工業鍋爐用除鹽水與軟化水的能耗與經濟比較

劉磊

（遼河石油勘探局有限公司石油化工分公司，遼寧 盤錦 124010）

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。

表1 自來水中各離子的含量

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。

表2 除鹽水中各離子的含量

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。