處理法。第三，磷酸鹽-PH控制法。針對那些補給水為脫鹽水且為高壓、超高壓的氣化爐，不僅要控制磷酸鹽的使用量，還要通過控制PH值來實現防垢和防腐的目的。

1.3 加藥方法

第一，剪短加藥，也就是在間隔一定時間段后加一次藥的辦法，此方法對設備要求較低，但是會導致水中的含藥量會隨著時間不斷發生變化，在加藥之前水中的鹽、堿的含量和PH值都會很低，而加完藥之后會迅速增高。第二，連續加藥，這是一種先將磷酸鹽溶解成一定濃度的液體，然后使用計量泵不斷加入水中的加藥方法，此方法可以通過改變藥液的濃度來控制水中的藥量[3]。

2 鍋爐給水的主要評價指標

2.1 硬度

對于鍋爐供給水要嚴控控制水的硬度，一方面主要是為了減少水中的鈣、鎂含量，從而減少鍋爐內出現水垢，另一方面是為了減少磷酸鹽藥量，此外還能夠減少水中的水渣，減少鍋爐的排污量，從而提升鍋爐的熱效率。通常情況下水的硬度不能高于2.0 μmol/L。

2.2 油含量

如果供給水中含有油，當水進入鍋爐內后會對鍋爐產生很大危害，比如，油質會在高溫條件下形成一種附著物，降低鍋爐的熱交換能力，產生不安全因素。油質會在水面形成水渣并導致泡沫的出現，從而惡化蒸汽的品質。此外，如果含油的蒸汽進入過熱器中也會附著在過熱器中，造成一定程度的損害。因此，必須要對水中的油含量進行有效控制。

2.3 溶解氧

嚴格控制供水中的溶解氧是為了避免對鍋爐的氧腐蝕，防止腐蝕產物進入到爐水中損害鍋爐的安全運行，并對除氧器的除氧效果進行有效監督。

2.4 pH值

嚴格控制供水的pH值是避免腐蝕給水系統的必然要求。pH值應當穩定在一定的范圍內，既不可過高，也不可過低。如果pH過低則會腐蝕鋼材，但是如果為了提升pH值，在水中加入大量的堿性物則會給鍋爐帶來其他不利影響，所以水的pH值也不可過高。

2.5 全鐵和全銅

控制供水的全鐵和全銅含量是為了減少鍋爐內鐵垢和銅垢的產生，同時，為了更好地判斷鍋爐熱力系統的腐蝕情況必須及時對鍋爐的補給水進行全鐵、全銅含量的檢查。

2.6 含鹽量和含硅量

嚴格控制供水的含鹽量和含硅量是為了保障鍋爐蒸汽的品質，并減少鍋爐排污量使其達到規定標準。此外，應該根據鍋爐的參數、運行狀況等來確定供水的含鹽量和含硅量的控制值，保障其符合鍋爐的實際要求，確保鍋爐正常運行。

3 鍋爐給水水質對殼牌煤氣化的影響

由于給水這一過程是一個周期性較長的過程，水質在運行過程中對于殼牌煤氣化有著較大的影響。據不完全統計，冷壁的損壞大部分與水質有關。

3.1 形成水垢

在熱通量比較大的情況下，往往需要更好的水質。而殼牌煤氣化工藝氣化爐產生的熱通量往往較高，這也就需要較好的水質。較好的水質有利于形成穩定的防腐蝕膜，而較差的水質往往會形成沉淀物，如附著在金屬壁上的水垢及漂浮在水中的水渣。由于水垢的附著，會減少熱通量的流轉。一方面減少了熱量的流轉效率，另一方面附著的水垢容易造成金屬的破裂變形，更危及人們的安全。懸浮的水渣會堵塞過濾網，導致內外氣壓不穩，使設備停運。

3.2 腐蝕金屬

此外，較差的水質，還會對金屬有腐蝕作用，導致金屬變質。金屬的腐蝕主要有兩種，一種是氧腐蝕，一種是酸腐蝕。氧腐蝕是因為水溶液pH值降低，這也就提高了氯離子濃度，加快了鐵的陽極反應，從而形成坑坑洼洼的腐蝕蛀點。此時形成的鐵離子會不斷擴散，遇到溶液中的氫離子和氧氣時，會在蛀點上形成不規律的鼓包。酸腐蝕主要是由于水汽中融入的部分二氧化碳及冷凝水中所帶入的酸性物質。這種酸性物質的引入，會使得水溶液pH值進一步降低。在溫度適宜的情況下，二氧化碳會在溶液中腐蝕碳鋼和低合金鋼，且腐蝕產物溶解度較大，被循環的水帶走后會出現設備大面積的損壞。

4 結語

鍋爐給水水質狀況對殼牌煤氣化的安全穩定運行有著十分重要的影響。隨著殼牌煤氣化的普及和發展，相關專家學者在如何有效控制鍋爐給水水質方面已經進行了大量的理論研究和生產實踐，并取得了一定的成果。但是，因為水質的好壞對殼牌煤氣化的穩定運行有著十分重要的影響，我們必須對供水水質加以高度重視，并采取有效措施確保水質的各項指標都符合評價標準，只有這樣才能保證企業安全有效地生產，提升企業的經營效益。