智能排污裝置在工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用

王 玉 李光資

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院南陽分院，河南 南陽473000）

1 鍋爐排污不良的危害

工業(yè)鍋爐用水經(jīng)過預(yù)處理沉淀、過濾后僅能使硬度能降到≤0.03mmol/l，水中的其他可溶性鹽類（氯化物，硫酸鹽等）在軟化過程中未能去除，會對鍋爐運行產(chǎn)生危害：a. 降低鍋爐效率，增加燃料耗量；b.降低機(jī)械強(qiáng)度，使管壁鼓包或出現(xiàn)裂紋；c.引起鍋爐金屬的化學(xué)及電化學(xué)腐蝕；d. 導(dǎo)致蒸汽品質(zhì)惡化；e.引起鍋爐汽水共騰，導(dǎo)致水位波動過大出現(xiàn)虛假水位，可能造成大的事故。

2 自動表面排污

定期排污與表面連續(xù)排污的功能相似，其主要不同點是以間歇式定期進(jìn)行表面排污，主要用于蒸發(fā)量不太大(4～20t/h)的水管鍋爐。鍋爐的智能排污裝置通過專用的電導(dǎo)率儀探頭自動監(jiān)測鍋水中溶解性鹽的濃度的大小，當(dāng)鍋水含鹽量(以電導(dǎo)率表示)超過設(shè)定的允許值時，就會自動打開表面排污閥進(jìn)行排污，待含鹽量(電導(dǎo)率)下降到一定值后又會自動關(guān)閉閥門。

3 鍋爐智能排污技術(shù)的基本原理：

依據(jù)GB1576－2015《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)“如果測定溶解固形物有困難時，可采用測定電導(dǎo)率或氯離子(Cl-)的方法來間接控制，但溶解固形物與電導(dǎo)率或氯離子(Cl-)的比值關(guān)系應(yīng)根據(jù)試驗確定，并應(yīng)定期復(fù)試和修正比比值關(guān)系”的規(guī)定，在水質(zhì)未出現(xiàn)異常的情況下，也可以更為方便測定的電導(dǎo)率大小來計算工業(yè)鍋爐排污率，其計算式可表示為：

式中X給、X鍋分別表示給水、鍋水中的電導(dǎo)率值，μS/cm。

基于這樣的原理，按照GB1576-2008 的要求試驗出在對應(yīng)壓力下的鍋爐最大允許溶解固形物（氯根）時的電導(dǎo)率的作為智能排污的上限允許值，再預(yù)測出鍋爐排污的下限值。這樣一來就實現(xiàn)了鍋爐的智能排污。

將電導(dǎo)率儀的電極(探頭)安裝在鍋爐連續(xù)排污取樣器的爐水出口管線上，以PLC 智能控制器控制鍋爐的電動排污閥。鍋水實施電導(dǎo)率自動定時監(jiān)測。

鍋爐運行中電磁閥定期預(yù)先開啟取樣器冷卻水，待3-5 分鐘后，冷卻器內(nèi)的水溫降至≤70℃（以免溫度過高燒壞電極），控制器再控制取樣器前面的爐水取樣管上的電磁閥打開，這樣爐水經(jīng)過取樣器出口管上的平衡筒時，平衡筒上的電極就能不定時的測出鍋水離子雜質(zhì)的電導(dǎo)率。

4 智能排污工藝流程

通過安裝調(diào)試智能排污系統(tǒng)已于2009 年7 月10 日在我市某單位4#爐上應(yīng)用，智能排污系統(tǒng)投運后，控制器、電導(dǎo)率儀傳感器、管道系統(tǒng)、電動排污閥動作正常該裝置運行安全、穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期效果，在鍋爐同等負(fù)荷下，使鍋爐的排污率由減少了20-30%,減少軟化水1400 噸/年，減少二類煙煤使用量302 噸。通過計算鍋爐熱效率提高4%。即使當(dāng)鍋爐的負(fù)荷發(fā)生了變化時，智能排污的傳感器能及時迅速地檢測鍋水含鹽量的變化，智能排污裝置能在GB576-2008 規(guī)定的鍋水鹽分范圍內(nèi)排污，節(jié)約燃料，又能使鍋水符合標(biāo)準(zhǔn)減少有害物質(zhì)的生成，確保鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運行。

5 實驗數(shù)據(jù)及分析

經(jīng)過對DZL4-1.25-A 鍋爐運行中在對應(yīng)壓力流量下鍋水堿度、氯根、PH 值、電導(dǎo)率、測定時水樣溫度等統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行測定：

5.1 日期：2010.5.28

（原水的硬度為：4.112mmol/l;氯根：8mg/l;堿度為：3.6mmol/l

軟化水硬度為：0.00mmol/l;氯根：8mg/l:軟化水的電導(dǎo)率為：485μs/cm)

DZL4-1.25-A 鍋爐運行中在對應(yīng)壓力流量下鍋水堿度、氯根、PH 值、電導(dǎo)率、測定時水樣溫度等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

5.2 日期：2010.5.30

（原水的硬度為：4.112mmol/l;氯根：8mg/l;堿度為：3.6mmol/l軟化水硬度為：0.00mmol/l; 氯根：8mg/l: 軟化水的電導(dǎo)率為：489μs/cm)

DZL4-1.25-A 鍋爐運行中在對應(yīng)壓力流量下鍋水堿度、氯根、PH 值、電導(dǎo)率、測定時水樣溫度等統(tǒng)計

5.3 日期：2010.5.31

（原水的硬度為：4.112mmol/l;氯根：8mg/l;堿度為：3.6mmol/l

軟化水硬度為：0.00mmol/l;氯根：8mg/l:軟化水的電導(dǎo)率為：481μs/cm)

將鍋水各項指標(biāo)值，對照鍋水及鍋爐的軟化水的數(shù)據(jù)進(jìn)行比照如下：

例如：①2010.5.28 日12:00 數(shù)據(jù)：鍋水堿度為18.6mmol/l，原水的堿度是3.6mmol/l.那么堿度濃縮倍數(shù)為18.6/3.6＝5.16

鍋水氯根為40mg/l,原水的氯根為8mg/l.

那么氯根的濃縮倍數(shù)為40/8＝5

鍋水電導(dǎo)率為2380μs/cm，原水的電導(dǎo)率為485μs/cm，那么電導(dǎo)的濃縮倍數(shù)為2380/485＝4.91

又例如：②2010.5.29 日15:00 數(shù)據(jù)：鍋水堿度為19.9mmol/l，原水的堿度是3.6mmol/l.那么堿度濃縮倍數(shù)為19.9/3.6＝5.52

鍋水氯根為47mg/l,原水的氯根為8mg/l.

那么氯根的濃縮倍數(shù)為44/8＝5.5

鍋水電導(dǎo)率為3120μs/cm，原水的電導(dǎo)率為480μs/cm，那么電導(dǎo)的濃縮倍數(shù)為2880/480＝5.875

通過以上三此數(shù)據(jù)的比較，當(dāng)軟化水質(zhì)符合GB1576-2008標(biāo)準(zhǔn)要求時（硬度≤0.03mmol/l;）鍋爐鍋水堿度的濃縮倍數(shù)在給水的硬度和氯根符合標(biāo)準(zhǔn)要求時與氯根的濃縮倍數(shù)和電導(dǎo)的上升倍數(shù)基本是在一定范圍波動的，并處在一個相對穩(wěn)定的范圍。由此我們可以將鍋水的堿度控制在18-26mmol/l, 那么鍋水的電導(dǎo)率上下限值控制在：1800-3200μs/cm 范圍內(nèi)。

6 手動排污量與智能排污量計算比較

6.1 根據(jù)以上排污的原則，一臺DZL4-1.25-AⅡ鍋爐正常運行中當(dāng)采用手動排污時，每班排污兩次，每次40 秒，時間為80秒，排污管徑為40mm，鍋爐工作壓力為1.0Mpa，那么每10 秒排污量為455 公斤。

排污總量為455×8＝3640 公斤（飽和水）

6.2 當(dāng)該臺鍋爐排污采用智能排污時，鍋水的堿度控制在18-26mmol/l. 鍋水的電導(dǎo)率控制在1800-3200μs/cm 運行中每班電動排污閥共計開啟6 次，累計時間為37 秒，同樣按照上面計算方法每10 秒排污量為455 公斤，排污總量為455×3.7＝1683 公斤（飽和水）。

相比較兩者的排污量差值為3640-1683＝1957 公斤（飽和水）。

按照經(jīng)驗數(shù)據(jù)每一噸飽和水相當(dāng)于135 公斤標(biāo)煤完全燃燒釋放的能量。那么采用智能排污后每班由于少排污而節(jié)約的標(biāo)煤為264 公斤（標(biāo)煤），折算為二類煙煤為7000/5500×264＝336公斤；每天三班節(jié)約共節(jié)約336×3=1008 公斤

每年按照10 個月生產(chǎn)共計節(jié)約二類煙煤約為302 噸、每噸二類煙煤近800 元。全年共計節(jié)約24 萬元。

6.3 采用智能排污技術(shù)每年減少排污量折算每年節(jié)約的軟化水1400 噸，每噸軟化水的成本約3.5 元/噸,年節(jié)約人民幣為4.9 萬元

7 應(yīng)用中需要注意的問題

7.1 應(yīng)注意鍋爐的給水濁度≤5mg/l;硬度符合《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》GB1576－2015 硬度≤0.03mmol/l。

7.2 當(dāng)鍋爐的蒸發(fā)量≥6T/H 時如鍋爐系統(tǒng)有連排擴(kuò)容器，那么排污水可從電動排污閥出口連至擴(kuò)容器. 又實現(xiàn)排污廢水的二次閃蒸回收蒸汽。

7.3 鍋爐運行中應(yīng)注意取樣器內(nèi)的溫度以免超過電導(dǎo)率儀的電極最高耐熱溫度。

7.4 每個月進(jìn)行平行實驗以確保電導(dǎo)率和氯根以及鍋水堿度的對應(yīng)關(guān)系在正常范圍內(nèi)，避免鍋爐運行中排污量過少或過多。

7.5 對于鍋筒底部以及聯(lián)箱的定期排污裝置可根據(jù)給水的具體情況適量排污，正常情況下鍋爐水位表清晰，給水硬度符合要求可盡量少排。當(dāng)給水水質(zhì)超標(biāo)或者雨水季節(jié)懸浮物含量比較大時可適量增加。