鍋爐水處理技術論文

　　采用合適的鍋爐水處理技術，是有效保證水質及鍋爐的平穩(wěn)運行的重要途徑。下面是學習啦小編整理了鍋爐水處理技術論文，有興趣的親可以來閱讀一下!

　　鍋爐水處理技術論文篇一

　　淺談新型鍋爐水處理技術

　　摘要：如何保證工業(yè)鍋爐的平穩(wěn)高效運行一直是企業(yè)日常生產(chǎn)的目標，采用合適的鍋爐水處理技術，是有效保證水質及鍋爐的平穩(wěn)運行的重要途徑。而傳統(tǒng)的鍋爐水處理技術，均存在一定的弊端，且安全環(huán)保性較差，水資源浪費嚴重，無法實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。本文重點討論新型鍋爐水處理技術與傳統(tǒng)鍋爐水處理技術的原理對比、新技術的性能及案例介紹。

　　[關鍵詞]新型鍋爐水處理技術;全有機技術;安全環(huán)保、節(jié)能減排

　　中圖分類號：TE08文獻標識碼： A

　　工業(yè)鍋爐、工藝爐等熱力系統(tǒng)是工業(yè)系統(tǒng)的心臟，高效運行是企業(yè)不斷創(chuàng)造更大效益的有效途徑，而目前這些系統(tǒng)普遍存在資源和能量的巨大浪費問題。如：鍋爐設備和管線的腐蝕、結垢問題，鍋爐低濃縮倍數(shù)運行導致的熱量損耗問題等。因此重要的采用先進的技術代替常規(guī)的處理方法，即采用新型的處理方法，達到穩(wěn)定控制給水、爐水和蒸汽品質的目的，同時又能提高濃縮倍數(shù)，降低排污，節(jié)約能量的浪費，安全環(huán)保。

　　1.國內(nèi)外水鍋爐水處理現(xiàn)狀介紹

　　1.1國內(nèi)處理現(xiàn)狀

　?、賞h調節(jié)：使用NH3・H2O，但NH3/CO2分配系數(shù)在水和汽相中相差很大，易導致局部濃縮，導致Cu、Zn絡合腐蝕;氣味大;操作環(huán)境惡劣，會對操作人員的建康造成危害;操作存在安全隱患。

　?、诔酰菏褂寐?lián)胺、亞硫酸鈉、乙醛肟，有毒，有刺激性氣味，部分企業(yè)已不再使用。

　?、燮嗑徫g：未使用，蒸汽及凝結水系統(tǒng)存在腐蝕問題。

　?、苠佀幚恚褐械蛪菏褂昧姿徕c處理，高壓使用磷酸鈉和磷酸氫二鈉處理。不利于鍋爐濃縮(一般K在10-20倍)，PO43-沒有(閾值)效應，是成垢離子，無防腐功能，對鍋水的pH緩沖能力有限，生成的鹽類，易因夾帶進入蒸汽系統(tǒng)，惡化蒸汽品質，導致汽輪機效率下降，停爐頻繁，存在嚴重安全隱患。

　　1.2國外處理現(xiàn)狀

　　①ph調節(jié)：液體有機胺調節(jié)，pH控制穩(wěn)定，自動化操作，不揮發(fā)，使用安全方便，無毒，使用量低。

　?、诔酰焊男怎ｎ惢衔铮瑹o毒，無味，除氧快，效率高。

　?、燮嗑徫g：使用汽相緩蝕成膜化合物，在金屬表面生成抗蝕保護膜。

　?、苠佀幚恚褐械蛪菏褂脽o磷處理技術，高壓使用聚合物平衡處理技術?？梢栽诟叩臐饪s倍數(shù)(K可達20-50倍)下運行, 抑制鍋內(nèi)垢和沉積物，對鍋爐金屬有鈍化效果，有效消除泡沫，減少爐水氣沫夾帶，提升蒸汽品質，對硅有良好的增溶性能。鍋爐運行周期延長3-5倍。

　　2.傳統(tǒng)鍋爐水處理技術

　　目前，國內(nèi)大多采用氨水調節(jié)鍋爐給水ph、聯(lián)胺進行化學除氧及磷酸三鈉來進行爐水結垢腐蝕的控制，但這些工藝均存在一定的弊端。

　　氨水調節(jié)pH是從氨水的化學性質及在給水中的溶解度角度考慮的，而加聯(lián)胺主要是清除給水的溶解氧。其機理分別是：

　　NH3+H2O-->NH4++OH-

　　但從下面氨在水中的pH隨溫度變化的曲線圖可以看出，其受溫度的影響很大，實際應用中，

　　通常除氧器出口與加氨后的除鹽水相比pH相差很大，且主要以偏低為主。另外氨水的控制環(huán)境惡劣，對員工人身傷害極大。目前，聯(lián)胺因有毒，其作為除氧劑已基本被限制使用，其它除氧劑一方面效果較差，另一方面無良好的鈍化效果，無法從根本上抑制腐蝕的產(chǎn)生。因此，常規(guī)方法不能解決各等級壓力鍋爐面臨的腐蝕問題。

　　常規(guī)磷酸鹽一般包括：磷酸三鈉、磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉，高壓鍋爐一般使用兩種或三種進行組合處理。其機理是：

　　但自上世紀80年代以后，國內(nèi)的水處理工藝有了很大進步，給水中的硬度離子(鈣、鎂)已基本為0，電導率可以控制在5µs/cm以內(nèi)，高壓鍋爐給水甚至可以控制在0.3µs/cm以內(nèi)。因此加入磷酸鈉的作用從原來的除去硬度轉變?yōu)檎{節(jié)pH，磷酸鹽加入量開始降低至2～6ppm，但高溫狀態(tài)下其溶解度很小，且極易產(chǎn)生“暫時消失”現(xiàn)象。加入量太少，無法起到調節(jié)pH的效果，爐水腐蝕傾向增加，低pH時水中的硅極易產(chǎn)生夾帶現(xiàn)象;加入量太大，容易產(chǎn)生苛性物質(氫氧化鈉)濃縮。反應式如下：

　　故爐水常維持一定的堿度，同時控制好鈉與磷酸根的比值，一般按下頁圖控制：Na:PO4=2.5～2.8，控制難度很大，且爐水pH偏低，抗波動能力弱。

　　其它還包括：

　　PO43-對水垢的抑制沒有低劑量(閾值)效應，故對水垢沒有抑制效果，只能生成Ca10(OH)2(PO4)6水渣，且是按化學計量形成的，排污量大，否則爐內(nèi)難免有磷酸鹽的過飽和沉積，增加夾帶的趨勢;

　　PO43-本身是成垢基團，在高溫高壓下無法對鍋爐提供有效的鈍化防護，因化合的磷酸鐵鹽是其與腐蝕性離子Fe3+形成的;

　　生成的鹽類，易因夾帶進入蒸汽系統(tǒng)中，導致蒸汽系統(tǒng)汽輪機的結垢和管線的腐蝕。表現(xiàn)為蒸汽系統(tǒng)中Na+、SiO2等含量偏高。

　　對給水帶入的Fe3+和SiO2沒有分散效果，易導致局部沉積，產(chǎn)生電化學腐蝕。

　　PO43-對鍋水的pH緩沖能力有限，且在鍋爐負荷發(fā)生變化時易出現(xiàn)磷酸鹽的“暫時消失”，導致磷酸鈉加入過量;

　　生成的鹽類，易因夾帶進入蒸汽系統(tǒng)中，導致蒸汽系統(tǒng)汽輪機的結垢和管線的腐蝕。表現(xiàn)為蒸汽系統(tǒng)中Na+、SiO2等含量偏高。

　　磷酸鹽垢曾在一些鍋爐系統(tǒng)的汽輪機葉片和透平上反映的比較突出，表明蒸汽中有磷酸鹽垢夾帶進入汽輪機系統(tǒng)。日積月累，對汽輪機長期安全、穩(wěn)定運行造成嚴重后果。

　　因此磷酸鹽的使用，無法進一步降低鍋爐的排污，只會增加能量的消耗，從長遠來看，會對裝置的長周期運行產(chǎn)生影響，無法滿足潛力巨大的鍋爐水節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。

　　3.新型鍋爐水處理技術介紹

　　3.1新型鍋爐水產(chǎn)品介紹

　　鍋爐給水緩蝕技術(鍋爐給水pH調節(jié)、除氧、蒸汽緩蝕協(xié)同處理)和鍋爐水處理技術。

　　3.1.1鍋爐給水緩蝕技術

　　為了解決常規(guī)產(chǎn)品處理的不足，使用多功能緩蝕技術處理給水、爐水和蒸汽系統(tǒng)的腐蝕問題，這是一種特殊復合有機產(chǎn)品，能將給水pH穩(wěn)定控制在8.8～9.3之間，實際pH至10.0也不會產(chǎn)生像氨的局部富集情況，防止酸性水質對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，給水中的溶解氧降至國標規(guī)定的范圍，免受氧的腐蝕，提供對鍋爐給水系統(tǒng)、鍋爐水系統(tǒng)和蒸汽凝結水系統(tǒng)的全面保護。產(chǎn)品通過發(fā)生下列反應起作用：

　　(與水分子締合，提高pH)

　　(中和酸根離子)

　　(反應殘余的氧)

　　(將腐蝕產(chǎn)物氧化鐵紅鈍化成磁性四氧化三鐵保護膜，起防腐蝕功能)

　　其中的長鏈化合物還會在金屬基體表面生成單分子保護膜。防止O2、CO2和腐蝕產(chǎn)物對基體金屬的侵蝕，從而防止管線和汽輪機腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。在高溫高壓下最終產(chǎn)物不含有機酸，只有水、痕量氮氣和堿性物質，不會對蒸汽品質產(chǎn)生負面影響。

　　根據(jù)蒸汽和凝結水系統(tǒng)的溫度和壓力，該產(chǎn)品能提供蒸汽/液體(V/L)的平衡擴散比和pH中和作用。從冷凝液開始到在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)循環(huán)后最終冷凝，低V/L比和高V/L比時胺的結合都會提供對碳酸的保護。可以適用的蒸汽壓力達17MPa，溫度達593℃。

　　鍋爐給水緩蝕技術的功能及優(yōu)點

　　產(chǎn)品可以提高給水、蒸汽和凝汽器系統(tǒng)pH，保護汽輪機免受腐蝕;

　　具除氧功能，中和熱力除氧后剩余的氧，降低氧腐蝕，保障汽輪機安全運行;

　　是高效的凝結水緩蝕劑，有助于控制凝汽器系統(tǒng)中由CO2引起的腐蝕問題;減少回流凝結水中因金屬腐蝕產(chǎn)物的影響導致的爐管損害問題;

　　具鈍化效果，防止除氧后，剩余氧對金屬的二次腐蝕;

　　使用不受溫度和劑量范圍小幅波動的影響;

　　有助于保持鍋爐內(nèi)部、蒸汽和凝結水系統(tǒng)清潔，減少鐵和銅的夾帶對蒸汽系統(tǒng)和汽機的影響;降低凝汽器系統(tǒng)的維護費用;

　　無閃點，不會產(chǎn)生像聯(lián)胺那樣毒性(致癌)問題;

　　液體型產(chǎn)品，使用、操作安全方便、無毒。

　　3.1.2鍋爐爐水處理技術

　　鍋爐爐水處理技術通過發(fā)生以下反應，螯合、分散無機或金屬沉積物，防止結垢，防止鐵、銅等在爐管局總沉積導致的電位腐蝕，同時穩(wěn)定鍋水pH，減少管線、閥門腐蝕問題的產(chǎn)生：

　　通過與鐵、銅、硅等發(fā)生下列反應，螯合、分散鍋水中的硬垢，防止結垢：

　　沉積物或粘泥按上述反應形成后，被有機聚合物螯合、并分散、調節(jié)成沒有粘性，可自由流動的形式，能很容易通過鍋爐連續(xù)排出。鐵和銅的氧化物也會被調節(jié)成沒有粘性，自由流動的形式，不會在鍋爐的表面生成硬的沉積垢，防止局部電位腐蝕，有機聚合物通過在金屬表面形成鈍化層，也會提供腐蝕保護。

　　其它功能包括：

　　提高鍋水的臨界含鹽量，降低排污率，節(jié)約能源。

　　防止局部電位腐蝕，通過在金屬表面形成鈍化層，也會提供腐蝕保護。

　　對硅有良好的增溶性能，通過穩(wěn)定鍋爐水的pH，提高至10.0，防止硅的夾帶現(xiàn)象，減少聚合硅的產(chǎn)生;

　　對鐵有良好的分散性能，控制鐵沉積物的產(chǎn)生，防止電位腐蝕;

　　保持鍋爐內(nèi)部清潔，提高傳熱效率，對鍋爐金屬有鈍化效果;

　　有效消除泡沫，減少爐水氣沫夾帶現(xiàn)象，對汽機無影響，進而提升蒸汽的品質;

　　液體型產(chǎn)品，無毒、無刺激，使用、操作安全、方便。

　　3.2新型鍋爐水技術經(jīng)濟效益

　　新型產(chǎn)品的投加，具有如下經(jīng)濟效益：

　　節(jié)能減排的直接經(jīng)濟效益，產(chǎn)品效益比(投入/產(chǎn)出)一般能達到1.3～1.5;

　　降低閥門及管線的腐蝕，由此節(jié)省的勞動力和維護費用;

　　延長設備運行時間，節(jié)省的年停車維護費用、設備更換和維護費用及停工效益損失;

　　4.新型鍋爐水處理技術應用案例介紹

　　目前，新型鍋爐水處理技術已在石油、石化、電力、鋼鐵等多家企業(yè)得到成功應用?，F(xiàn)以某石化單位為例，進行案例介紹。

　　4.1 概述

　　某事業(yè)部催化裂化裝置有余熱爐、外取熱、內(nèi)取熱、油漿和二中蒸汽發(fā)生器5個汽包，運行壓力為3.6-3.9MPa，總產(chǎn)氣量為120t/h左右。鍋爐水采用常規(guī)的氨水和磷酸鹽的處理方式，但給水、爐水及蒸汽指標均控制不穩(wěn)，系統(tǒng)排污量大，為了提高鍋爐水技術水平，改善現(xiàn)有水質數(shù)據(jù)并實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，該事業(yè)部于2010年開始使用新型鍋爐水處理技術。

　　4.2應用效果

　　測試項目 應用前 應用后

　　平均值 合格率 平均值 合格率

　　鍋爐給水 ph 9.54 70.6% 9.0 100%

　　溶解氧，ug/L 22 82% 7 100%

　　爐水(外取熱) ph 9.90 96.8% 10.2 100%

　　電導率，us/cm 46.2 214

　　排污率，% 3.92 0.51

　　飽和蒸汽(外取熱) ph 8.43 8.99 100%

　　鈉，ug/L 11.4 83.9% 7.3 100%

　　硅，ug/L 7.0 100% 3.5 100%

　　凝結水 ph 8.26 9.16

　　鐵，ug/L 128.5 22.6

　　4.3經(jīng)濟效益核算

　　使用新型鍋爐水處理技術后，裝置蒸汽、爐水各項技術指標得到穩(wěn)定控制，合格率大幅提高;汽包排污率降低，濃縮倍數(shù)增加。以下僅以排污率的降低，計算經(jīng)濟效益。

　　按給水量120t/h計，排污率降低3.3%。效益計算方法如下：

　　A.節(jié)能增效收益

　　減少排污節(jié)省的能量以標油計算(噸/h)，如下式：

　　W=D×B(i´-ib)/Q

　　式中：

　　D：鍋爐給水量，120t/h

　　B：下降排污率，3.3%

　　i´：排污水初始熱值，3.8MPa240℃飽和爐水熱值，kj/kg(查表得1037.56kj/kg)

　　ib：排污水溫為0.12Mpa，40℃時的熱值，kj/kg(查表得167.64kj/kg)

　　Q：以標油低位發(fā)熱量計，41828kj/kg

　　代入上式得：W=120×3.3%×(1037-167)/41828=0.0824噸標油/h，全年運行8000小時計，可節(jié)省標油：0.0824×8000=659.2噸/年，以每噸標油2339元計，全年可節(jié)省標油費用659×2339/10000=154.2萬元/年。

　　B.節(jié)省除鹽水經(jīng)濟效益

　　按給水量120t/年，年運行8000h，除鹽水價格11.7元/噸計算：

　　120×3.3%×8000×11.7=37.1萬/年

　　C.技術成本為：130萬元/年

　　年創(chuàng)造效益為：A+B-C=154.2+37.1-130=61.3萬元/年;投入產(chǎn)出比為1.47。

　　使用新技術處理后，延長了設備運行時間，定排基本不排，連排量大大減少，從而降低了閥門及管線的腐蝕，節(jié)省了勞動力和維護費用(此處費用未計)，可以看出，使用新技術處理方案，實現(xiàn)了良好的獲得了投資回報。

　　4.4應用結論

　　1、鍋爐水處理劑使用后，裝置鍋爐系統(tǒng)保持了良好的安全、平穩(wěn)運行狀態(tài)。

　　2、鍋爐給水PH值合格率由加藥前的70.6%上升至近100%，合格率得到極大提高，且給水PH值平均在9.0左右，在控制腐蝕的合適范圍內(nèi)，且給水溶解氧由加藥前22ppb降低至7ppb，氧腐蝕問題得到有效抑制。

　　3、蒸汽及凝結水PH均有了一定提高，與此同時，蒸汽及凝結水鐵含量較氨水處理階段相比，分別由此前的26.4ppb、128.5ppb下降至加藥后期的4.3ppb、22.6ppb，均有了明顯的下降，水汽系統(tǒng)的腐蝕得到了很好控制。

　　4、鍋爐爐水PH得到了穩(wěn)定的控制，并符合國家標準和石化標準的規(guī)定。

　　5、使用后，在鍋爐綜合排污率下降的同時，蒸汽品質鈉、硅含量較磷酸三鈉處理階段進一步下降，從而消除了鍋水濃縮夾帶對蒸汽品質的嚴重影響。

　　6、鍋爐的平穩(wěn)運行為提高鍋爐的濃縮倍數(shù)，降低排污提供了條件，從而有助鍋爐系統(tǒng)在節(jié)能、降耗的狀態(tài)下運行，為企業(yè)創(chuàng)造效益。從最終性效益分析數(shù)據(jù)可以得出，年創(chuàng)造效益在60萬元以上。

　　參考文獻

　　【1】周本省 工業(yè)水處理技術 化學工業(yè)出版社，2003

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