工業鍋爐水處理節能現狀與對策探討

黃少南

摘 要：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。

關鍵詞：工業鍋爐;水處理;節能措施

工業鍋爐水處理是工業生產的重要環節，對水處理進行分析，具有很高的經濟價值與現實意義，能夠提高水資源的利用率，降低對環境的污染。所以，需要分析工業鍋爐節能水處理工藝當中存在的問題與不足之處，采用新技術對工藝流程與運作模式進行創新，探索出新工藝與新模式，來提高鍋爐水處理的效率與節水能力。

一、 工業鍋爐水處理的必要性

工業鍋爐目前常用的水處理方法有兩種：鍋外水處理，即鈉離子交換軟化法;鍋內加藥法。選擇對進鍋爐的原水進行處理，其原因是如果不進行處理，直接將原水作為鍋爐給水，使其進入鍋爐，原水中硬度高，容易在鍋爐受熱面產生水垢，水垢導熱性差，極有可能導致鍋爐發生變形、過熱，嚴重甚至可能發生爆炸，同時也會增加工業鍋爐的能耗，降低工業鍋爐燃燒的熱效率，所以采用鍋爐水進行處理是必不可少的。

采用鈉離子交換的鍋外軟化方法則可以去除原水中的硬度，避免鍋爐結垢，因此大多數工業鍋爐使用單位采用了鈉離子交換的方法對原水進行軟化處理，并搭配上鍋內加藥來控制鍋爐的給水與爐水的相關檢測指標。鈉離子交換僅僅只能去除原水中的硬度，經過鈉離子交換的水堿度與含鹽量并不會變化，甚至有可能會增大，考慮到這一層問題，相關檢測單位建議搭配上鍋內加藥，選擇正確的藥劑，與鍋內的結構物質發生反應，減少結垢物質的析出，或形成沉淀，隨著鍋爐排污一起排出，可以更有效的減輕和預防鍋爐的結垢、腐蝕等問題。鍋爐結垢與腐蝕問題的解決，可以更好地降低工業鍋爐能耗，提高工業鍋爐的熱效率，達到節能減排的目的。

對于工業鍋爐，鍋外化學處理與鍋內加藥處理在理論上可以很好地降低鍋爐的能耗，并減少事故的發生，對工業鍋爐的使用單位有著極大的幫助，但在實際的使用過程和常規的特種設備日常檢驗中，我們發現仍然存在許多不足。

二、工業鍋爐水處理節能技術現狀

（一）給水雜質含量較高，鍋爐結垢問題普遍存在

當前我國約90%的工業鍋爐采用一級軟化處理水作為補給水。軟化水只除去了水中的硬度雜質，沒有除去水中的陰離子雜質、溶解氧及堿度，是一種不純凈的水。工業鍋爐水質國家標準中只要求給水硬度小于、等于0.03mmol/L，這種水也含有一定量的殘余硬度。一些單位由于水處理作業人員配備率低，設備運行管理水平差等原因，水處理設備長期處于失控運行狀態。以上兩方面導致工業鍋爐結垢腐蝕率很高。沿海的每年枯水期（一般每年持續3～4個月）發生海水倒灌的地區和高硬度、高堿度水地區，一級軟化器出水無法除去全部硬度，也造成了鍋爐結垢嚴重。用軟化水作補給水的鍋爐沒有辦法完全避免結垢。

（二）鍋爐排污率高，熱量浪費嚴重

為了有效的提升鍋爐蒸汽的質量，保證鍋爐用水達到相應的標準，應該對鍋爐進行排污。大部分工業鍋爐使用軟化水作為補給水，這些鍋爐的水中含有大量的固形物質。很多單位為了降低水中雜質的濃度，就對鍋爐進行排污，保證水質達到相應的標準。在排污的過程當中缺乏必要的管理和熱量回收手段，造成了鍋爐內極大的熱量損失，隨著排污率的增加，這種熱量損失也隨之不斷的增加。很多水質含鹽量較高的沿海地區，隨著枯水期的到來，海水倒灌引起水質硬度上升，極大的提高了鍋爐的排污率，造成鍋爐熱效率的降低，同時也造成大量的水資源浪費，增加了燃料的消耗，同時排放出的污水也造成了環境的污染。

（三）冷凝水未回收或因污染嚴重無法回收利用

鍋爐冷凝水所具有的熱量可達蒸汽全熱量的20%～30%。回收冷凝水的熱量并加以利用，既可提高鍋爐給水溫度，也可減少鍋爐補給水量，是提高鍋爐的熱效率的有效途徑。目前，工業鍋爐冷凝水很多沒有回收。主要有以下三個原因：一是鍋爐設計安裝時沒有考慮冷凝水回收;二是企業因冷凝水回收裝置一次性投資較大，企業不愿意安裝。三是一些企業雖有回收裝置，但凝結水雜質多，因沒有采取相應的水處理措施，冷凝水不合格而無法回收利用。軟化水作補給水的鍋爐冷凝水因含有二氧化碳而導致pH值偏低，回水系統二氧化碳的腐蝕嚴重，冷凝水含鐵量高，水發紅、發渾。這種水若進入鍋爐，不僅會導致受熱面結生鐵垢，而且會引發受熱面爐管電化學腐蝕。這種水不進行凈化是不能回收、利用。現場檢測發現，有的冷凝水全鐵離子質量濃度高達300mg/L。有的冷凝水回收系統存在疏水器失靈，漏汽量過大的問題，造成熱量和水量的浪費。

（四）補給水處理設備再生劑比耗高

當前我國普遍使用的鈉離子交換器的鹽耗一般在250～500g/mol。即每置換出水中20g鈣離子或12g鎂離子，就需要使用250～500g食鹽。由于鈉離子交換器的使用，使地下水不斷地遭受食鹽的污染，導致地下水中鈉離子的含量逐年上升。離子交換除鹽系統中，廢液和廢水的量很大，相當于其處理水量的10%。交換器再生后，正洗用水的量對于H型樹脂，一般約為其樹脂體積的7倍;對于強堿性OH型樹脂約為其體積的10倍;對于弱堿性OH型樹脂，其正洗水量則更大。清洗水常采用的是純水或是該交換器的前一級交換裝置的出水，鹽耗或比耗高，進而會造成再生用水量大。目前，這些水基本上沒有回收，導致用水浪費嚴重。降低所用再生劑的比耗，是提高離子交換除鹽經濟性的主要措施。

三、工業鍋爐水處理節能對策

（一）對冷凝水采用凈化回收

冷凝水的最佳回收利用方式是作為鍋爐給水。冷凝水回收系統分為開式和閉式兩種。開式系統簡單、投資少，但由于內部有腐蝕性氣體和雜質，水溫下降幅度較大，已基本被閉式所代替。目前的新型閉式冷凝水回收技術利用噴射泵的增壓原理，已解決了水泵的汽蝕問題，而且增加了凈化的措施，回收效率很高，節能率在10%左右。工業鍋爐冷凝水雜質主要以磁性氧化鐵為主，因此凈化裝置主要是除鐵過濾器，常用的有管式過濾器、覆蓋過濾器和電磁過濾器。凝結水溫過高的，可采用加鈉型苯乙烯-二乙烯苯陽樹脂的過濾器來除鐵，其最高使用溫度可達到150℃。無法安裝凈化裝置或安裝經濟性不高的鍋爐，可以采用加藥與一般回收系統相結合方式。在凝結回水系統或鍋爐分汽缸，通過加成膜胺或揮發性氨來防止回水系統腐蝕的發生，減少水中鐵雜質。

（二）定期對鍋爐除垢

保持鍋爐受熱面清潔是確保鍋爐高熱效率的前提之一。對于工業鍋爐，當水垢厚度達到1mm及以上或受熱面嚴重銹蝕時，應進行除垢。直流和貫流鍋爐出現排煙溫度升高或出力下降時應進行除垢。工業鍋爐清除受熱面1mm的水垢可提高鍋爐效率3%～5%。工業鍋爐除垢的方式有酸洗除垢、堿煮除垢和運行除垢三種方式，其中酸洗除垢的效果最好。堿煮除垢等因水垢類型的不同而異，堿煮完畢還要及時清除鍋內脫落的水垢，以防止因脫落的水垢堵塞或淤積在受熱面，而發生過熱燒損。運行除垢可以避免停機的麻煩，但時間較長，成本和運行控制要求相對較高。在運行除垢時，鍋水水質必須要符合GB/T1576的規定，而且要科學控制加藥量、排污率和鍋爐負荷，防止除垢藥劑被蒸汽攜帶而影響蒸汽質量。

一般情況下，工業鍋爐除垢采用堿煮加酸洗的方式或直接酸洗。酸洗除垢要制定合適的程序和工藝才能確保最大的除垢率和最小的腐蝕速度。

（三）加強對運行鍋爐的維護保養，實行管理節能

在技術上推行鍋爐保養制度和強制的經濟運行標準，明確與鍋爐節能相關的保溫、自控裝置、燃燒設備、排煙溫度、煙氣氧含量、過量空氣系數等監測指標，及時調整鍋爐各項指標，優化鍋爐燃燒工況或安裝燃燒管理控制系統。運行鍋爐及管道加強保溫以減少散熱損失，杜絕運行過程的“跑、冒、滴、漏”;在燃料中添加高效清灰劑或除渣劑，保持鍋爐煙氣受熱面清潔。燃煤鍋爐提高供煤質量，進而提高燃煤燃燒效率。對操作人員加強培訓和技術交流，提高鍋爐節能管理和操作人員的綜合素質和能力。

（四）新型AOT鍋爐水處理技術

該項技術是將含有有機聚合物、高校分散劑、助劑等組成的一種無磷鍋爐漏水處理技術。在實際使用當中，可以通過整合、分散鍋爐水中的水垢，減低水體中結垢，避免銅、鐵等元素在爐管內部沉淀而造成電位腐蝕，同時在使用中確保水中PH值穩定，降低管線、閥門腐蝕幾率。水中沉淀物質會被有機聚合物螯合、分散，變成沒有粘度的流狀液體，可以更加順暢的從鍋爐中排除。鐵和銅氧化物也會被調節成沒有粘性的流狀物，而不是在鍋爐內壁上生成水垢，降低局部電位腐蝕問題，有機聚合物通過在金屬表面形成一層鈍化層，也可以起到鍋爐內壁保護。

AOT水處理基礎可以全面提高鍋爐水的臨界含鹽量，減少鍋爐水的排污率、減少能源損耗。為了避免出現局部電位腐蝕等問題，可以在金屬表面上生成鈍化層，提供防腐保護。通常對硅也有非常好的增溶性作用，避免硅夾帶問題，降低聚合硅的產生。對鐵具有非常強的分散性能，減少鐵元素的沉積物產生，降低電位腐蝕幾率。還具有內部清潔性、提高熱化率、消除泡沫、減少水汽夾雜等優勢，提高蒸汽品質，在使用中也更加便捷。

四、工業鍋爐水處理及節能監管

（一）解決結構速率較高的問題

減少鍋爐結垢，需要加強預防，首先需要提高作業人員和管理人員的素質，提高檢測流動和監管力度，合理的選擇水處理方式，保證鍋爐水的合格率。如果鍋爐水出現抄表問題，鍋爐就要立即停運，通過化學清洗。

監管部門需要重視鍋爐水處理的重要性，提高監管流毒，明確要求有關鍋爐水的處理工作，定期檢查鍋爐水的處理工作，強調單位領導的重視程度，這樣才有利于改進工作方式，使工作質量切實提高。

（二）解決冷凝水回收效率低的問題

完善冷凝水的技術規范，這樣可以充分的利用冷凝水的熱能。廣泛宣傳冷凝水回收利用的價值，加大力度實施普及教育。加強處理水汽循環系統，使冷凝水的回收率得到提高。化驗監督冷凝水污染物，加大科研力度，避免因為生產工藝介質污染冷凝水。大力推廣先進的冷凝水回收工藝和裝置。

鍋爐使用單位需要不斷完善水處理設備，盡可能利用鍋爐水處理法處理鍋爐水，提高水處理設備的利用率，使鍋爐水質量切實得到改善。此外鍋爐是處理人員的業務素質也是非常重要的，鍋爐利用單位需要培訓水處理人員，不僅要懂得業務，同時也要具備工作責任，不斷優化水處理隊伍。

（三）處理排污率過高的問題

完善工業鍋爐水處理的技術規范，在設計過程中，需要使水中的溶解固形物不斷降低。優化補給水的水質，利用反滲透和電去離子軟化等方式，降低補給水溶解固形物。此外要注重回收冷凝水。通過科學排污的方式，對化驗結構進行分析，對于排污量給予科學的控制，使鍋爐溶解固形物不斷降低，必滿排污量過大造成能量的浪費。不能在鍋爐當中導入再生殘液，通過軟化器的再生處理之后，徹底清洗好再生產業之后，將可能會產生再生殘液的設備及時淘汰。如果鍋爐堿度超過了固定標準，就要添加堿性藥劑進行調節處理。鍋爐水處理工作涉及到豐富的內容，因此我們需要統一規劃，通過區域連片共用鍋爐，落實鍋爐水的處理工作。

結論

我國雖然不是世界上最大的國家，但卻是世界上人口最多的國家。隨著我國的經濟發展，人口增加，所需要的資源也是越來越多，對生活環境的要求也是越來越高。為了解決環境污染問題、資源短缺問題，我國開始對可持續利用、能夠再生新的能源進行研究和開發。工業鍋爐用水量非常大，每天需要消耗大量的水資源，對工業鍋爐用水進行節能處理，具有非常高的經濟價值與現實意義，既能夠節約水資源，提高水資源的利用率，還可以保護環境，提高鍋爐的運行效率。工業生產過程中，鍋爐的作用是更好的為企業的生產提供能源，鍋爐在提供能源的同時也是在大量的消耗能源，因此，鍋爐也慢慢成為了企業中耗費能源最大的設備，為了更好的實現節能的目的，對鍋爐耗能情況進行更好具體的分析，能夠更好的找到其節能的措施。

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