干熄焦余熱鍋爐用水研究

段毅，高會元

（1.華北理工大學(xué)，河北 唐山 063200；2.唐山首鋼京唐西山焦化有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

干熄焦鍋爐是一種特殊的余熱鍋爐，它是干熄焦技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)化的重要載體。由于現(xiàn)有條件技術(shù)的限制，在運(yùn)用干熄焦技術(shù)[1]的過程中，很難保證干熄焦余熱鍋爐水質(zhì)的優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定。給水作為余熱鍋爐系統(tǒng)中能量傳遞和轉(zhuǎn)換的介質(zhì)，為了防止給水對鍋爐腐蝕、結(jié)垢，所以對鍋爐用水pH、電導(dǎo)率、鈣鎂離子含量等進(jìn)行檢驗(yàn)[2-4]，使各項(xiàng)指標(biāo)符合鍋爐用水要求，才能保證汽水品質(zhì)，確保鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。

河北省某大型焦化廠在干熄焦余熱鍋爐水質(zhì)處理方面有許多經(jīng)驗(yàn)，取得了一定的效果，但是水質(zhì)依然無法達(dá)到理想的狀態(tài)。結(jié)合該公司的干熄焦技術(shù)對余熱鍋爐水質(zhì)進(jìn)行研究，分析原因制定對策，最終找到合理的方法將水質(zhì)控制在合格的狀態(tài)。

1 干熄焦余熱鍋爐工況

該公司高壓鍋爐，額定蒸發(fā)量：148.2 t/h，煙氣溫度：980 ℃，額定蒸汽壓力：9.5 MPa。水汽質(zhì)量主要指標(biāo)如表1。

2 干熄焦余熱鍋爐水質(zhì)調(diào)查

水質(zhì)情況調(diào)查：對鍋爐給水進(jìn)行采樣，共收集120 個數(shù)據(jù)，對其中48 個不合格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出的數(shù)據(jù)結(jié)果為：

造成給水不合格的因素中，硬度因素所占比重為1%，溶解氧因素所占比重為10%，pH 因素所占比重為36%，電導(dǎo)率因素所占比重為48%。

表1 水汽質(zhì)量主要指標(biāo)

電導(dǎo)率和pH值是造成給水不合格的主要原因。因此需要對電導(dǎo)率和pH 進(jìn)一步統(tǒng)計分析，這里用單值控制圖進(jìn)行匯總，如圖1和圖2。

圖1 電導(dǎo)率單值控制圖

從圖1和圖2可以看出：電導(dǎo)率均值在0.50 us/cm，沒有達(dá)到小于0.3 us/cm 標(biāo)準(zhǔn)；pH 值超出上下規(guī)格線8.8～9.3 點(diǎn)數(shù)較多，波動情況較大。鑒于以上情況，需要對鍋爐給水電導(dǎo)率和pH 進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。

圖2 pH 單值控制圖

3 造成鍋爐給水電導(dǎo)率和pH 不合格的原因分析

從人、機(jī)器、物料、方法和環(huán)境因素五個方面深度分析，找出影響鍋爐水質(zhì)不穩(wěn)定的14 個末端原因，利用因果矩陣圖對相關(guān)原因進(jìn)行匯總評價（評分標(biāo)準(zhǔn)：0～10 分；直接影響：9 分，一般影響：3 分，輕微影響：1 分），得到表2。

表2 矩陣評價表

篩選出5 個可以影響鍋爐水質(zhì)不穩(wěn)定末端原因：（1）藥品純度不夠；（2）檢測項(xiàng)目不全；（3）儀表校準(zhǔn)精度不夠；（4）混床再生方法不當(dāng)；（5）藥劑濃度配置不當(dāng)。

其中，“（4）混床再生方法不當(dāng)”：由于混床再生是自動的過程，程序設(shè)計合理，操作人員只需監(jiān)督過程，不需操作。驗(yàn)證再生效果，并不會影響水質(zhì)結(jié)果。所以其不是影響鍋爐水質(zhì)不穩(wěn)定的主要因素。

4 制定改善鍋爐水質(zhì)的對策并實(shí)施

4.1 提高藥品純度

提高藥品純度，降低雜質(zhì)含量，減少加藥次數(shù)，可以避免藥品對水質(zhì)調(diào)節(jié)帶來的二次污染。選用的新的分析純級藥品（氨水）主要指標(biāo)分析檢測報告結(jié)果（檢驗(yàn)依據(jù)：GB/T631-2007），如表3。

表3 新藥品（氨水）主要指標(biāo)分析檢測報告結(jié)果

提高藥品純度等級，避免了藥品對給水調(diào)節(jié)帶來的二次污染。

4.2 健全水質(zhì)檢測項(xiàng)目

細(xì)化水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)：由原來的兩項(xiàng)（電導(dǎo)率、pH）增加到六項(xiàng)（電導(dǎo)、pH、Na+、SiO32-、PO43-、溶解氧），可以全面綜合分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對水進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。

4.3 提高檢化驗(yàn)精度

原來采用的化驗(yàn)方法是一點(diǎn)標(biāo)定，且原檢測儀表沒有進(jìn)行定期標(biāo)定，現(xiàn)通過兩點(diǎn)標(biāo)定和定期標(biāo)定相結(jié)合，測量準(zhǔn)確度提高，達(dá)到了預(yù)期效果。

4.4 合理配置氨液濃度

由于原來配制的加氨液濃度不穩(wěn)定，導(dǎo)致水質(zhì)控制狀態(tài)不佳，現(xiàn)在根據(jù)每天給水的消耗，嚴(yán)格要求操作人員合理配置氨罐內(nèi)藥液的濃度。

5 改善后水質(zhì)的效果驗(yàn)證

對策措施實(shí)施后，對現(xiàn)場給水進(jìn)行采樣收集，驗(yàn)證效果，得到的結(jié)果：給水的電導(dǎo)率和PH 都有了明顯的改善，達(dá)到了預(yù)期的改善目標(biāo)。電導(dǎo)率的均值達(dá)到了0.225 9 us/cm，達(dá)到了小于0.3 us/cm 標(biāo)準(zhǔn)；pH 值控制在了上下規(guī)格線8.8～9.3 內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語

通過對該焦化廠干熄焦余熱鍋爐用水的研究，驗(yàn)證了提高藥品純度等級、健全檢測項(xiàng)目、提高檢化驗(yàn)精度和合理配置氨液濃度等手段，可明顯改善鍋爐用水的水質(zhì)，為鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，也為下一步深度優(yōu)化鍋爐用水水質(zhì)打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。該研究為同行企業(yè)類似的水處理問題提供了方法和依據(jù)，由于本次水質(zhì)研究只是針對該公司的干熄焦余熱鍋爐，而該公司設(shè)備規(guī)格與國內(nèi)其他公司設(shè)備規(guī)格大部分不一樣，因此數(shù)據(jù)方法只供參考。

大連松木島化工園區(qū)簡介

大連松木島化工園區(qū)是以大化集團(tuán)搬遷改造為契機(jī)成立的專業(yè)化工園區(qū)，始建于2005年下半年，產(chǎn)業(yè)區(qū)總體規(guī)劃面積36.35 平方公里，是大連“一個中心，四大基地”重要組成部分，是大連市“一島十區(qū)”重點(diǎn)園區(qū)。2007年 11月，松木島化工園區(qū)被確定為全國第二批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)單位；2009年7月1日，納入遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶國家戰(zhàn)略重點(diǎn)發(fā)展和支持區(qū)域；2010年4月合并至大連普灣經(jīng)濟(jì)區(qū)；2016年3月劃歸第十個國家級新區(qū)---大連金普新區(qū)。

松木島化工園區(qū)作為大連市化工企業(yè)搬遷的重要承接地，大力發(fā)展醫(yī)藥中間體、農(nóng)藥、催化劑、涂料、染料、添加劑等精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)和以綜合利用為特色的海洋化工產(chǎn)業(yè)。

2005年，園區(qū)管委會委托中國石油化工規(guī)劃院編制了園區(qū)產(chǎn)業(yè)總體規(guī)劃，結(jié)合資源條件、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)等因素，確定了合成氣化工、海洋化工、石油化工、精細(xì)化工及后加工五大產(chǎn)業(yè)為核心的產(chǎn)業(yè)鏈條。通過產(chǎn)業(yè)鏈的上下游延伸發(fā)展，與鹽業(yè)、熱電、化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、氯堿、合成材料、橡膠及化工原料下游加工等行業(yè)形成有機(jī)整體，相互促進(jìn)、共同發(fā)展，最終形成東北地區(qū)和國內(nèi)具有重要影響的大型精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)基地。

十三五期間，園區(qū)將在發(fā)揮特色石油化工的基礎(chǔ)上，優(yōu)化升級合成氣化工，重點(diǎn)發(fā)展催化劑、醫(yī)藥中間體、高端涂料等精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)。加快推進(jìn)以海水綜合利用為特色的海洋化工。同時將進(jìn)一步推進(jìn)園區(qū)規(guī)范化建設(shè)，全面提升園區(qū)特色、專業(yè)、綠色、高效發(fā)展水平。