淺談工業鍋爐節能減排與水處理

張耀真

杭州富藍鍋爐容器有限公司，中國·浙江 杭州 311400

1 引言

根據中國工業生產和技術應用的現狀，鍋爐的應用越來越普遍。在工業生產過程中，由于水處理操作和實驗室檢測水平不當，影響鍋爐運行，造成工業鍋爐結垢和腐蝕，在一定程度上影響鍋爐的運行狀態和效率，不利于水資源的充分利用和環境保護。從節能減排的角度來看，也需要研究和改進工業鍋爐水處理和節能技術，以保證資源利用率的提高。

2 工業鍋爐水處理現狀

2.1 給水雜質含量較高

在企業中，大多數工業鍋爐使用軟化水作為鍋爐生產用水。通過一些水處理技術，軟化水可以去除水中的鈣和鎂離子。然而，水中的氧分子和二氧化碳不能被有效去除，所以溶解氧、陰離子和其他雜質仍留在水中。在實際的工業鍋爐生產中，由于員工技能水平低，管理效率低。而且，大多數鍋爐設備使用時間長，缺乏維護保養，生產效率整體較低，工作人員對鍋爐內部結垢問題也沒有特別重視。在中國沿海地區，海水對淡水資源的侵蝕導致部分地區鈉、鎂離子濃度較高。工業企業使用淡水和海水混合，會對鍋爐產生大規模的污染。

2.2 排污率偏高

鍋爐排污是確保鍋爐水質和蒸汽質量的重要手段。鍋爐用戶通常使用由離子交換劑制備的軟化水作為補充水。在某些工業鍋爐中添加無機阻垢劑和腐蝕抑制劑可能會增加鍋爐水中的溶解固體含量，甚至超過標準。同時，為保證鍋爐水質，企業降低了鍋爐水的雜質含量，提高了鍋爐的排污率，盡管大多數工業鍋爐用戶未配備污水熱回收或熱交換設備，但污水無法自動控制，而且污水是隨機的，這極大地浪費了熱量并降低了鍋爐的熱效率，并且大量的污水污染了鍋爐。被排放之后也會嚴重生態環境[1]。

2.3 除氧率偏低

工業鍋爐除氧一般采用熱除氧的方法，消耗大量蒸汽，降低了鍋爐內蒸汽熱能的有效利用率。同時，工業鍋爐給水溫度升高，省煤器入口平均溫度升高，從而減小省煤器的傳熱溫差，提高鍋爐尾部煙道的排煙溫度，即排煙的熱損失。增加工業鍋爐尾部煙道。鍋爐給水除氧器水量大或運行管理不到位時，除氧器除氧溫度達不到技術要求，除氧不能達到預期效果，造成工業中金屬氧腐蝕程度不同。鍋爐水汽系統影響工業鍋爐系統的安全經濟運行。

2.4 水處理設備有效運行率偏低

工業鍋爐水處理設備的每個再生周期都會產生大量污水。在使用鈉離子交換劑的過程中，地下水不斷被鹽污染。中國工業鍋爐水處理的離子交換系統中存在大量廢液，運行期間最大的經濟成本是再生器的酸和堿消耗。同時，再生過程中過多的廢水排放也造成了生態環境的污染，目前幾乎沒有用于再循環的水處理設備被回收，導致嚴重的水資源浪費。

2.5 化學清潔溶液會被隨意排放

工業鍋爐在化學清洗中，會產生大量廢水，其中含有很多有毒有害物質，它的組成通常很復雜，主要包括無機化合物（如鈣和鎂化合物）、鈉鹽和氯化物、重金屬離子（如銅和鋅）、有毒有害物質（如肼和亞硝酸鹽）以及有機物質（如EDTA和檸檬酸）、有機腐蝕抑制劑和表面活性劑。直接排放含有這些有毒有害物質的廢液將對環境產生重大影響。

2.6 回收率低

工業鍋爐中的冷凝水熱量高達蒸汽熱量的20%。鍋爐壓力和溫度越高，鍋爐的熱量就越高，總蒸汽的比例就越大。從工業鍋爐的冷凝水中回收和利用余熱是提高鍋爐熱效率的重要途徑之一。目前，大多數工業鍋爐凝結水不被回收，或者回收率很低，即工業鍋爐凝結水經常含有更多的雜質，金屬腐蝕性物質，如氧化鐵不能被回收利用，造成大量浪費。水資源和能源[2]。

3 水處理節能減排的基本要求

工業鍋爐的節能減排主要與設備的運行、管理及相關人員有關。基本要求如下。

3.1 操作員和設備

工業鍋爐用戶應根據有關法律法規、設備數量、類型、水處理方式等配備相應的MTCSOL水處理運營商，并在鍋爐運行過程中加強水質監管，嚴格執行鍋爐水標準等制度。為防止金屬腐蝕和工業鍋爐受熱面及其他水蒸氣空間系統結垢，用戶應建立水質實驗室，配備檢測設施和試劑。

3.2 水介質指數

工業鍋爐的各種水蒸氣指標均應符合國家水介質標準。對于不合格的水介質，應查明影響因素，并采取相應的處理方法和措施。

3.3 工業鍋爐水介質采樣器的安裝和采樣位置

工業鍋爐水介質采樣器的安裝和采樣位置應根據鍋爐型號，參數和蒸汽質量的具體要求進行設計、制造、安裝和布置，并確保收集到的水樣具有代表性。

3.4 水處理設備

水處理設備主要是指離子交換器，反滲透設備，電脫鹽設備等，其性能必須符合國家有關標準和規范后方可使用。當鍋爐水處理設備接近故障時，應加強水質監測，以防止不合格的水進入鍋爐水蒸氣系統[3]。

3.5 工業鍋爐的結垢率

工業鍋爐的結垢率應控制在相關標準規定的值內。對于超標的，要找出相關原因，并采取相應的處理措施，控制鍋爐的結垢率，以確保鍋爐的安全、節能、經濟運行。

4 如何有效實施節能減排

4.1 提高水處理效率

完善傳統鍋爐水處理技術，全面應用先進水處理技術，改善鍋爐生產條件。在鍋爐除垢操作中，要添加一定的化學物質，及時除垢，以減少水垢對鍋爐生產的影響和對鍋爐設備的損壞。因為鍋爐的水垢主要是高濃度的碳酸鹽，所以弱酸離子會與碳酸鹽反應。在鍋爐生產的早期階段，對鍋爐水進行預處理和再加熱可以有效減少鍋爐內部的水垢，軟化反滲透技術可以有效去除水中的鹽離子。該技術成本低廉，操作簡單，技術相對成熟，已在企業中得到廣泛應用。反滲透技術可以有效減少鍋爐內部結垢，提高鍋爐的生產質量和效率。

4.2 冷凝水回收

有兩種冷凝水回收設備：

第一，開放式收集冷凝水。該方法成本低廉，內部結構簡單，但回收過程中會產生一些雜質和惡臭氣體。在冷凝水的回用中，溫度迅速下降，企業用水減少；

第二，采用密閉循環利用的方法來保持水溫，去除水中特有的氣味和雜質。但是，封閉式收集設備的成本相對較高。

結合這兩種設備的特點，不同的工業企業根據自己的生產工藝和需求選擇不同的回收方法。在封閉模式下，必須在水體中安裝噴射泵以進一步壓縮冷凝水，以消除水體中的雜質并提高冷凝水的回收效率。封閉式回收裝置可有效去除水中的氧化鐵并通過內部濾網過濾雜質[4]。

對于工業鍋爐，由于沒有安裝過濾設備和凈化設備，因此必須在鍋爐水中添加除垢劑，并結合設計的廢水回收系統來實現鍋爐水的凈化。在冷凝水回收設備中，工人需要添加適量的氨水，以減少整個設備上的水垢腐蝕，并去除水中的諸如氧化鐵之類的雜質。

4.3 定期除垢

工業企業應制定定期除垢計劃，制定鍋爐維修計劃，并組織維修人員和清潔人員清洗鍋爐內的水垢。鍋爐內部應設置水垢監測設備，以及時監測鍋爐中的雜質。當標準超過一定標準時，應通知工作人員清除水垢和雜質，以減少這些物質對鍋爐的侵蝕，避免影響鍋爐的正常運行。通過實證研究，去除垢后工業鍋爐的工作效率可以明顯提高。鍋爐化學除垢有兩種方法。一是向鍋爐添加一定量的酸性溶液。酸溶液會與鈣和鎂鹽發生反應，從而溶解鹽，然后用酸溶液去除水垢。二是在鍋爐中加入一定量的堿溶液，然后加熱以除去一定量的水垢。加熱堿溶液和水垢后，可以溶解水中的水垢，但反應相對較慢。堿溶液不會損壞鍋爐主體，但酸溶液會與鍋爐中的鐵發生反應，從而腐蝕鍋爐并對鍋爐造成一定的損害。在鍋爐加水初期，工作人員應加強水質檢測，避免水中鈣和鎂離子濃度過高，造成規模大。操作人員使用酸液與堿液清洗鍋爐時，企業還應制定合理的清洗標準和規范，以免清洗過程中損壞鍋爐設備。

5 結語

綜上所述，工業鍋爐分布廣泛，容量小。毋庸置疑，節能減排的重要性對于整個環境的污染物排放和資源利用至關重要，鍋爐水處理在工業鍋爐的日常使用中起著極其重要的作用。解決工業鍋爐水處理面臨的問題，改善水資源浪費和鍋爐水處理的污染排放，既可以滿足節能減排的政策要求，又提高了工業鍋爐的使用效率。