工业锅炉水质管理的能效分析

韩方东，王传玉，王伟国，陈 冰，刘凤莲

(1.山东省特种设备检验研究院 滨州分院，山东 滨州 256600; 2.滨州市产品质量监督检验所，山东 滨州 256600)

目前对于特种设备的管理，已经由最初的单纯从安全的角度过渡到安全与能效兼管的阶段，在2009年版本的《特种设备安全监察条例》中涉及能效管理的共有9条，强调了要重视安全的同时必须重视特种设备的能效工作，并为特种设备的能效管理奠定了法律依据。这意味着要求锅炉等高耗能设备在设计、制造、安装、改造等环节中应保障安全技术与节能技术并重。

我国在用的工业锅炉以燃煤为主，量大面广，单台平均容量小，运行参数低，平均运行热效率低。据2008年统计，我国燃煤工业锅炉总耗煤量约5亿吨，占全国煤炭消费总量的1/5左右［1－2］。能耗惊人，节能潜力巨大。

1 存在问题

工业锅炉能耗的诸多影响因素中，水质管理的好坏有着重要的影响。关于水质管理方面存在以下问题。

1.1 水处理失当

笔者检验发现，使用单位基本为锅炉配备相应的水处理形式，但是大多因管理水平限制，有以下几点问题:

(1)较多设备刚投入时运行尚可，但经过一定时间的运行后，管理及维护不到位，导致设备运行状况较差，出水质量低、品质差;

(2)对锅炉给水的处理基本只关注硬度这一参数，忽略水中溶解氧、电导率、浊度、pH值等;

(3)以化学清洗代替日常水处理，这是本末倒置的做法，会造成锅炉水、汽侧在使用过程中，长期水垢、泥垢附着。

1.2 排污不科学

锅炉进行排污的目的是为了保障锅炉水质达到相关标准，达到使用要求。进行排污尤其是定期排污应结合锅炉水质状况合理安排排污的周期数和排污量。但是在实际的使用过程中，多数操作人员仅仅凭经验每班固定的排污一次或者两次。在锅炉水质尚可、不需要密集操作时，结果就是大量的锅炉水被无端排放掉的同时，带走大量的热量。日积月累造成大量水及热量的损失。

1.3 轻视除氧

氧是锅炉给水系统的主要腐蚀性物质，给水系统中的溶解氧应当迅速得到清除，否则它会腐蚀锅炉的给水系统和部件，腐蚀性物质氧化铁会进入锅炉内，沉积或附着在锅炉管壁和受热面上，形成难溶而传热不良的铁垢。因此，锅炉使用单位应按照《工业锅炉水质》(GB/T 1576－2008)要求采取相应措施控制水中溶解氧。在实际的使用中，很多单位并没有做到这点，笔者在实际的检验过程中发现有单位新安装10 t/h的蒸汽锅炉竟因为初期费用的缘故，排斥上除氧设备。即使有上除氧器，大部分也是选择设备简单能耗较大的热力除氧。结果或造成锅炉腐蚀、或形成铁垢、或因设备不当造成大量浪费。

1.4 未进行冷凝水回收

目前，大多数锅炉使用单位仍然是“使用锅炉——用汽”的思维，没有想着如何综合利用、充分利用蒸汽热量和水资源，部分蒸汽在用热设备中放热后会变成同温同压的饱和冷凝水，其热量可达蒸汽热量20%以上［3］，并且随着温度、压力的增加，热量也会增加，因此，这部分热量的利用有着比锅炉其他设备改进更大的潜力。同时，进行冷凝水回收，可以节约水资源、减少水处理的费用。

1.5 无法实现连续供水

大部分小吨位锅炉所使用的电动给水泵可以满足锅炉给水量的需求，但其工作方式主要是间断供水，锅炉中水位下降到一定值时启动给水泵进行补水，达到一定水位后停止补水。这样做一是费电，给水泵的频繁启动和停止造成了耗电量的大幅增加;二是无法充分利用尾部受热面的热量，在锅炉给水状态时作为受热部件的省煤器可以有效降低烟温、提高给水温度，但是在停泵状态时，则排烟温度必然较高，无法充分降低(利用)烟气余热。

2 对策

2.1 采取合理水处理措施

对锅炉水处理设备及方法的选择应根据以下几点:

(1)根据锅炉用水的需要，相应吨位(蒸发量)的锅炉选用相适配的处理能力水处理设备。

(2)严格参照《工业锅炉水质》(GB/T 1576－2008)的要求进行水质管理。

(3)必须结合原水品质选择水处理方法及设备。

2.2 科学排污

为了控制锅炉锅水的水质符合规定的标准，使炉水中杂质保持在一定限度以内，需要从锅炉中不断地排除含盐、碱量较大的炉水和沉积的水渣、污泥、松散状的沉淀物，这个过程定义为锅炉排污。排污方法及排污量的选择应根据锅炉水质情况，保障通过正确合理的排污排掉炉水中的杂质、泥污、水垢，控制锅水的碱度及含盐量，使锅炉水质符合国家标准，保证了受热面的清洁，满足了合格的蒸汽品质要求，延长了锅炉的使用寿命，同时应兼顾节能，通过“减排”力求“节能”，在《锅炉房设计规范》(GB 50041－2008)中规定了蒸汽压力小于或等于2.5 MPa蒸汽锅炉的排污率不宜大于10%、蒸汽压力大于2.5 MPa蒸汽锅炉的排污率不宜大于5%等［4］。因此应根据规范有效控制排污量，同时尽可能采取相应措施利用排污热量。

另外，可以对排污水及其热量进行二次利用，如设置排污膨胀器、采取换热加入给水或入炉空气等。

2.3 有效除氧

《工业锅炉水质》(GB/T 1576－2008)对锅炉给水中溶解氧有着非常具体的规定，溶解氧是造成锅炉腐蚀重要原因。在实际的锅炉使用中应合理选择除氧方法有效地对锅炉进行除氧，在兼顾除氧效果的同时应从节能的角度结合费用。除氧方式按机理分物理除氧和化学除氧两类，大致有热力除氧、真空除氧、解吸除氧、氧化还原树脂除氧、铁屑除氧、催化加氢除氧等几种形式［5］，目前在用户选择的除氧方式中，由于传统的大气热力除氧，技术成熟，操作简单，运行可靠，仍被广泛利用。但热力除氧需要对软水利用蒸汽进行加热，并且一部分蒸汽还直接排入大气，从而造成能源浪费严重，并且投资运行成本高。因此这并不是最合理和唯一的选择方式，用户应根据实际需求选择合适、有效的方式和设备。如利用真空除氧、铁屑除氧等形式代替热力除氧。

2.4 充分进行冷凝水回收

冷凝水的品质接近于纯水，远高于软化水，并且冷凝水具有较高的温度，因此进行冷凝水的回收对于锅炉的能效的充分利用意义重大。目前，对冷凝水的回收按方法和设备主要分为开式系统和闭式系统两种，开式系统基本主要是利用设备从用热设备终端对冷凝水进行回收，在回收的过程中由于系统是开放式的，冷凝水会进一步放热降温。这种方式能够充分实现对水的利用，但是对热量的利用则非常的不理想。而闭式系统在收集过程中整个系统是封闭的，因此热量的散失非常少，能被充分利用。采用这种方式主要是利用蒸汽回收往复泵进行，是一种较为理想的方式。

2.5 实行锅炉连续供水

目前实现连续供水主要是采用变频技术，变频技术是对用电器在电压不变的情况下实施电频率改变，从而达到用电器的最大功效的发挥和节能的目的。采用变频技术实现对锅炉的连续供水，使锅炉水位保持在一个相对平衡的位置，在锅炉给水系统上应用变频技术可以避免传统的间断式供水对省煤器的冷热冲击，充分利用省煤器对烟道中烟气余热的吸收，提高省煤器节能效果。同时避免了因水泵频繁启停对电网的影响，起到较好的节电效果。另外，变频技术同样可以利用在锅炉的鼓、引风机上，整体采用变频电机可以大量节约电能，大约可节约电能30%～40%［6］。

2.6 定期对锅炉进行化学清洗

定期对锅炉进行化学清洗，是对良好水处理的补充，任何方法都不能百分百的达到理想效果，因此需要通过定期对锅炉进行化学清洗，还受热面干净整洁的本体。有人试验，1 mm厚的水垢就会多造成3%～5%煤耗。通过科学的化学清洗可以达到清除长时间使用在受热面内积存的水垢。

3 结束语

自2010年《锅炉节能技术监督管理规程》(TSG G0002－2010)、《工业锅炉能效测试与评价规则》(TSG G0003－2010)颁布实施以来，工业锅炉能效测试工作陆续展开，然而，相对于工业锅炉的安全技术方面取得的进步，在节能监管方面仍然研究不多［8－11］。

进行锅炉的能效提升是一个系统的工程，任何一个有效的细节上的进步都有可能对锅炉能效的提升带来很大的进步。提高能效也是工业锅炉发展和使用的必然方向，采取一系列措施从各个角度改善、改进工业锅炉高耗能的本质是所有与之相关的工作人员的共同任务、共同目标。

［1］林伯强.中国能源战略调整和能源政策优化研究［J］.电网与清洁能源，2012，28(1):1－3.

［2］曹东莉，袁越，李志祥.电能替代应用及效益评价［J］.电网与清洁能源，2011，27(4):30－34.

［3］翟利芳.锅炉冷凝水回收与处理工艺研究［D］.天津:南开大学，2011.

［4］中国机械工业联合会.锅炉房设计规范:GB 50041－2008［S］.北京:中国计划出版社，2008.

［5］鲁维舜，姚文涛，宋振.工业锅炉除氧方式浅析［J］.河南冶金，2005.

［6］鹿道智.工业锅炉司炉教程［M］.2版.北京:航空工业出版社，2005.

［7］国家质量监督检验检疫总局、标准化管理委员会.工业锅炉水质:GB/T 1576－2008［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［8］严祯荣，罗晓明，时贵玉.燃煤粉工业锅炉的发展前景与节能减排技术创新［J］.节能技术，2010，28(1):65－71.

［9］赵钦新，周屈兰.工业锅炉节能减排现状、存在问题及对策［J］.工业锅炉，2010(1):1－6.

［10］国家质量监督检验检疫总局.锅炉节能技术监督管理规程:TSG G0002－2010［S］.北京:新华出版社，2010.

［11］国家质量监督检验检疫总局.工业锅炉能效测试与评价规则:TSG G0003－2010［S］.北京:新华出版社，2010.