摘要：本文對韶關市工業鍋爐的水處理狀況進行了調查和總結，對存在的問題從設備配置、人員素質以及管理等各方面進行了分析，闡明了水處理工作與節能減排的關系，并提出了相應的對策和措施。
　　關鍵詞：工業鍋爐;水處理;節能減排
　　Abstract: In this paper, investigation and summary of the Shaoguan City industrial boilers water treatment, analyzes the problems from all aspects of the device configuration, the quality of personnel and management, to clarify the relationship between the water treatment work and energy conservation, and corresponding policies and measures.
　　Key words: industrial boilers; water treatment; energy saving
　　中圖分類號 : TK223.6文獻標識碼： A 文章編號：
　　0 引言
　　我國是一個水資源緊缺的國家，水資源的可持續利用是實現社會經濟可持續發展極為重要的保證。鍋爐用水，是水資源利用的一個方面，鍋爐水處理既關系到鍋爐的安全運行也關系到鍋爐的節能減排。水質管理是鍋爐安全經濟運行的保證。因水質不良出現的問題，并不像鍋爐某些構件出現問題那樣，立刻明顯地暴露出來。這就是鍋爐水處理不被重視的原因之一。由于水質不良對鍋爐的危害往往是一個積累過程，需經過一定時間才能發現，但這時通常已經達到不可挽回的局面。為了防患于未然，對于鍋爐應加強水質管理工作，其中包括技術管理和經濟管理。
　　1 韶關市轄區水源概況
　　韶關市位于廣東省北部，地質條件復雜多樣，地表水源水質呈現出流域特征，2011全年各流域水源硬度分析見表1。硬度基本上是碳酸鹽硬度，且基本上硬度小于等于堿度。

表1  不同流域水源硬度
水源	武江河	南水河	湞江河（包括錦江、墨江等支流）	小坑水庫	滃江	新豐江
硬度mmol/L	2.0~4.0	0.6~0.8	0.5~2.0	0.6~0.8	0.6~1.0	0.2~0.4

　　韶關市的地下水硬度一般在2.0mmol/L~10.0mmol/L，基本上為碳酸鹽硬度，但某些區域地下水含較多的硅、鐵雜質。韶關市自來水多取自武江河，軟化處理后水硬度被除去，堿度基本與原水硬度相當。
　　2 韶關市工業鍋爐水處理工作現狀與存在問題
　　目前韶關市工業鍋爐水處理節能減排的現狀不容樂觀，主要在以下幾個方面存在問題：
　　2.1 水處理設備運行管理水平偏低，再生比耗高
　　目前韶關市工業鍋爐水質管理上存在三低的現象：即鍋爐配置的水處理設備合理配置率和利用率低，水處理作業人員的配備率低和鍋爐水質達標率低。部分企業領導層不重視水處理，不理解水處理與鍋爐安全、經濟運行的密切關系。企業在鍋爐管理方面存在空白、漏洞。水處理設備存在運行周期短，再生鹽耗偏高，排污水量大是目前比較普遍的問題。
　　2.2 鍋爐給水雜質含量較高，鍋爐結垢問題普遍存在
　　韶關市約60%的工業鍋爐采用鈉離子交換一級軟化處理的水作為補給水，軟化水只除去了水中的硬度，沒有除去水中大量的陰離子雜質，本身是一種不純凈的水，加上一些單位水處理作業人員缺乏，水處理設備運行管理水平差等原因，工業鍋爐結垢率腐蝕率很高。一般水垢平均厚度達到1.5mm時，鍋爐效率平均降低5%[1]。鍋爐工作壓力越高，水垢的導熱率越低。水垢越厚，燃料浪費越大，見表2、表3。

表 3 水垢厚度與能耗關系
水垢厚度，mm	0.80	2.82	3.18	12.7	19.1
多耗燃料%	4%	18%	38%	60%	90%

　　2.3 軟化水做補給水時鍋水pH超標現象普遍
　　2.3.1鍋爐水汽質量指標之間關系[2]
　　以下只簡述堿度與CO32-、 HCO3-、OH-以及堿度與pH間的關系。表4、表5。

表4 不同壓力下CO32-  水解產生的[OH-]占鍋水總堿度的百分數
鍋爐壓力(Mpa)	0.2	0.4	0.6	0.8	1	1.25	1.5	2	2.5	5
[OH-]占總堿度的百分數(%)	2	10	20	30	40	50	60	70	80	100

　　HCO3-在鍋水中受熱分解為CO32-，CO32-又會進一步發生水解，產生OH-和CO2：
　　2HCO3-→CO32-+H2O+ CO2↑
　　CO32-+ H2O→2 OH-+ CO2↑
　　值得一提的是，表4是根據CO32-水解反應達到平衡時得出的，較符合封閉系統的情況。對于蒸汽鍋爐，由于CO32-水解后產生的CO2隨著蒸汽逸出，從而使得平衡朝水解方向進行，甚至會發現水解很徹底。實際工作中會發現即使是工作壓力較低的鍋爐，鍋水中OH-所占比例也大大超出表4中所列數值。
　　鍋水的堿度主要是指CO32-、 HCO3-、OH-之和，而鍋水的pH值反應的是H+或OH-的含量，兩者之間既有聯系又有區別。聯系是：一般情況下，pH會隨著堿度提高而增大，但取決于OH-堿度占總堿度的比例;區別是：pH值的大小只取決于OH-的絕對含量而堿度的大小反映了構成堿度的各離子的總含量。因此，對于工業鍋爐來說，有時pH合格的水，堿度不一定合格，反之，堿度合格的水，pH也不一定合格，兩者不能互相替代。
　　2.3.2 鈉離子交換后水質：硬度降低，堿度不變，含鹽量略有增加
　　按照標準[1]，鍋爐壓力1.0　　2.4 鍋爐排污率偏高
　　排污是保證鍋水水質達標，保證蒸汽品質的有效途徑之一，由于大多數工業鍋爐用軟化水做補給水，CO32-水解使得pH易于超標，加上有的鍋爐運行過程中添加無機阻垢緩蝕劑，造成鍋水的溶解固形物含量很高，有的甚至超標，使用單位為了保證鍋水水質，就通過提高排污率來降低鍋水雜質濃度。絕大部分工業鍋爐沒有安裝排污水熱量回收裝置，排污未實現自動控制，排污隨意性大，造成熱量的極大浪費。很多鍋爐排污率在10%到15%之間有的甚至達到了30%。有資料表明，排污率每升高1%，鍋爐熱損失約增加1.2%到1.3%。
　　2.5 凝結水回收利用率低或因污染嚴重無法回收利用
　　凝結水熱量可達蒸汽總熱量的20%到30%，且壓力、溫度越高，凝結水具有的熱量就越多，占蒸汽總熱量的比例也就越大。回收凝結水的熱量并加以利用是提高鍋爐的熱效率的有效途徑。但目前工業鍋爐凝結水很多沒有回收利用或利用率偏低，造成了熱能和水資源的巨大浪費。軟化水作為補給水的鍋爐凝結水因含有CO2，酸腐蝕嚴重，凝結水含鐵量高，水發紅發渾，這種水若進入鍋爐不僅會在受熱面結生水垢，而且會引發受熱面爐管電化學腐蝕。這種水不凈化是不能回收利用的。
　　2.6 給水除氧率偏低
　　熱力除氧需要耗費大量蒸汽，使鍋爐有效利用熱量減少，因而有些廠家將熱力除氧器當做了擺設或根本就沒有按規定配備熱力除氧器。運行中的除氧器因補水量較大或運行管理不到位，除氧溫度達不到要求，除氧效果較差，一般除氧溫度每降低1℃，出水氧濃度會增加0.1mg/L。據調查，90%的工業鍋爐都存在不同程度的氧腐蝕。
　　3 節能減排對策與措施
　　3.1 改進鍋爐水處理方式
　　隨著科技的發展和鍋爐水處理技術的進步，通過改進鍋爐水處理方式達至防止鍋爐結垢的條件已經具備，實踐證明，采用鍋外水處理和鍋內加藥水質調節結合的方法是防止鍋爐結垢的最佳方式。補給水方面，有條件有實力企業可以采用離子交換降堿或離子交換除鹽或軟化加反滲透替代傳統的軟化或單純鍋內加藥。目前反滲透技術成熟，自動化程度高，適合于工業鍋爐給水處理，采用這種方式，去除了原水中大部分鹽類雜質，極大降低了結垢速率和排污率。采用這種水處理方式時，運行階段鍋水不用控制堿度指標，只控制pH即可[4]。
　　3.2 盡量回用蒸汽冷凝水
　　冷凝水相當于蒸餾水，不僅水質接近于純水，而且溫度較高，因此蒸汽冷凝水回用是一項既節能又節水，經濟效益十分顯著的措施。冷凝水回用作鍋爐給水的優點主要有：大大減少補給水量，降低水處理費用和廢液的排放，節水效果顯著;回水溫度高，可顯著降低燃料消耗，節能的經濟效益更為顯著;提高給水溫度，減少給水溶解氧含量利于除氧，減緩鍋爐的氧腐蝕;回水純凈，雜質少，不但可提高鍋爐水汽質量，而且可降低鍋爐排污率。適宜回收利用的冷凝水應當盡可能回收利用。如果蒸汽冷凝水回收利用率達到58%，其它條件不變，則本文2.3.2小節提到的例子的排污率就可控制在10%。
　　3.3 合理排污
　　在保證水汽質量合格的情況下，應科學合理地排污。鍋爐有連續排污且排污水量較大時，應該安裝連續排污擴容器或排污水換熱器回收排污水熱量。工業鍋爐可安裝自動自動排污裝置合理控制鍋爐排污率。鍋爐排污量應根據鍋水溶解固形物含量的大小來確定。每次排污前應檢測鍋水溶解固形物的濃度，不得盲目排污，鍋水溶解固形物控制在GB/T 1576規定值的80%~95%為宜。對原水堿度較高的水源，應通過排污率的測定，確定是否采取鍋外降堿處理，或提高凝結水回收利用率，當鍋水指標超標時，應優先采用加藥進行水質調節處理，不宜經常經過排污來降低。
　　3.4 定期對鍋爐除垢[5]
　　對于工業鍋爐，當水垢厚度達到1mm及以上或受熱面嚴重銹蝕時，應進行除垢。工業鍋爐的除垢方式有化學清洗和物理除垢，化學清洗有酸洗除垢、堿煮除垢和運行除垢。正常情況下，清除受熱面1mm的水垢可提高鍋爐效率3%-5%。
　　3.5 優化鍋爐除氧方式
　　真空除氧是一種節能型除氧方法。同傳統的熱力除氧相比，真空除氧最突出的特點就是除氧水的溫度與鍋爐給水溫度(20℃～60℃)相匹配，采用真空除氧代替熱力除氧，真空除氧器維持在8Kpa時，給水溫度達到60℃就能達到除氧目的，節約了蒸汽，減少了排煙損失。同大氣式熱力除氧相比，真空除氧更能發揮省煤器的作用，它擴大了給水和省煤器的溫差，降低排煙溫度提高鍋爐效率。對于蒸發量大于等于10t/h的鍋爐應采用真空除氧技術。對于蒸發量小或采用機械除氧有難度的鍋爐應采用添加化學除氧劑的方式。
　　3.6 加強水處理作業人員的培訓工作
　　國家出臺了TSGG 6003-2008《鍋爐水處理作業人員考核大綱》，并從2008年6月1日起正式實施，要按新大綱的要求加強對水處理作業人員培訓，加強對持證上崗的管理力度，提高企業水處理的技術作業水平和水處理的實際效果。
　　參考文獻:
　　【1】 廣東省特種設備行業協會 主編.鍋爐節能減排知識問答.廣州：華南理工大學出版社，2009.10.
　　【2】 張輝 主編.工業鍋爐水處理技術.北京：學苑出版社，2004.9 ISBN 7-5077-2371-2
　　【3】 TSG G5002-2010 鍋爐水(介)質處理檢驗規則
　　【4】 GB/T 1576-2008工業鍋爐水質
　　【5】 TSG G5003-2008 鍋爐化學清洗規則