保護(hù)清潔的水、安全的食品、豐富的能源和健康的環(huán)境——藝康淺談踐行可持續(xù)發(fā)展理念

保護(hù)清潔的水、安全的食品、豐富的能源和健康的環(huán)境
——藝康淺談踐行可持續(xù)發(fā)展理念

藝康集團(tuán)（Ecolab Inc.）是全球水、衛(wèi)生、公眾健康、能源技術(shù)和服務(wù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，致力于保護(hù)與生命息息相關(guān)的重要資源——清潔的水、安全的食品、豐富的能源和健康的環(huán)境。

從登陸中國市場的第一天開始，藝康公司就將其全球領(lǐng)先的、推動可持續(xù)發(fā)展方面的技術(shù)、產(chǎn)品、解決方

納爾科3D TRASAR?鍋爐技術(shù)和全球最佳實(shí)踐大幅減少轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐故障

背景

中國某大型鋼鐵廠于2009年建成投產(chǎn)，共擁有5臺轉(zhuǎn)爐(BOF)，每臺轉(zhuǎn)爐的爐容為300噸，年總產(chǎn)量為780萬噸。該廠為每臺轉(zhuǎn)爐安裝了獨(dú)立的余熱鍋爐（BOF鍋爐）和干式除塵系統(tǒng)。案和服務(wù)帶入了中國，從專利的濃縮固體制劑到創(chuàng)新的包裝和分配裝置，藝康設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不斷幫助客戶提高安全性、節(jié)水節(jié)源、減少化學(xué)品及廢棄物釋放到環(huán)境中。

藝康的專業(yè)知識加上藝康對社會的高度責(zé)任感，不僅給客戶帶來經(jīng)濟(jì)價值和社會價值，同時也推動了整個行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，促進(jìn)一個更加可持續(xù)發(fā)展的世界。

現(xiàn)今大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，其轉(zhuǎn)爐普遍都安裝汽化冷卻煙道，用于回收煙氣余熱。

轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的水系統(tǒng)需要進(jìn)行處理，以盡量減少結(jié)垢、沉積和抑制腐蝕。水處理方案取決于補(bǔ)水水質(zhì)、水系統(tǒng)類型、金屬材質(zhì)、材料耐腐蝕性和環(huán)境法規(guī)要求。轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐是一種特殊的余熱鍋爐，在日常運(yùn)行期間，蒸汽的負(fù)荷波動劇烈。為了盡量減少爐管破損和管道爆裂，必須采取適當(dāng)?shù)乃幚矸桨福⒓訌?qiáng)對工藝過程的控制。

在轉(zhuǎn)爐吹煉期間，鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽收集于汽包內(nèi)，經(jīng)蓄熱器提供給工廠的真空脫氣爐等其他工序使用。鍋爐補(bǔ)水為純凈的脫鹽水。在轉(zhuǎn)爐冶煉期間，余熱鍋爐處于高溫和高壓工況，鍋爐的壓力高達(dá)42公斤，在冶煉周期的間隙，鍋爐的壓力降至14公斤。如果減少煙道管壁的溫度在轉(zhuǎn)爐冶煉時和冶煉后的波動，可降低鍋爐管道因熱疲勞而破損的風(fēng)險(xiǎn)。

問題

在余熱鍋爐運(yùn)行期間，管壁出現(xiàn)裂紋，爆管率明顯增加，鍋爐管平均每周發(fā)生爆管1～2次。導(dǎo)致工廠計(jì)劃外停工，造成嚴(yán)重的生產(chǎn)損失和高額的檢修成本，及安全隱患（水蒸汽從余熱鍋爐漏出后與高溫煤氣接觸，在有利的化學(xué)反應(yīng)條件下，可能生成氫氣，導(dǎo)致氫氣爆炸）。

納爾科的專家團(tuán)隊(duì)從機(jī)械、操作和化學(xué)角度（MOC）對其鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行了全面的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)在該系統(tǒng)中存在一些不同于傳統(tǒng)鍋爐水管理的特殊問題，而這些問題在轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐中普遍存在。

爆管機(jī)理

美國納爾科研發(fā)中心的金屬材料專家對爆裂的管道樣品進(jìn)行了金相分析，從水處理的角度分析了爆管機(jī)理。

在水冷壁管的內(nèi)壁和外壁表面產(chǎn)生了許多橫向裂紋，而且在內(nèi)壁形成的裂紋更深。管道受到周期性拉應(yīng)力的作用發(fā)生腐蝕疲勞破裂，形成了裂紋。裂紋出現(xiàn)后，在裂紋處會形成一層氧化鐵保護(hù)膜。然而，在應(yīng)力的作用下，保護(hù)膜脫落，暴露出膜下的金屬，使之繼續(xù)氧化。在周期性應(yīng)力的作用下，氧化鐵保護(hù)膜的脫落和形成交替進(jìn)行，導(dǎo)致裂紋擴(kuò)大。另外，由于內(nèi)壁與水接觸，而水中的溶解氧濃度過大，又導(dǎo)致內(nèi)壁因氧腐蝕而變薄。這種氧腐蝕可能發(fā)生在兩個吹煉周期之間的間歇。

在余熱鍋爐運(yùn)行期間，由于溫度的變化，管壁內(nèi)產(chǎn)生了應(yīng)力，這是管道腐蝕疲勞破裂的主要原因。因此減少在管壁上施加周期性應(yīng)力的強(qiáng)度和頻率，可能是控制管道破裂的最有效方式。但是這些應(yīng)力主要是由于吹氧轉(zhuǎn)爐的周期性作業(yè)造成的，應(yīng)力的控制非常困難。

另外，在對水系統(tǒng)的機(jī)械、操作及化學(xué)處理進(jìn)行調(diào)查分析以及在停工后對水系統(tǒng)進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)，在主水管中存在大量沉積物，導(dǎo)致部分配水噴嘴完全堵塞。造成管道內(nèi)的水量減少，局部過熱，可能因此導(dǎo)致管道爆裂。

另外，水化學(xué)分析表明，鍋爐給水的溶解氧濃度波動很大，導(dǎo)致溶解氧在進(jìn)入鍋爐之前就腐蝕了管道，造成分配水噴嘴堵塞。

為了防止沉積物積聚，該客戶過去每季度對水系統(tǒng)進(jìn)行一次酸洗。在惡劣的酸洗條件下，每次都有新的金屬表面暴露于腐蝕環(huán)境，而殘余酸液進(jìn)入了裂縫 （由周期性的拉應(yīng)力變化造成）中，又加重了水側(cè)內(nèi)壁的腐蝕，導(dǎo)致管道腐蝕疲勞爆裂。

促紅細(xì)胞生成素對缺氧缺血性腦損傷模型新生大鼠認(rèn)知功能的影響及對相關(guān)PARP-1/AIF信號通路的調(diào)控機(jī)制研究 ……………………………………………… 段 淼等（18）：2492

節(jié)能環(huán)保的解決方案

在清楚地了解了水系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、運(yùn)行和維護(hù)情況以及爆管機(jī)理以后，為了最大限度降低爆管率，納爾科專家給出了如下解決方案：

* 采用業(yè)內(nèi)最佳的爐內(nèi)水處理劑——NexGuard?水處理劑；

* 根據(jù)實(shí)際的腐蝕速度和必須維持的水處理劑殘余濃度，實(shí)時地自動投加藥劑和控制加藥量——3D TRASAR鍋爐技術(shù)；

* 采用納爾科為處理BOF余熱鍋爐的水系統(tǒng)而推行的全球最佳實(shí)踐以及納爾科六項(xiàng)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

吹氧轉(zhuǎn)爐是間歇式運(yùn)行的。爐內(nèi)負(fù)荷的波動，不僅對水系統(tǒng)造成周期性應(yīng)力，也使化學(xué)藥劑的需求量呈周期性變化。采用傳統(tǒng)的水處理劑加藥方法時，加藥速率很難與給水流量的變化相適應(yīng)。另外，蒸汽是間歇式產(chǎn)生的，導(dǎo)致向除氧器供應(yīng)的蒸汽量以及除氧器的除氧性能不穩(wěn)定。3D TRASAR鍋爐技術(shù)根據(jù)工況的變化自動調(diào)整加藥量，滿足了系統(tǒng)對水處理劑的需求。

方案實(shí)施后該廠完全取消了對水系統(tǒng)的酸洗。加藥量的精確控制，不但降低了系統(tǒng)內(nèi)水中的鐵含量，也減少了間歇式排污的頻率和連續(xù)排污量，因此提高了鍋爐

水的濃縮倍數(shù)，大幅節(jié)省了能源和水資源。

結(jié)果

納爾科的綜合解決方案配合最佳實(shí)踐及現(xiàn)場專業(yè)服務(wù)，最終使該廠轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的爆管率大幅降低。

環(huán)境效益

* 爆管的頻率從每季度20次以上減少至每季度 1～2次

* 每年增加的生產(chǎn)時間為300小時

* 降低了維修成本

* 取消了酸洗程序

- 節(jié)省酸洗成本

8,000元/每臺每年酸洗×5臺轉(zhuǎn)爐 = 40,000元/年

- 降低了腐蝕的可能性，提高了管道可靠性

- 每年減少廢水排放量1,000立方米

* 提高了鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)（從2倍提高至5倍）

- 節(jié)能：876,886吉焦耳/年

- 節(jié)省脫鹽水：63,000立方米/年