新型鍋爐水水質處理劑的工業應用

徐長江

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海 200540)

中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部6號鍋爐是上海鍋爐廠有限公司生產的SG-620/9.81-M450高壓單爐筒自然循環、無中間再熱、戶外型620 t/h循環流化床鍋爐，2006年開始安裝，2007年投入運行。6號鍋爐采用傳統磷酸鹽處理爐水的工藝，長期存在連排排污量較大、熱能損失較高、爐水電導高的現象，排污率一直在1.6%以上，峰值甚至可以達到3%。根據國家節能減排指示要求，熱電部通過市場了解到某專業水處理劑生產單位的產品在熱力系統中有良好的應用，該公司生產的X106水質處理劑能提高爐水濃縮比，保證水汽品質的同時減少鍋爐排污量，從而達到節能降耗的目的。故熱電部在6號鍋爐上開展了爐水水質處理劑替代傳統磷酸鹽的試驗，這也是該藥劑在中國石化系統內的首次試用。

1 鍋爐水水質處理劑

鍋爐水水質處理劑是一種復合藥劑，用于替代中、高壓鍋爐和超高壓鍋爐通常采用的爐內磷酸鹽傳統處理工藝的升級換代產品，能有效地對爐水處理工況進行改進和提高。

1.1 有效成分及技術原理

鍋爐水水質處理劑是由多種有效成分組合在一起的高效鰲合劑，其主要有兩種聚合物組成。

(1)聚合物1

高效聚合物分散劑有效分散硬度鹽類(硬垢)和金屬氧化物(腐蝕物)沉淀物，與有效的堿性成分協同作用，極大地降低了沉淀物和腐蝕物的沉積，同時更有效地清除沉淀物和腐蝕物，能有效地改善系統管道表面的預膜鈍化效果。

(2)聚合物2

聚合物2是一種耐高溫、耐高壓的高效聚合物，為有效的表面活性消泡劑成分，避免爐水在高濃縮倍數情況下出現汽水共騰和蒸汽攜帶水的現象。高效硅化合物分散劑能消除爐內的硅類沉淀物，使爐內的沉淀物具有流動性(避免爐水懸浮物的沉積)，而藥劑中的環保型堿性成分，可以調節控制鍋爐水的pH、避免鍋爐系統的腐蝕和沉積、在鍋爐管道系統上形成鈍化膜。藥劑中含有的特殊磷酸鹽成分可測定不同藥劑投加量情況下爐水的濃縮倍數。

1.2 主要特點

(1)能夠螯合爐水中的二氧化硅并通過定排方式排出系統，從而降低蒸汽中二氧化硅的含量，大幅度地降低鍋爐及汽輪機上產生的硅垢。

(2)在鍋爐運行過程中除去原有鍋爐內已經存在的鹽垢，把存在的固狀鹽垢形成松散的水渣，通過鍋爐的定排系統排出體外。

(3)產品成分符合FDA要求，綠色環保。

2 試驗情況及效果判定

因該水質處理劑在中國石化系統內未有應用案例，且6號爐上次酸洗的時間是2015年5月，運行周期已長，爐水及熱力系統中積留鹽分較多，故本次水質處理劑的加注試驗周期較長，爐水的濃縮試驗為3個月。試驗結束后，為了驗證水質處理劑長期投用的有效性，進行了2個月的效果跟蹤。

2.1 藥劑加注后的爐水濃縮試驗階段

本階段根據6號鍋爐目前狀況，主要分爐水水質調整期、爐水濃縮準備期、爐水濃縮試驗期3個步驟，通過對爐水濃縮階段各項指標等1 000多個分析數據測算結果，均符合GB 12145—2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》標準，排污率從試驗前的2.33%降低至0.74%，電導率從52 μs/cm下降到27.9 μs/cm，達到了爐水濃縮試驗的要求。

(1)試驗方案

鍋爐水水質處理劑注入3號磷酸鹽加藥箱，用二級除鹽水稀釋至0.9 m3，藥劑質量分數約為10%。試用期間，配置頻率為1～2次/d，沿用原6號鍋爐磷酸鹽加藥系統，由61#加藥泵采用連續加藥方式注入汽包，一般加注量為7～10 mg/kg。試驗期間需根據鍋爐蒸發量實際情況，調整61#加藥泵沖程。

(2)試驗數據分析

表1為2018年8月前的歷史數據，表2為8月后各個試驗階段的數據。

表1 2018年8月前的歷史數據

表2 2018年8月12日至11月12日各試驗階段數據

從表2可知：在水質調整期，爐水電導率開始出現波動并逐步降低，顯示加入鍋爐水水質處理劑后爐內原有沉積鹽垢開始慢慢剝離，但是由于長期磷酸鹽處理方式易導致磷酸鹽隱藏，藥劑的實際加注量小于理論值(為控制爐水中磷酸根含量)，顯示爐水中存在磷酸根較高。由于水質處理劑加注量的減少，其熬合性能沒有完全發揮作用。爐內原有的磷酸鹽需要一定的時間代謝和置換才能降低，所以這個階段鍋爐的排污量并沒有降低。

爐水濃縮準備期主要是對爐內鰲合硅垢、水渣及進行高鹽分的代謝置換，降低爐水中的含鹽量，為進行下一步的爐水濃縮試驗做準備。隨著水質處理劑的不斷加入，爐內原有的沉積鹽垢開始剝離，產生大量松散水渣，電導率波動明顯次數頻繁。故在連排流量不變的情況下，需要增加定排次數來排出爐水中開始剝離的雜質。

在爐水濃縮試驗期，鍋爐的連排排污量逐步從12 t/h下降至3.56 t/h，而電導率維持穩定在30 μs/cm以下。6號爐排污率已降至0.74%，水汽品質穩定且已接近較高位，爐水進一步濃縮的空間已不大，已達到了爐水濃縮的理想效果，說明水質處理劑試用效果良好。

根據3個階段的分析數據統計，水質處理劑注入量、爐水pH及磷酸根的含量均會影響處理劑的熬合效果。為較好的體現處理劑熬合效果，這3個指標的控制需要有一個合理的控制范圍，根據試驗，6號鍋爐水質處理劑注入量7.2～7.8 mg/kg，pH 9.35～9.45，磷酸根4.8～5.3 mg/kg的狀態下，達到了理想的爐水濃縮效果。

2.2 效果跟蹤階段

為了檢驗鍋爐水水質處理劑長期使用的性能和效果，6號爐于2018年11月13日至12月31日進入水質處理劑使用效果跟蹤期，跟蹤期內6號鍋爐排污率為0.51%～0.80%，平均排污率0.78%；爐水平均電導率28 μs/cm；處理劑平均加注量7.2 mg/kg。從跟蹤階段的各項數據分析，該處理劑在滿足水汽監督質量標準的前提下，達到了爐水濃縮的理想效果。

3 經濟效益分析

3.1 藥劑成本

本次試驗從8月12日至11月12日，共計2 232 h，水質處理劑藥劑消耗8.274 t，按照2016年中標時的試驗單價5.4萬元/t計，原藥劑為磷酸鹽，其年總消耗約0.4萬元。采用水質處理劑后，按年運行小時數為8 000 h計算(下同)，每年增加藥劑總費用為：(5.4×8.274)/2 232×8 000-0.4=159.74萬元。

3.2 直接經濟效益

(1)排污量減少費用

6號鍋爐試驗前平均排污量為12 t/h，采用處理劑平穩運行后平均排污量為3.56 t/h，制水及爐水單位成本為45.76元/t，故預估年排污量減少費用為：45.76×(12-3.56)×8 000=308.971 5萬元。

(2)給泵電耗減少費用

因減少鍋爐給水，故可以降低給泵的電耗。給泵電耗按照額定功率4.85 kWh，廠用電單價按照0.5元/ kWh，預計年度節約給水泵耗電費用為：(12-3.56)×8 000×4.85×0.5=16.37萬元。

綜上所述，采用水質處理劑替代傳統的磷酸鹽，年總經濟費用可節約：(308.971 5+16.37)-159.74=165.601 5萬元。

4 結語

通過近5個月試用，該公司系列鍋爐水質處理劑完全能夠滿足熱電部6號鍋爐的運行工況，在降低排污率、減少鍋爐排污量的同時，有效地降低了汽水損失和爐水含鹽量，提高了鍋爐蒸汽品質，保證了熱力設備的安全穩定運行。6號鍋爐使用水質處理劑后，每年扣除藥劑成本后能產生165萬元左右的經濟效益。

綜上所述，面對國家節能減排指示要求和能源部對自備電廠能耗的考核指標，節能降耗是電廠的生存關鍵，故新型的鍋爐水質處理劑具有較高的推廣和使用價值。