浅谈水处理对锅炉节能的影响

[关键词]：水处理 锅炉结垢 排污率 汽水共腾 冷凝水回收

       工业锅炉是一种广泛应用于生产生活的高耗能特种设备，其运行热效率水平直接影响节能与减排效果。水质是锅炉的主要工质之一，被誉为锅炉血液。水质处理在锅炉的安全经济运行中占有极其重要的地位。但目前在锅炉的运行中，锅炉运行管理人员对水处理的认识还不够，只有少数的锅炉用水水质达到水处理的要求。在锅炉定期检验中发现结垢达到1-2mm的比比皆是，严重的甚至达到了5mm以上。由于锅炉用水水质不良，受热面结垢的现象比较普遍，从而降低锅炉热效率，增加煤、电耗量，降低蒸汽品质，造成锅炉、管道的腐蚀，致使锅炉使用寿命缩短，维修费用增加，甚至发生爆管和爆炸事故。

        本文从锅炉水处理工作原理，锅炉结垢，排污率，汽水共腾，锅炉的检修率，锅炉的使用寿命，冷凝水回收利用等几个方面论述了锅炉水处理对锅炉运行经济性的重要性。

        1  工业锅炉水处理工作原理

        工业锅炉用水水质需满足GB/T 1576-2008 工业锅炉水质的要求。目前锅炉用水处理的方法很多，总体可以分为锅内处理及锅外处理两大类。锅内处理就是往锅炉(或给水箱、给水管道)内投加药剂，达到防止或减轻锅炉结垢和腐蚀的目的；锅外处理就是在水进入锅炉之前，通过物理的、化学的及电化学的方法，将致使生成水垢的及具有腐蚀性的物质，如钙、镁盐类、氧气、二氧化碳气体等除去。只有锅外水处理与锅内水处理合理结合才能保证锅炉水质达标，从而使锅炉安全经济运行。

        2  水处理不当对工业锅炉节能的影响

        水处理不当给锅炉带来的问题主要有结垢、腐蚀、汽水共腾、排污率增大、增加检修费用和降低锅炉使用寿命等,其中结垢、汽水共腾和排污率增大都会导致锅炉热效率下降,而锅炉热效率每降低1%将意味着浪费燃料1.1%-1.5%。

        2.1  锅炉结垢的影响

        水垢的导热系数只有钢材的几十分之一，当受热面结垢后会使传热受阻，锅炉受热面的传热性能变差，燃料燃烧所放出的热量不能有效地传递到锅炉水中。为了保持锅炉一定的出力，就必须提高火侧的温度，结果是大量的热量被烟气带走，造成排烟温度升高，排烟热损失增加，锅炉的热效率降低。由于锅炉的工作压力不同，水垢的类型及厚度不同，所浪费的燃料数量也不同，我们根据大量的试验和计算，基本得出水垢的厚度和损耗燃料有如下比例：当水垢厚度为1mm时，浪费燃料3～5%； 厚度为3mm时，浪费燃料5～10%。

        2.2  锅炉排污率的影响

        锅炉排污率引起的散热损失由下式计算:

Q = DP(h_锅- h_给) （Kj）

        其中D为锅炉运行最大连续蒸发量，P为锅炉的排污率，h_锅、h_给分别为锅水、给水焓值。以造纸行业的一台锅炉SZL6-1.25-AⅢ为例，由锅炉能效测试可得：D=5347t/h，h_锅=769.12，h_给=91.96，Qr=18529Kj/㎏，η=72.13%，一小时耗煤量为1.1吨，取P为5%，则散热量Q=181039 Kj/h，则多耗煤量B=13.18㎏/h，占耗煤量的1.20%。由上述公式可知，工况一定的情况下,锅炉热损失与排污率成正比，排污率越大，损失的热量越大，造成的经济损失越大。从目前锅炉运行的情况来看，工业锅炉的排污率造成的损失高达10%-15%，可见我们在排污节能方面大有潜力可挖，必须采取合理的水处理方式，对排污率进行控制。

        2.3  锅炉产生汽水共腾的影响

        汽水共腾指蒸汽锅炉锅筒内的水滴被大量带走的现象。一般蒸汽的含盐量可忽略，但当锅水中氯化钠、磷酸钠、硅化物增加，油类与有机物的混入，可在锅炉汽、水分界面处引起锅水表面起泡，蒸汽甚至能直接把泡沫带走，即引起蒸汽大量带水。汽水共腾一方面将造成蒸汽含盐量急剧增加，当这些盐分在用汽设备中沉积会影响换热，损坏设备；另一方面则将造成水位表不能真实显示数据，影响锅炉安全运行。

        2.4  增加检修费用和降低使用寿命

        锅炉结垢后就会使金属过热，金属会出现蠕伸、变形、鼓包的情况，严重时发生过热爆管。水垢层是位于金属壁面和受热介质水汽之间的，由于水垢层导热系数小，有显著的隔热作用，结垢后大幅提高金属壁面的温度。据估算，对蒸发受热面，沉积水垢的炉胆常会过热坍塌，沉积水垢的受热锅壳（锅筒）常会过热鼓包，沉积水垢的受热面管子则常会过热爆管。由此可得，水处理做的好不好会影响锅炉检修费用和锅炉的使用寿命。

        3  改进措施

        据统计全国在用工业锅炉的装机总量2002年约为55.33万台，190.61万蒸吨。工业锅炉量大面广，如采取一定水处理措施进行节能改造，则每年的节省能源资本将相当可观。

        3.1  加强水处理监督管理

        特种设备监察机构和检验检测机构应加强水质监督和水处理设备的检验工作, 进一步加强使用单位水处理工作规范性,监督使用单位认真执行《锅炉水处理监督管理规则》，根据使用单位水处理工作存在的问题，采取“对症下药”，因地制宜、加强管理的办法，水处理工作就会上新台阶，锅炉在高效、安全的条件下运行就有了根本保证。

        3.2  加强技术培训，提高水处理人员素质

        水处理是一项技术性较强的工作，不仅要求水处理人员有高度的工作责任感，而且要达到合格的技术水平。在实际工作中，有的领导对水处理工作不够重视，尤其是拥有单台锅炉的单位，导致仍有部分水处理人员及时手持证书，实际操作也没有达到要求的规范水平。很多甚至对化验工作仍不熟悉，因而水质监控不力，软水残硬经常超标。因此对水处理人员还需要加强培训，进一步提高技术水平。“事在人为”，人员素质提高了，水处理工作有效开展也就有了保证。

        3.3  锅外水处理方法应和锅内水处理方法相结合。

        由于大多数企业对水处理的不重视，加上水处理人员的技术素质一般满足不了水处理需要。所以大部分低压小型锅炉水处理现状是：搞了树脂处理只是减缓水垢生长速度，还达不到完全控制水垢的结生。这时锅内加药处理作为锅外化学处理方法的一种补充是很合适的，比如在锅内补充添加磷酸盐或其他化学剂，把水中能形成水垢的盐类杂质变成可以在排污时排掉的泥渣，使锅炉金属表面形成保护膜，并能消除残余硬度，使锅炉可以无垢或薄垢运行。

        3.4  努力提高冷凝水的回收利用

        冷凝水是锅炉优质的补水，在管道和设备没有腐蚀的情况下，可直接提供给锅炉使用。目前在造纸、纺织、化工及制造企业中已对生产设备如烘筒、烘箱等的冷凝水进行了回收利用。以上述例子为例，凝结水回收温度为82℃，自来水的平均温度为20℃，每天运行8小时，一年运行300天，回收率80%计算，则每年可节约用水11520吨。每年节约能源Q=C*M*△t=2.99*10⁹Kj/㎏，则全年节省煤量223吨，可见其节能效益十分明显。由于凝结水的回收，减少了污水的排放量，同时节省了燃煤，减少了废气的排放量。可见凝结水回收利用不但具有可观的经济效益，还具有环保效益。

        4  结论

        综上所述，水处理的好坏关系到锅炉结垢，排污率，汽水共腾，锅炉的检修率，锅炉的使用寿命，这些因素对工业锅炉的节能具有较大的影响。锅炉检验机构应加强水处理设备的检验和水质监督工作，使用单位的管理人员应提高节能意识，司炉工、水处理人需加强技术培训，提高自身的技能水平，合理选用水处理方法，努力提高锅炉冷凝水的回收利用，保证锅炉的高效，经济运行。