工業鍋爐用除鹽水與軟化水的能耗與經濟比較

劉磊

【摘 要】在工業鍋爐的給水及排污的過程中，會使用到除鹽水及軟化水，為了能夠比較出兩者在這一過程中的能耗及經濟性，論文對制取除鹽水過程中的電耗、水耗及其成分等方面的測定方式及結果進行了分析。并且得出了在工業鍋爐的給水過程中，基于排污效果上，使用除鹽水所產生的能耗，要比軟化水使用過程中產生的能耗低；但同時，使用除鹽水花費的經濟成本也比較高，從經濟層面來說并不合適。

【Abstract】Desalted water and softened water will be used in the process of feedwater and sewerage of industrial boilers. In order to compare the energy consumption and economical efficiency of the two in this process， the paper analyzes the determination methods and results of electricity consumption， water consumption and their components in the process of preparing desalted water. And it is concluded that， based on the effect of sewage discharge， the energy consumption produced by using desalination in the feedwater process of industrial boiler is lower than that produced by using soft water. However， at the same time， the economic costs of using desalted water are also high， and it is not appropriate from the economic level.

【關鍵詞】工業鍋爐；除鹽水；軟化水

【Keywords】industrial boilers； desalination water； soften water

【中圖分類號】TK229 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0152-02

1 引言

現階段，我國大部分工業鍋爐在給水過程中使用的都是軟化水，軟化水的使用只是除去了水中大部分的鈣、鎂離子，對于其他溶解固形物并沒有起到消除的作用。而當工業鍋爐在工作一段時間后，鍋爐內部的水分會不斷蒸發，剩下的水會逐漸濃縮，最終導致溶解固形物的含量增多。同時，在工業鍋爐運行過程中，由于爐內水分中含有的鈣、鎂離子會和堿反應，生成一定的水渣，這些水渣若不及時排出，就會使鍋爐的內壁上形成結垢，影響鍋爐的質量。而除鹽水，在使用過程中能夠去除鍋水中的大部分懸浮物、膠體及各種無機離子，效果非常突出。

2 實驗流程

2.1 實驗儀器

實驗儀器也是實驗過程中非常重要的部分，儀器的質量直接影響著實驗結果。在本次實驗過程中，主要使用的儀器有原子吸收光譜儀、離子色譜儀、單向電度表及高純水機等[1]。在實驗開始前，應對所有儀器設備的使用性能進行檢驗，并處理好不同設備之間的銜接環節，從而保證實驗的順利進行。

2.2 制取除鹽水的能耗測定

實驗人員可以將自來水引入高純水機中，來獲取實驗所需的除鹽水。同時，在這一過程中，應使用電度表對該過程中消耗的電能進行測定。測定結果表明：在制取1t的除鹽水過程中，需要消耗的電能約為4.6kWh左右[2]。經過測定顯示，每制取1t左右的除鹽水，需要消耗的自來水的量為7t左右。

2.3 自來水溶解固形物含量及其成分的測定

通過測定結果表明，自來水中溶解固形物成分中主要含有鈉、鈣、鎂、鐵、氯等多種離子，自來水（238mg/L）中各離子的含量如表1所示。測定自來水中溶解固形物的方法主要是按照GB/T1576-2008中有關工業鍋爐水質的測定方法進行的。同時，鈉離子、鈣離子、鎂離子、鐵離子的測定主要是通過使用原子吸收光譜儀，運用石墨爐法完成測定的。

2.4 除鹽水溶解固形物含量及其成分的測定

通過測定表明，除鹽水中含有的溶解固形物的總含量為1.8mg/L。其中，鈉離子、氯離子、鈣離子、鐵離子的含量分別如表 2 所示。測定方法也是采用GB/T1576-2008中有關工業鍋爐水質的測定方法。

3 結果分析及討論

3.1 除鹽水與軟化水的能耗比較

實驗人員為了能夠更直觀地了解到除鹽水及軟化水的能耗差別，在進行工業鍋爐給水的過程中，假設每臺鍋爐的水分蒸發量為每小時1t，鍋爐的額定蒸汽壓力為1MPa，且使用的鍋爐一般都為無過熱的工業鍋爐。首先，在工業鍋爐的給水過程中，選擇除鹽水作為主要原料，通過實驗測定得到如下結果：除鹽水在工業鍋爐給水過程中溶解的固形物為1.8mg/L；根據相關標準可知，在工業鍋爐的給水過程中，當鍋爐的額定蒸氣壓力為≤1.0MPa的無過濾蒸汽鍋爐時，鍋爐內產生的溶解物的含量一般為≤4.0*103mg/L；同時，按照工業鍋爐的排污率計算公式P=（RG給/RG鍋-RG給）*100%（其中，RG給表示給水中溶解固形物的含量；RG鍋表示工業鍋爐溶解固形物含量的允許值），可以計算出工業鍋爐使用除鹽水的排污率為0.045%[3]。換言之，工業鍋爐給水過程中使用除鹽水，每小時只需排放0.45kg的除鹽水，一天24小時，使用的除鹽水共10.8kg。并且，假設給水溫度為20℃，一天24小時，由排污導致的能量損失經計算約為7533kJ。這一結果與使用0.257kg標準煤產生的熱量損失一致。而實際上，我國工業鍋爐使用過程中，其熱量的損耗一般為60%～65%的范圍內，若將熱效率定位65%，則與使用0.395kg的標準煤產生的熱效率相同。

而在工業鍋爐的給水過程中，若使用軟化水，其主要原理是利用離子交換樹脂，將水中含有的鐵、鎂、鈣等離子交換為鈉離子。具體來說，在知道自來水中溶解固形物及各種離子含量的情況下，只需將液體內各種離子轉化為鈉離子，就能夠計算出軟化水中溶解固形物的含量。同時，通過計算得知，選用與生產除鹽水相同的自來水得到的軟化水，其含有的溶解固形物的總量為260mg/L。

3.2 除鹽水與軟化水為工業鍋爐給水的經濟比較

現階段，人們使用的除鹽水主要是通過反滲透裝置獲得的，而反滲透裝置的運行，需要消耗大量的電能，而電能作為二次能源需要從電網中獲得，無疑增加了使用過程中的資金成本。對于工業鍋爐的用電價格，我國電力部門制定的電費標準為0.725元/kWh。假設需要制取24.01t的除鹽水，其用電量約為112.13kWh，花費的電費為81.29元。鑒于上述情況，在采用除鹽水取代軟化水后，節約的煤量約為13.6kg。再將節約的煤量換算成發熱量，其發熱量數據為24.27MJ/kg；24.27MJ/kg熱量需要消耗的原煤總量為16.4kg；再根據原煤價格530元/t的價格標準進行計算，得到購買這些原煤的費用為72.6元。此外，現階段一般使用氯化鈉作為再生劑，也就是普通的食鹽，制取25t軟化水消耗的食鹽為13.37kg，每kg的市場價格一般為2.4元左右，得出這一過程花費的人民幣價格為32.1元左右。綜上所述，在符合相關標準下，工業鍋爐在給水過程中，使用除鹽水花費的成本要比使用軟化水的成本多出40元。由此可見，在工業鍋爐給水過程中，選擇除鹽水的方式從經濟上看并不合適。

4 結論

首先，在工業鍋爐的給水過程中，使用除鹽水的效果要比軟化水的效果好，其制水及排污過程中所產生的能耗都較低；其次，對于一般工業鍋爐的使用單位來說，用除鹽水代替軟化水，所消耗的資金成本較高，從經濟層面上分析這一做法并不合適。所以說，在工業鍋爐的給水過程中，選擇除鹽水及軟化水的最關鍵問題，就是需要結合實際的鍋爐運行需要，從經濟、技術層面進行綜合性分析，制定有效的方案措施。

【參考文獻】

【1】孫紅.工業鍋爐鍋內水處理藥劑阻垢率檢測方法探討[J].中國設備工程，2018，23（06）：105-106.

【2】王恩杰，牟穎華.電廠工業鍋爐水質常規化驗的意義和方法[J].化工管理，2018，36（08）：110.

【3】李剛，徐文亮，麻剛斗.工業鍋爐氮氧化物污染控制的氨混合優選方案[J].中國環保產業，2018，17（02）：39-45.