鍋爐水處理檢驗及節(jié)能措施探析

李 云，楊子易，杜軍堂

(江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院宿遷分院，宿遷 223800)

0 引 言

鍋爐水質(zhì)處理，是保障其安全、經(jīng)濟運行的重要措施。若水質(zhì)處理的設(shè)備配置不當、或檢驗檢測不規(guī)范，鍋爐水質(zhì)和標準不相符，很容易導(dǎo)致鍋爐腐蝕與結(jié)垢等影響鍋正常運行的缺陷。當鍋爐結(jié)垢后，會嚴重影響其熱面?zhèn)鳠嵝裕仩t會出現(xiàn)出力降低、熱效能下降，排煙溫度升高、受熱面過熱甚至破裂的現(xiàn)象。伴隨著因水質(zhì)不達標而產(chǎn)生的各種腐蝕，不僅不能實現(xiàn)工業(yè)鍋爐的經(jīng)濟、環(huán)保運行，其安全生產(chǎn)也無法得到保障。

1 鍋爐水處理與節(jié)能減排現(xiàn)狀

根據(jù)用途劃分，鍋爐可以分成電站鍋爐、工業(yè)鍋爐兩種類型。在火力發(fā)電系統(tǒng)中，電站鍋爐是一種極為重要的主機，而工業(yè)鍋爐使為工礦企業(yè)提供蒸汽、熱水的重要設(shè)備。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，2014年12月和2015年2月我國的工業(yè)鍋爐產(chǎn)量分別為42 572.1蒸發(fā)量噸、47 908.7蒸發(fā)量噸，到2020年，鍋爐產(chǎn)量仍很高。

立足于國家數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，2020年3月，工業(yè)鍋爐產(chǎn)量當期值為44 933蒸發(fā)量噸，累計值高達84 365.1蒸發(fā)量噸。雖然4月和5月累計值和當期值有所降低，但仍不低。在高壓的鍋爐產(chǎn)量面前，對水處理系統(tǒng)進行健全，具有重大意義。現(xiàn)階段，在電站鍋爐中，水處理系統(tǒng)比較健全，大部分的水處理體系裝置和工業(yè)鍋爐十分簡單，對水處理工作以及節(jié)能減排極為不利(如圖1所示)。

圖1 2020 年工業(yè)鍋爐產(chǎn)量

2 鍋爐水處理與節(jié)能減排問題

其一，含有較高的水雜質(zhì)。現(xiàn)階段，大部分的鍋爐水處理設(shè)備中并沒有立足于水源情況，對水處理方式進行合理選擇，進而造成水處理效率較低、含有較高的水雜質(zhì)，對鍋爐體系所有階段工序的節(jié)能性、經(jīng)濟性和安全性造成了嚴重影響[1]。特別是一些地區(qū)冬季海水倒灌的問題較為顯著，進而導(dǎo)致很多氯離子進入到鍋爐之中，使鍋爐中水的質(zhì)量受到了極大影響，進而使鋼板和鍋爐被腐蝕；其二，具有較高的排污率。鍋爐排污應(yīng)符合相關(guān)要求，確保鍋爐蒸汽品質(zhì)的良好性。現(xiàn)階段，大部分單位均借助離子交換器設(shè)備軟化水作為補給水，或在其中增添無機阻垢緩蝕劑等，進而增多了鍋爐水的溶解固形物，甚至超出標準。一些企業(yè)更是為了使爐水品質(zhì)得到保證，將鍋爐的排污率提高，把爐水減少，全自動排污的目的無法實現(xiàn)，具有很強的隨意性，熱量被浪費，嚴重影響了鍋爐的熱效率，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重污染；其三，在工業(yè)鍋爐除氧中，經(jīng)常運用熱力除氧法，此過程易減少煤氣換熱溫差，促進鍋爐尾部煙道排煙溫度升高。若是運行管理不當，其除氧氣難以滿足技術(shù)要求，效果差強人意，進而導(dǎo)致鍋爐系統(tǒng)難以做到安全、經(jīng)濟運行。此外，鍋爐凝結(jié)水熱量超出相應(yīng)值時，鍋爐溫度、壓力以及具有的能量和針劑總量的比例呈正比，前者越高，后者越多，對凝結(jié)水的熱量進行回收是促進鍋爐效率提升的有效途徑。但現(xiàn)階段，鍋爐凝結(jié)水基本上并未將利用和回收的目的實現(xiàn)，進而浪費了諸多能量與水資源。

3 工業(yè)鍋爐處理檢驗措施

3.1 重視結(jié)垢問題的處理

要對結(jié)垢問題引起高度重視，從源頭上有效解決，比如鍋爐存在嚴重的結(jié)垢問題，既會對受熱效果造成影響，降低鍋爐傳熱速度，同時還會造成鍋爐運行出現(xiàn)故障，若是長時間不解決，便會加重結(jié)垢問題，越來越厚，阻礙鍋爐導(dǎo)熱，若是其他附件溫度越來越高，便會升高整機溫度，對鍋爐的運作造成影響，若是不能有效處理，甚至?xí)?dǎo)致安全事故出現(xiàn)。因此，將水垢問題全面處理好，才可以使鍋爐的穩(wěn)定、安全運行得到保證。就工業(yè)鍋爐而言，當水垢厚度不小于1毫米，或受熱面銹蝕問題嚴重的時候，應(yīng)開展除垢工作。貫流和直流鍋爐出現(xiàn)排煙溫度變高或出力降低的現(xiàn)象時，應(yīng)展開除垢工作。工業(yè)鍋爐將受熱面1毫米的水垢清除后，鍋爐效率能夠提高3%～5%。工業(yè)鍋爐除垢主要有三種方式，即運行除垢、堿煮除垢、酸洗除垢，其中效果最為顯著的是酸洗除垢。堿煮除垢等因為水垢類型不一樣而有所差異，堿煮結(jié)束后還要第一時間將鍋剛中脫落的水垢清除，防止脫落的水垢堆積在受熱面，或引發(fā)堵塞問題，而導(dǎo)致過熱燒損問題出現(xiàn)[2]。運行除垢可以避免停機故障出現(xiàn)，但久而久之，便會促使控制成本與要求提升。在運行除垢的過程中，鍋爐中的水質(zhì)必須與相關(guān)規(guī)定相符，同時要對藥物的添加量、鍋爐負荷以及排污率進行科學(xué)控制，以免蒸汽中攜帶除垢，進而對蒸汽質(zhì)量造成影響。直接酸洗或酸洗+堿煮是工業(yè)鍋爐除垢中常用的方式。酸性除垢要對適宜的工藝以及程序進行制定，如此，才可以確保腐蝕速度最小、除垢率最大化。

3.2 杜絕鍋爐腐蝕

對于工業(yè)鍋爐腐蝕問題而言，與腐蝕性環(huán)境以及鍋爐運行溫度之間存在著緊密的聯(lián)系[3]。部分水壓過高，亦或是過度冷卻的區(qū)域極有可能為敏感地帶。所以，開展鍋爐檢查的過程中，需要明確是否存在鍋爐腐蝕環(huán)境，若有那么應(yīng)及時的進行清除。另外，有關(guān)工作人員還需對工作溫度進行定期檢查，確保能夠符合標準。尤其是極易被腐蝕的相關(guān)敏感區(qū)域，需開展早期檢測與處理，避免鍋爐損失。

3.3 注重檢測鍋爐水質(zhì)

3.3.1 樣品檢驗

開展水質(zhì)檢測工作的過程中，取樣時需對增量樣品進行保留。為了避免混合，需要就樣品做好登記和編號工作，之后交給復(fù)檢工作人員。完成以上工作后，應(yīng)對兩種試驗結(jié)果進行對比分析，在保存樣品時，要保證保存環(huán)境良好，在規(guī)定的時間內(nèi)完成，最大化控制外界影響，促使試驗結(jié)果的準確性改正驗證降低。

3.3.2 校準曲線控制方法

在試驗所有樣品的時候，都需要對校準曲線進行繪制，同時試驗所有中濃度和零濃度樣品，相對偏差檢查在5%以上，但不超過10%；相應(yīng)的標定曲線系統(tǒng)在99.9%以上。若是此值比上述值小，則要重新對標準曲線進行繪制，禁止將不在實驗范圍中的曲線延伸。

3.3.3 采用先進的水處理工藝并進行鍋內(nèi)加藥處理

在開展水處理檢測工作的過程中，運用科學(xué)的工藝技術(shù)，可優(yōu)化汽水質(zhì)量，降低水垢的結(jié)生量[4]。就離子交換法而言，其凈水介質(zhì)主要為無毒無害的樹脂，與水中形成的硬度的鹽類展開離子交換，進而實現(xiàn)軟化水的效果，在此過程中可使用少量有機溶劑，也可不適用，有利于對水質(zhì)的改善，并降低環(huán)境污染，相應(yīng)的操作簡單易行，在水處理設(shè)備生產(chǎn)方面得到了廣泛運用。在鍋內(nèi)加藥也屬于對水質(zhì)進行改善的主要方式之一，表現(xiàn)為將化學(xué)藥劑添加到爐水中，讓其和水垢包含的鈣鹽、鎂鹽等發(fā)生反應(yīng)，進而轉(zhuǎn)變成疏松的水渣，再憑借排污的方式，將其從鍋內(nèi)排出，實現(xiàn)避免或降低鍋爐結(jié)生水垢的效果。另外，現(xiàn)階段鍋內(nèi)加藥處理定量計算方法已經(jīng)較為成熟，結(jié)合添加劑相互復(fù)配增效實際經(jīng)驗，阻垢率能夠達到80%～90%。

3.3.4 鍋爐優(yōu)化水處理工藝

結(jié)合國家制定的鍋爐水質(zhì)標準，需要正確選取原水箱、反滲透、混床、軟化水箱等相關(guān)裝置，科學(xué)制定處理工藝，因水、因地制宜[5]。就鍋爐水處理工藝展開設(shè)置的過程中，需要注重將腐蝕有效減緩，采取合理措施，對鍋爐水處理裝置進行保護。同時，應(yīng)以鍋爐熱能狀況為基礎(chǔ)展開分析，防止浪費鍋爐熱能，穩(wěn)定鍋爐熱效率，并重視降低結(jié)水垢，如圖2所示。

圖2 鍋爐水處理簡易工藝

4 鍋爐水處理節(jié)能減排的措施

4.1 定期對水處理設(shè)備進行維護保養(yǎng)

對水處理設(shè)備進行管理的過程中，只是憑借檢驗機構(gòu)難以發(fā)揮出良好的效果，不能由其他機構(gòu)代替監(jiān)管。使用單位需要以檢驗機構(gòu)指定的整改意見為基礎(chǔ)，第一時間做出合理整改，并結(jié)合標準要求增強規(guī)范性、責(zé)任感，貫徹落實《鍋爐水處理監(jiān)督管理規(guī)則》。針對水質(zhì)狀況和自身實際“對癥下藥”，認真檢查樹脂運用狀況，合理設(shè)置和調(diào)整自動離子控制器再生周期。并且，在使用前、后，均需要檢查樹脂、填料、藥劑等是否與規(guī)定要求相符。同時，封存保管樹脂，做好防凍防熱工作，避免出現(xiàn)鐵中毒污染以及發(fā)霉的情況。運用再生水處理設(shè)備的過程中，應(yīng)控制好鹽耗，現(xiàn)階段我國普遍愚弄的鈉離子交換器在鹽耗方面通常為250 g/mol～500 g/mol。

4.2 凈化回收冷凝水

針對冷凝水來說，將其當作鍋爐給水是對其進行回收利用的最佳手段。冷凝水回收系統(tǒng)主要有兩種類型，即閉式和開式。其中，開式系統(tǒng)較為簡單，且投資少，但因為內(nèi)部包含腐蝕性氣體以及雜質(zhì)，水溫顯著降低，進而逐漸取代被閉式。當前，新型閉式冷凝水回收技術(shù)主要對射泵增壓原理進行了運用，有效解決了水泵汽蝕問題，并豐富了凈化措施，回收效率高，節(jié)能率約為10%。通常情況下，工業(yè)鍋爐冷凝水雜質(zhì)是磁性氧化鐵，因此，凈化裝置需要對除鐵過濾器進行利用，主要包括覆蓋、管式、電磁過濾器。若是凝結(jié)水溫度太高，可運用加鈉型苯乙烯 - 二乙烯苯陽樹脂的過濾器進行除鐵，其使用溫度最高為150 ℃。就不可以安裝凈化裝置，亦或是安裝經(jīng)濟性較低的鍋爐，需要借助一般回收系統(tǒng)以及添加藥物的方式。在鍋爐分汽缸和凝結(jié)回水系統(tǒng)，借助揮發(fā)性氨或加成膜胺，避免出現(xiàn)水系統(tǒng)腐蝕的問題，將水中鐵雜質(zhì)有效減少。

4.3 處理排污率過高的問題

對工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)規(guī)范予以完善，在設(shè)計過程中，應(yīng)降低水中包含的溶解固形物。使補給水水質(zhì)得到高山，運用電去離子軟化和反滲透等方法，有效減少補給水溶解固形物。另外，需重視對冷凝水的回收，利用合理的排污方式，全面分析化驗結(jié)果，控制排污量，降低鍋爐溶解固形物，避免排污量過大引起能量浪費的情況。避免將再生殘液導(dǎo)入到鍋爐內(nèi)，利用軟化器開展再生處理，并清理好再生殘液后，就那些易形成再生殘液的相關(guān)設(shè)備，應(yīng)及時將其更換。如果過了堿度超過標準值，那么需要運用堿性藥劑實施調(diào)節(jié)處理。鍋爐水處理工作和諸多內(nèi)容有關(guān)，所以需要統(tǒng)一規(guī)劃，借助區(qū)域連片共用鍋爐，將鍋爐水處理工作切實落到實處。

5 結(jié)束語

綜上所述，當前，我國在鍋爐水處理中仍存在諸多問題，就此情況，需要積極革新思想，采取有效方法，將鍋爐水處理檢測以及節(jié)能工作做好。首先，相關(guān)企業(yè)需要立足于自身實際狀況，對鍋爐水處理裝置進行科學(xué)的選擇，優(yōu)化鍋爐水處理工藝，思想科學(xué)排污。其次，企業(yè)需要加強對鍋爐水處理的認識和關(guān)注，對采取合理手段開展鍋爐水質(zhì)檢測工作，以獲得最佳化的鍋爐水處理效率，實現(xiàn)節(jié)能減排。