重催锅炉水处理技术探讨

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重催锅炉水处理技术探讨

摘要:重催锅炉在我国工业领域应用非常广泛,因此其节能减排的重要性不言而喻。为了实现重催锅炉节能减排的重要目标,必须做好锅炉水处理工作。工业锅炉的使用单位应当从多个方面入手,积极采取相应措施,有效提升锅炉水处理能力,提高重催锅炉的工作效率,达到节能减排的目标。

关键词:催化余热锅炉水;蒸汽质量;药剂;排污率

锅炉水质处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施,包括水的净化、软化、除盐和除养等。为了防止腐蚀及减少锅炉结垢,常对锅炉水质进行补充性锅内水处理,即对已经进行了锅外水处理、给水水质符合标准要求的锅炉水进行锅内加药处理,用于防止腐蚀,防止残留硬度结垢,作为锅外水处理的补充。

1重催锅炉水处理概述

原水硬度较高,如果直接使用原水作为工业锅炉用水,受各种物理化学作用影响,锅炉受热面很容易生成大量水垢。水垢导热性较差,因此很容易导致锅炉受热不均,不但会降低锅炉运行效率,而且会大幅度缩短锅炉使用寿命,甚至引发锅炉爆炸。显然,锅炉水处理是重催锅炉运行中不可缺少的内容。目前,锅外水处理法和锅内加药法是两种常见的重催锅炉水处理方法。锅外水处理法是指采用钠离子交换软化,有效降低锅炉用水硬度,避免出现结垢现象,这是大多数重催锅炉采用的方法,但难以降低锅炉用水的碱度和含盐量。因此,锅内加药法通常和锅外水处理法结合使用。锅内加药法通过加入试剂,利用试剂的化学性质,与水中的一些可能导致结垢的物质发生反应,使得这些物质形成沉淀,随锅炉排污过程一起排出。整体而言,这两种方法的结合应用对于降低锅炉能耗有着很大的作用,并大幅度提高了安全性。但是,实际应用过程仍存在不足之处,仍有改进空间。

2试用原因 催化装置余热锅炉等产汽设备所用除盐水在使用氨水调节pH值,用Na3PO4作为炉水处理剂时运行中存在下述问题。

2.1除盐水pH值下降

正除盐水经除氧器后pH值显著下降,甚至低至7,超出9~11的常规炉水pH值控制指标,易因此产生腐蚀。

2.2品质降低

采用Na3PO4作为炉水缓蚀剂,炉水和蒸汽品质较差。蒸汽中Na+(控制指标为≤15μg/g)和SiO2(控制指标为≤20μg/g)超标,蒸汽合格率低至50%以下(按MES系统上分析数据计算)。

2.3结盐

蒸汽含盐导致四机组动、静叶结盐,2011年2月曾因此导致机组停机检修。

2.4试用过程及效果

试用为期3个月(90d)。共准备WPLT-C105和WPLT-H201各3t,至试验结束时,共消耗药剂5.75t。按照条件类同,数据可比的原则,考虑到余热锅炉F704和余热锅炉B801均存在停工状态,因此以采自V701的样品为准,自MES系统连续选取分析数据作为空白数据。

A、使用WPLT-C105除氧钝化剂后,给水pH合格率及稳定率均有较大提高,除氧水pH值从注前的平均7.31提高到9.37,并可实现稳定控制,处于控制腐蚀的最佳范围内。说明除氧钝化剂具有耐高温、碱性稳定的特点,并由此可有效控制腐蚀。B、未试用药剂前,锅炉给水的pH值普遍偏低,甚至pH小于7呈现酸性,波动性大。这对锅炉炉内、管线、阀门及其他辅助设备、配件造成严重腐蚀,不利于生产的需求。同时缩短了生产设备使用寿命,增加了相关部件更换的次数,维护费用高,直接影响企业生产任务的完成。C、使用WPLT-H201后,炉水pH值有大幅度的改善和提高,由8.0提高到10.2左右。通过在V701、V702、F704、B801上试用此药剂,炉水和蒸汽数据均达到生产技术指标要求。D、使用WPLT-H201后,蒸汽中的钠、硅检测指标大幅改善。其中,蒸汽中的钠从试用前的24mg/L下降到9mg/L,且蒸汽钠合格率提高到96%。蒸汽中的硅从试用前≥30~100mg/L下降到20mg/L。

2.5 其他

试用期间除氧水氧含量均在0.015μg/L,满足除氧水质量控制标准;试用期间,按排污时间30s/次计,锅炉排污次数从用前的次/2h延长到次/8h,连续排污阀门开度也逐渐关至最小,排污率自试用前的~7%降低到~3%,降低幅度~4%。

3经济效益

以3个月的试用期数据为基础计算其经济效益为:按平均给水量100t/h,总用时2160h,除氧水单价17元/t,中压蒸汽单价145元/t,Na3PO4单价0.3万元/t,WPLTC105/H201单价5.65万元/t,排污率降低4%计算。因排污率降低4%而多产蒸汽产生的效益:3.82MPa、247℃的饱和水(焓值为1074.3kJ/kg),247℃的饱和蒸汽(焓值为2801.6kJ/kg),折算系数为:0.383。加药前锅炉系统排污率为7%以上,加药后锅炉系统排污率下降:

0.383×(145-17)=42.36万元

节约除氧水经济效益:100×2160×4%×17=14.69万元

节省氨水和磷酸三钠费用:0.6万元

试用药剂费用:27.7万元(含增值税、运费)

试用期增收:42.36+14.69+0.6-27.7=29.95万元

结论

以往的重催锅炉运行中,锅炉用水通常存在严重的污染和浪费现象,从锅炉蒸汽的热能来看,有近20%的热能蕴藏在凝结水中,因此,要想有效利用热能,提高锅炉的热效率,必须重视锅炉凝结水的回收工作。但从目前来看,由于重催锅炉凝结水含有很多杂质,因此各使用单位普遍难以进行回收,使得水资源和热能均被大量浪费。但很多企业并未同时配备热量回收装置等设备,导致随意排污情况时有发生,这不仅浪费了锅炉的大量热能,也极易给周边环境带来污染。这些都会对环境保护和资源节约产生极为不利的影响。近年来,重催锅炉水处理要求越来越高。因此,如何对重催锅炉进行升级改造,以提高其水处理能力,降低污染物排放量,成为一项值得研究的问题。这样不仅能够节能减排,也能确保重催锅炉长期安全运行。

对石化厂催化车间余热锅炉采用WPLT-C105剂(除氧钝化剂)进行给水pH值调节,用WPLT-H201剂(缓蚀阻垢剂)代替磷酸三钠进行炉内水处理的情况进行了介绍,表明锅炉给水、炉水、蒸汽指标合格率大幅提高,完全能够满足安全生产要求,节能减排效果也很显著。

(1)WPLT-C105除氧钝化剂在对于炉水的调控功能上,优于磷酸三钠,且质量控制更为平稳;

(2)WPLT-H201缓蚀阻垢剂在对于蒸汽中Na+和SiO2含量的控制功能上,优于磷酸三钠,且质量控制更为平稳;

(3)以上两种炉水处理剂联合使用,可以有效降低装置排污率,减排下来的除氧水可等量产生中压饱和蒸汽;

(4)因以上两种炉水处理剂不含Na+,试用期间未发生蒸汽含盐导致的机组汽轮机结盐(垢)问题;

(5)上述两种炉水处理剂单价高于磷酸三钠,但其成本的增加可由减排(或等量产汽)所带来的效益抵消,并有约1.39元/t·水的收益。

参考文献:

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[3]刘晶.锅炉水处理中存在的问题及解决措施[J].内蒙古煤炭经济,2021(18):160-161.DOI:10.13487/ki.imce.021201.