鍋爐水處理技術培訓資料20xx年度(留存版)

　　

【正文】 險和難度很大，必須加大投入力度，組織科技力量對傳統的、常規的有關技術進行全面的認識和評價，從觀念上、理論上和技術上進行創新，才能完成歷史賦予我們的任務。 在解放前，我國僅在一些大城市的個別建筑和特殊區域內設置集中式供暖系統，如當時北京的六國飯店、清華大學圖書館和體育館、東單的德國醫院等，又如上海的國際飯店、華山公寓等，被視為高貴的建筑設備。優化配置城鎮供熱資源，堅持集中供熱為主，多種方式互為補 充，大力開發和利用太陽能、地熱等可再生能源和清潔能源。熱電廠必須靠近熱負荷中心，往往又是人口密集區的城鎮中心，其用水、征地、拆遷、環保要求等均大大高于同容量火電廠，同時還建熱力管網。 (２）以區域鍋爐房為熱源的集中供熱系統，供熱范圍可大可小，比較靈活。如化工設備中排出的可燃氣體、工業爐中排出的高溫煙氣、工業設備中蒸發出來的蒸汽以及動力設備中 排出的乏汽等所含熱量；②液態余熱。目前開采和利用最多的地熱能是地熱水。 15 優點是可解決城市能源供應、減輕運輸壓力、消除燒煤造成的環境污染。對于人類存在的年代來說可以認為是“取之不盡，用之不竭”的。 1997 年通過化工部工業化鑒定 1998 年獲化工部技術發明三等獎 1999 年被國家科技部列為《國家級科技成果重點推廣計劃》項目 2020 年被國家知識產權局授予專利權 2020 年被認定為《北京市高新技術轉化項目》 2020 年獲中國鍋爐水處理協會注冊 北京化新通達 清洗技術有限公司，依托學校技術科研優勢，多年來致力于工業鍋爐防腐阻垢的應用技術的探索和研究、以及工業鍋爐水處理的技術開發，取得了豐 碩 的成果和業績， 2020 年被評為北京市高新技術企業。加入 BF30a 后，在傳熱面上僅發現少量疏松的無定形碳酸鈣，很容易被水沖掉。 BGK 系列自動監測投加設備能夠連續在線監測鍋爐水中藥劑濃度，以閉環反饋方式控制投藥設備，自動變流量向系統中投加藥劑，實現精確投加，保證使用效果，同時具有備選的通訊功能。 （ 2）采用熱力除氧器除氧，防止鍋爐氧腐蝕。 在凝結水回收率≥ 70％的情況下，去掉離子交換器（或者盡量減少離子交換器的使用），以盡量減少離子交換劑的再生廢水排放； 加入對鍋爐運行和停用都起保護作用的 BF－ 30a 高效防腐阻垢劑，以防止鍋爐本體的腐蝕和結垢； 水質自動監測控制系統。 對于現有鍋爐系統實現零排污技術改造，首先必須具備或建立凝結水回收系統。 一、 運行成本及效益分析 傳統運行方式下生產一噸蒸汽所需相關費用 水耗： 軟化水耗： （含軟化生產過程中反洗、配制再生液、置換、正洗的自耗水） 鍋爐排污水耗： （按 5％排污率計）（不含減少除氧處理費及節電費用） 水耗總量： 軟化用再生劑一鹽的消耗： 以再生劑比耗 ，軟化處理硬度為 5mmol/L 的鍋爐給水的鹽耗： 5＝ 能源消耗： （ 1）以天然氣為燃料，每噸蒸 汽含熱能 6 105Kcal，按鍋爐總體效率 75％，天然氣發熱量按 QYdw8740Kcal/m3 計算，燃料消耗： m=Q/QYdwη =6 105/8740/75%= （ 2）如以煤為燃料，每噸蒸汽含熱能 6 105Kcal，按鍋爐總體效率 75％，煤發熱量按 QYdwη＝ 6 105/6 105/75%=133kg 計算，燃料消耗： m=Q/QYdwη =6 105/6 105/75%=133kg 二、 以凝結水回收率 70％計算，回收凝結水后，生產一噸蒸汽所節約的相關費用： 1. 節約用水： 回收 1噸凝結水可 減少給水水耗 噸 以凝結水回收率 70％計算，生產每噸蒸汽可節約用水 70%= 2. 節約的再生劑――鹽： 回收 1噸凝結水可減少鹽耗 以凝結水回收率 70％計算，生產每噸蒸汽可節約用鹽 70％＝ 3. 節約的燃料： 條件：軟化水溫度 15℃，凝結水回水溫度 65℃， （ 1）回收 1噸凝結水鍋爐給水溫度提高，減少的熱量損失： 27 Q1=mc(t1t2)=1000kg ℃ (65 ℃ 15 ℃ ) ＝209350kJ （ 2）以天然氣為燃料，按鍋爐總體效率 75％ ，天然氣發熱量按QYdw36533Kcal/m3 計算。 （ 3）系統安裝施工量小；設備占地面積小（ 2m2）；不用改變原有凝結水回收系統。防止 結垢和減少排污率，必須通過提高給水質量和加入阻垢劑才能實現，而回收凝結水的前提條件是凝結水不被腐蝕產物等污染，三個方面節水節能措施都必須有水處理技術作保證。由于鍋爐水質狀況的改善，還可以大大減少鍋爐排污及排污造成的熱能損失，提高鍋爐效率，使鍋爐運行更加安全。 在鍋爐給水處理環節，離子 交換法在我國鍋爐房的普及已達 90％以上。（投入運行前熱水鍋爐系統上水時的初次加藥量對系統防腐阻垢效果非常重要，所以初投藥完成并循環均勻后系統水質 pH值一定要保持大于 。其與 EDTA 之類的螯合劑的主要區別，一是 EDTA 是按化學計量與鈣離子反應，而BF30a 對鈣離子的螯合溶解并不按化學計量，在理論上達到化學計量值之后仍具有螯合作用；二是與 EDTA 的強的螯合作用相比， BF30a 是將鈣離子從固體上逐漸地緩慢地溶解下來，其作用非常溫和，在多次試驗中都沒有發現垢塊的分裂和剝落現象。 “ 國家級有突出貢獻的專家”北京化工大學魏剛教 授，根據工業鍋爐腐蝕結垢規律，利用“協同作用”原理首創 BF30a 鍋爐水處理技術。 太陽能熱源與常規能源相比較，太陽能資源優點很多，同時又都是一般常規能源所不能比擬的，概括起來有以下四個方面。 開采深層地熱水對地面沉降的影響雖不象淺層水那么嚴重，但應引起 重視。據科學家推算，地殼內地熱水約有 1億 km3 ，相當地球上全部海水總量的 10%。熱水鍋爐房大多用于城市區域或街區的供暖，或用于工礦企業中供暖通風熱負荷較大的場合。 總之，以熱電廠為熱源采用熱電聯產的方式可以有效提高熱能利用率，節約燃料，減少有害物排放量，供熱范圍比較大。 熱電廠由于客觀事實不可能與大型發電廠在同等起路線上“競價上網”的。供熱事業的可持續性發展意味著資源持續利用、 也意味著不可再生能源消耗的增長。燃料多元化和設備小型化、冷熱電聯供與多聯產、網絡化與智能化控制和信息化管理以及環境友好，成為新一代能源系統的主要特征。 熱水鍋爐防腐阻垢技術是國家“八五”重點科技攻關課題和國家“九五”科技成果重點推廣項目，其原定目標是解決我國普遍存在的熱水鍋爐運行腐蝕和停用腐蝕兩大難題，形成具有自主知識產權的技術。文獻報道的采用這些配方后金屬的腐蝕速度對冷卻水 是允許的，而對鍋爐來說，屬于強烈腐蝕級或事故腐蝕級。北京化工大學通過試驗研究，查明了亞硫酸鹽的氧化機理，研制了穩定亞硫酸鈉，從而為亞硫酸鹽貯存失效問題提供了解決辦法。膜法預處理的優點是，由于除去了大量離子，因而可使離子交換符合減少，延長再生周期；由于除去了污染物，因而可減輕樹脂污染，延長離子交換樹脂的使用壽命。 一種習慣性的認識是，原水經過軟化之后，水的 PH 值提高了，因而水的腐蝕性也降低了。其中，蒸汽鍋爐 萬臺，占 ％；熱水鍋爐 萬臺，占 ％。但是如果鍋爐水質控制不好，尤其是 pH 值過低或過高，常會破壞保護膜。在系統停運期間由于防護不當，更是如此，不斷造成設備及系統的破壞，其破壞程度越來越大，在金屬表面形成許多小鼓包，鼓包表面的顏色（由黃褐色到硅紅色不等，次層是黑色）。工業鍋爐的酸洗質量要求如下： (1)除垢率 清洗以碳酸鹽垢為主的水垢，除垢面積應達到原水垢覆蓋面積的 80％以上。此法比較簡單，成本低，但勞動強度大，除垢效果差，易損壞金屬表面，只適用于結垢面積小， 且構造簡單，便于機械工具接觸到水垢的小型鍋爐。如果反應在受熱面上發生，就直接形成了水垢；如果反應在鍋水中發生，則形成水渣。 2） 溶解度降低 在高溫高壓下，有些鹽類 (如硫酸鈣、硅酸鹽等 )物 質的溶解度隨溫度升高而大大降低，達到一定程度后，便會析出沉淀。但當鍋爐結垢或腐蝕沉積物達到一定程度時，也應及時清洗除去，以免對鍋爐安全運行帶來隱患。無相應資格的任何單位和個人 (包括用爐單位 )，都不得擅自酸洗鍋爐。 鐵受到溶解氧腐蝕后產生 Fe2+，它在水中進 行下列反應： Fe2++2 OH－ → Fe (OH )2 Fe (OH ) 2+2H2O+O2 → 4Fe (OH )3 Fe (OH ) 2+2Fe (OH)3 → Fe3O4+4H2O 在上述反應中， Fe (OH ) 2 是不穩定的，使反應繼續往下進行，最終產物主要是 Fe (OH ) 3 和 Fe3O4 腐蝕的部件 ： 氧腐蝕是鍋爐采暖系統常見的一種腐蝕。因此，鍋爐結垢后應及時清洗除去。 我國自改革開放以來，隨著國民經濟的發展作為工業心臟的鍋爐的數量以相當快的速度增加。 目前，離子交換法在我國鍋爐房的普及率已達 90％以上。 在鍋爐水處理方面應用較多的是電滲析和反滲透。對沒有安裝除氧器的鍋爐，可直接采用亞硫酸鈉，其用量根據給水溶解氧含量計算，然后再稍增加，以保證系統中亞硫酸根含量。 （ 3）目前，即使堿性冷卻水處對水的堿性仍然有比較嚴格的要求，而鍋爐水的堿性遠遠超過這種限制 ，適合于冷卻水細工的酸性處理對鍋爐則是十分危險的。從可持續發展戰略出發，以近年提出的綠色化學新概念為基礎，傳統大額安全和節能戰略已不能滿足持發展要求，消滅污染源頭的綠色鍋爐水處理技術或零排污鍋爐水處理技術應當成為 21 世紀鍋爐水處理發展的中心戰略。 20 世紀初，一些工業發達國家，開始利用發電廠內汽輪機的排汽，供給生產和生活用熱，其后逐漸形成現代化的熱電廠。截止到 2020 年，城鎮供熱面 積達 億㎡，城鎮供熱面積中住宅面積約占 60%以上。 當集中供熱系統的設計熱負荷、熱媒種類及其參數確定之后，就需要正確地選定熱源型式、熱源的熱力系統及其設備。由于它的抽汽量可以調節使其不隨汽輪機負荷改變而變化，所以既可以保證供汽量隨著用戶的要求而變化，又可以保證在一定范圍內不影響發電量。蒸汽鍋爐房普遍用于工礦企業中供應生產工藝熱負荷，同時也可供應供暖、通風以及熱水供應熱負荷。 地熱是地熱資源的簡稱，通常指能夠經濟地為人類所利用的地球內部的熱資源。 (3)一次性利用。總之，熱泵供熱系統不僅節能，而且能改善環境具有顯著的經濟效益和社會效益。目前從工程實用來看，太陽能能夠主要用于單棟建筑物供暖或熱水供應上。典型的螫合劑是乙二胺四醋酸鹽（ EDTA）和次氨基三醋酸鹽（ NTA），其阻垢機理是螯合劑同鈣離子反應，將致垢陽離子封 鎖在其分子內，使致垢陽離子無法與致垢陰離子結合成垢，使大量的鈣離子穩定在水中，相當于增加了微溶性鈣鹽在水中的溶解度，從而使鈣在鍋爐中呈溶解狀態，起到了阻垢作用。 圖 5 BF30a 對污垢的分散作用 0204060801000 40 80 120 160 200log t/h濁度下降/%無阻垢劑有阻垢劑 19 低劑量效應 BF30a 對水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸變作用都是非化學計量的，可以將比按化學計量高得多的鈣離子穩定在水中，即具有明顯的閾值效應。不良的水質中含 有較多的有害雜質，如果這種水不經任何處理就進入鍋爐，那么水中的雜質會在鍋爐中形成水垢或水渣，水垢的形成會大大降低鍋爐的導熱能力，鍋爐結垢將導致爐管過熱損壞、燃料消耗量增加、出力降低、縮短鍋爐使用壽命，甚至出現事故。目前，工業鍋爐凝結水達標回收利用率不到 20％。這樣，就形成了閉環調節控制系統，從而達到較佳的水質控制效果。 （ 2）生產每噸蒸汽的費用在采用凝結水回收技術后，可節約 14 元左右。 以天然氣為燃料，生產噸蒸汽節約： 4 ＋ ＋ ＝ 元 以煤為燃料，生產噸蒸汽節約： 4 ＋ ＋ ＝ 元 三、 此鍋爐房年節約運行成本計算： 三臺 10t/h 蒸汽鍋爐，運行條件：使二備一，出力 100％。 在鍋爐給水側安裝鍋爐水質監控設備，向鍋爐給水系統中投加 BF－ 30a 鍋爐防腐阻垢劑，以防止鍋爐本體的結垢和腐蝕。 BF－ 31T中的成膜劑在金屬表面形成單分子層的具有吸附和憎水作用的保護膜，由于成膜劑分子間的空隙比 CO2， O2的截面小，從而防止了 CO2， O2 對金屬的腐蝕。 原水箱 軟化裝置 軟水箱 除氧器 工業鍋爐 分汽缸 換熱器 再生廢鹽水、溶鹽廢水、反洗水、沖洗水排放 連排 定排 被污染凝 結水排放 22 （ 4）在蒸汽應用環節，傳統運行方式只注重熱能的利用，而忽視了含能介質的回收。 、 注意事項 20 由于各地水質不同，按照推薦用量計算的加藥完成后，一定要隨時監測鍋爐或系統水質 pH 值 ，根據實際情況對加藥濃度或加藥量進行調整，使鍋爐水或系統水質 pH 值 保持大于 。 分散作用 用濁度計法測定了 BF30a 對鍋爐內污垢的分散作用（圖 5）。 圖 1 添加劑對 20g 鋼電極電位的影響 從鋼的電位 時間曲線（圖 1）可以看出，在不同條件下，鋼的電極電位隨時間變化