锅炉水处理与节能

金可

摘要：针对水处理对燃油蒸汽锅炉安全运行的保障作用和提高回水利用率的节能效果进行了阐述和分析。

关键词：锅炉 水垢 水处理 回水 安全 节能

【分类号】：U445.57

锅炉是工农业生产和人民生活中广泛使用的特种设备，是生产蒸气或热水的热工设备之一，其传能介质原料是水。锅炉用水水质的好坏，对其安全运行及能源消耗有很大的影响。当锅炉用水不合要求时，锅炉受热面就会结生水垢，因而不仅浪费大量的燃料，还会危及锅炉安全运行。目前绍兴地区有6000余台锅炉，由于结生水垢，燃料浪费惊人。不仅如此，根据资料我国锅炉因水质不良，水垢严重引起的事故超过锅炉事故总数的20%，因此造成巨大的经济损失。所以锅炉水处理工作尤为重要，水处理工作的完善与否，不仅影响到锅炉的经济安全运行，而且直接关系到节能减排。

现以我市新昌M造纸厂的炉水处理工作为例，试述该项工作对于锅炉的经济安全运行及节能减排的重要作用：

1 引言

绍兴市新昌M造纸厂锅炉用水取自当地水库，水库系雨水凝结加河水共同组成，硬度约为2. 7mmol/ L ，碱度为1. 0mmol/ L ，水处理设备为天津锅炉修理厂生产的顺流再生钠离子交换器。根据GB1576 - 2001《工业锅炉水质》要求，给水硬度≤0. 03mmol/ L ，炉水碱度6～24mmol/ L ，在给水硬度方面，原水经过钠离子交换器处理后，完全可以满足要求，在碱度方面，则需要通过合理控制排污，才能保证达标。给水供应两台20t 和两台10t 的低压燃油蒸汽锅炉，锅炉型号为SZS20-12. 5-Y，SZS10-13-Y。采用机械雾化火嘴，齿轮泵供油，在每年的11月到第二年的4 月共6 个月时间运行20t 锅炉，10月和5 月两个月运行10t 锅炉，其余夏季时间停炉保养。

2 锅炉给水软化原理

2.1 采用钠离子交换法软化原水

原水中含有的Ca2 + 、Mg2 + 盐类，都是形成硬度的物质。为防止在锅炉金属壁上产生水垢，必须将水中Ca2 + 、Mg2 + 用其他不形成硬度的阳离子（Na + 、H+ ） 来置换，从而使水得到软化。在阳离子交换法中，钠离子交换软化是常用的一种方法，当原水经过钠离子交换剂层时，水中的Ca2 + 、Mg2 + 等阳离子与交换剂中Na + 进行交换，使水得到软化，这就是钠离子交换软化的基本原理。其过程如图所示：

2RNa + Ca2 + （Mg2 +） R2Ca（R2Mg） + 2 Na +

有效树脂→硬水失效树脂软水

2.2 软化过程

新昌M造纸厂锅炉采用的是顺流再生固定床钠离子交换器，按其再生运行方式不同，可分为顺流再生和逆流再生两种。顺流再生方式就是指交换时水流的方向和再生时再生液流动的方向是一致的，通常都是由上向下流动，这种方式的设备和运行都比较简单，所以用的比较多，但从理论上来分析这种方法是不理想的，因为再生液在自上而下的流动过程中，首先接触完全失效的交换剂，当底部的交换剂遇到再生液时，再生液浓度已大大降低，并含有相当数量的已被再生液交换下来的“反离子”。这些离子的存在，严重影响了离子交换朝着有利于再生的方向进行，因此交换器的底部的交换剂一般不能获得较好的再生，也就是常说的再生度低。为了提高这一部分交换剂的再生度，唯一的办法是增加再生剂用量，这就意味着降低经济性，而且再生度也不是随着再生剂量的增加而成比例的增加。逆流再生方式就是在再生时，再生液的流向同运行时的流向相反。采用逆流再生，再生剂耗量显著降低。虽然逆流再生对软化罐的操作比较繁琐，但是能够大量节约再生剂。

3 水化验指标及回水的控制

3.1 水化验指标的控制

阳离子交换法使原水中的Ca2 + 、Mg2 + 被置换成Na + ，并以NaHCO3 形式存在。当它被加热后，即分解成Na2CO3 ，随后又受高温的作用能水解成NaOH ，结果使炉水碱性过强，导致恶化蒸汽品质和使锅炉金属发生苛性腐蚀，即经过钠离子交换前后软化水的碱度保持不变，仍为1. 0 mmol/ L 。根据GB1576 - 2008《工业锅炉水质》要求，原水经过钠离子交换器处理后，完全可以满足软化水的要求，在碱度方面，通过水化验人员化验炉水碱度，根据碱度高低合理控制连续排污，才能保证达标。在锅炉的给水中氧气是导致锅炉设备发生腐蚀的最主要因素，因此，尽可能消除溶解在锅炉给水中的氧气，是保证热力设备的安全经济运行必不可少的手段。新昌M造纸厂采用的是大气热力除氧法。除氧罐运行时压力控制在≤0. 02 MPa ，水温控制在102～104 ℃，除氧效果最好。

3.2 加大冷凝水回收力度

新昌M造纸厂2004年在蒸汽回水系统中安装了阿姆丝壮冷凝水回收系统，建造了一个50m3 的回水罐。维修人员定期维修蒸汽管网，更换损坏的疏水器，一是防止了水击发生，保护了蒸汽管线，减少了蒸汽的泄漏量；二是有效地将蒸汽回水率由最初的65 %提高到80 % ，回收的水也不用第二次软化了，其余部分以软化水补充。

原来回收率在65 %时，全年节约燃料油382t ，现在回收率在80 %时，全年节约燃料油470t ，通过计算发现回水率每提高一个百分点就可节约6t 燃料油，可见节能的空间是巨大的。因为7 座10 万方金属浮顶油罐化蜡盘管的蒸汽回水未能回收，如何提高这部分的回收率，争取更大的节能是我们今后与新昌M造纸厂共同努力的目标和方向。

综上所述，水处理工作为锅炉的安全经济运行及节能减排提供了极可靠的保障，常规的水处理工作不仅不应该是可有可无的锅炉运行的辅助工作，而应该是锅炉安全经济运行所必须的常规工作，尤其对节能减排意义非凡。

目前我国由于锅炉使用单位管理人员不负责任或保养不到位，或者为了省钱，不专门聘用有证水处理操作人员，而是让司炉工兼顾水处理工作，比比皆是，绍兴地区尤为严重，大量致使锅炉产生大量的水垢影响了锅炉的使用寿命，给安全生产增加了安全隐患，造成能源大量浪费的现象普遍存在。水处理工作是否落实到实处，关键在于意识与管理。因而，这就需要树立“安全第一，预防为主”的思想，真正认识到水处理工作的重要性。

参考文献：

[1]郝景泰等，工业锅炉水处理技术，气象出版社，2000

[2]许兴炜等，低压锅炉水处理技术，中国劳动出版社，1995

[3]周柏青编，全膜水处理技术，中国电力出版社，2006