工业锅炉排污与节能的探讨

【摘 要】:随我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。当前我国工业锅炉能源资源浪费情况十分严重。其中因排污不当造成的能源浪费巨大。本文从锅炉排污的概念、排污率的计算、排污的控制等方面进行了阐述和说明,达到重视排污、安全运行、减少消耗,节约能源的目的。

一、引 言

排污的重要性对于一台运行中的锅炉来说是众所周知的,它不仅是锅炉操作运行的一个环节,而且也是锅炉水质监督的重要环节,通过它来调节锅水的质量以达到水质标准的要求,不仅对锅炉的安全运行至关重要,也对锅炉的经济运行产生较大的影响。

二、工业锅炉排污简述

1、为了控制锅炉锅水的水质符合规定的标准,使炉水中杂质保持在一定限度以内,需要从锅炉中不断地排除含盐、碱量较大的炉水和沉积的水渣、污泥、松散状的沉淀物,这个过程就是锅炉排污。

2、工业锅炉排污可分连续排污和定期排污两种方式:连续排污又称表面排污,要求连续不断地从炉水盐碱浓度最高部位排出部分炉水,以减少炉水中含盐、碱量,含硅酸量及处于悬浮状态的渣滓物含量,所以连排管设在正常水位下80~100mm处,定期排污主要排除炉内水渣及泥污等沉积物,所以其排污口多设置在锅筒的下部及联箱底部。定期排污操作过程时间短暂,应当选择在锅炉高水位、低负荷或压火状态时进行排污。在小型锅炉上,通常只装设定期排污。

三、锅炉排污的计算:

锅炉排污量的大小,和给水的品质直接有关。给水的碱度及含盐量越大,锅炉所需要的排污量愈多。

1、排污率的计算:

锅炉排污的指标用排污率表示,排污率即排污水量(Q污)占锅炉蒸发量(Q汽)的百分数。如下式表示:K=Q污/Q汽 ×100 %

当锅炉水质稳定时,根据物量平衡的关系可知,某物质随给水带入炉内的量等于排污水排掉的量与饱和蒸汽带走的量之和。则

(Q污+Q汽)×S给=Q汽×S汽+Q污×S污

式中S给、S汽、S污分别表示给水中、饱和蒸汽中、排污水中某物质的含量,式中的S值可以按含盐量,也可按某一组分(如碱度、氯离子)的含量来计算。则

K= Q污/Q汽=(S给-S汽)/(S污-S给)×100 %

2、排污率计算要注意以下三点:

(1)排污率计算可按碱度或氯离子(氯离子与含盐量有较固定的比例关系,通常用氯离子代替含盐量)分别计算排污率,最后取其中较大的数值做为排污率,一般供热锅炉的排污率应控制在10%以下。

(2)对于容量较大的锅炉,由于其汽水分离装置效果好,蒸汽的湿度很小。这样饱和蒸汽中的含盐量远远低于给水中的含盐量,所以在这类锅炉的排污率计算中均可以忽略蒸汽中的含盐量,即

K=S给/(S污-S给)×100 %

(3)对于大多数工业锅炉,特别是汽包容积小,汽水分离装置简单,饱和蒸汽的带水量较大的工业锅炉,蒸汽湿度常在3%左右,(与排污率控制在5%~10%的范围比较,已经是不算低了)这种条件下计算锅炉排污率时不能忽略蒸汽中的含盐量。因为

K= (S给-S汽)/(S污-S给)=CL-给/(CL-污-CL-给)- CL-汽/(CL-污-CL-给)< CL-给/(CL-污-CL-给)-CL-汽/CL-污

这里CL-汽/CL-污为蒸汽湿度,CL-污=CL-锅炉水即排污水中的氯离子含量等于锅水中的氯离子含量,式中CL-给、CL-污、CL-汽、CL-锅炉水分别表示给水中、排污水中、饱和蒸汽中、炉水中氯离子的含量。可见,如果忽略了蒸汽中的含盐量,则计算所得的排污率将偏大(差值大于蒸汽湿度)。工业锅炉的排污率每增大1%,则多耗煤0.3% ～1%。由此可见,排污水所带走的热量也相当可观,能源浪费较大,必须引起高度重视,并采取措施加以控制。

四、降低排污热损失的措施

1、定期排污的控制方法

定期排污率与给水碱度、排污前的炉水碱度值有关。同表面排污一样,给水碱度过高或排污时的炉水碱度值较低,定期排污率将较大。如果没有表面排污装置,要用定期排污来调整炉水的含盐量时,可待碱度浓缩到接近或等于允许值时

进行排污,这样可使定期排污率维持在较小值。采用炉内加药处理的锅炉,给水中的硬度盐类在炉内生成水渣,需通过定期排污清出炉外。为使尽可能多的水渣排出炉外,应在不超过0.5― 1.0min的时间内,从沉积区排出足够的炉水,这时定期排污的间隔时间应按生成水渣的量和运行经验确定。一般每班不超过1―2次。为使炉水中的硬度物质尽可能多地生成水渣而不结垢,炉水碱度应控制在大于10mg/L,许多锅炉运行的实践证明,当给水的总碱度超过20mg/L不是很多时,锅炉并没有出现碱腐蚀现象。对于工作压力较低的工业锅炉(1.0MPa以下),锅水中的碳酸根分解成氢氧根的程度较低,只要控制锅水中的pH值不超过12,碱腐蚀的可能性就较小,因此,可以适当放宽锅水总碱度到24mg/L左右这样,可以降低排污率,减少排污热损失,从而达到节约能源的目的。

2、连续排污的自动控制方法

一般工业锅炉都使用软化水作为补给水,溶解于水中的酸,碱,盐等电解质解离成正,负离子,使电解质溶液具有导电能力,其导电能力大小用电导率表示, 单位μs/cm. 锅炉水的电导率与炉水中电解质- 溶解固型物 (TDS) 的含量成比例关系.如将锅炉水样冷却到摄氏25 度并将其碱性中和则锅水的电导率与溶解固形物浓度之比大致为1 0.7 (即1us/cm 相当于0.7mg/l) . 因此炉水的电导率可以直接反映炉水含盐量的多少. 锅炉连续排污的自动控制方法 , 就是通过电导率感应器连续测量炉水的实际电导率, 信号输入到排污控制器与设定值相比较, 如果测量值低于设定值,则保持排污阀关闭. 如果测量值高于设定值则输出信号到执行器打开排污阀进行排污, 直到炉水中溶解固形物(TDS 值)的浓度低于设定值才关闭排污阀.锅炉连续排污的自动控制方法能够在锅炉运行时连续的检测炉水中的溶解固型物(TDS)的浓度, 自动补偿温度对电导率的影响, 在任何工况下都可以使锅炉水的溶解固型物(TDS)的含量控制在水质标准所要求的浓度附近. 既保证了炉水品质合格,有利于锅炉安全稳定的运行, 同时也使锅炉排污量最小,有效减少了排污热损失, 节约燃料, 提高锅炉效率。

3、工业锅炉零排污蒸汽发生技术:

零排污蒸汽发生技术是由北京化工大学研究成功的一项新型工业蒸汽锅炉节水成套技术。该技术利用化学方法,采用系统综合处理的设计,从蒸汽发生的源头上杜绝污染,消除或减少离子交换再生废盐水、溶盐废水、反洗水、冲洗水、连续排污水、定期排污水和污染凝结水等的排放,对蒸汽冷凝水进行回收。通过施加化学药剂抑制凝结水回收系统管道金属腐蚀,消除铁离子对凝结水的污染,实现高热值、高品质的凝结水能够回收至锅炉作为锅炉的补水(在凝结水回收率≥70%的情况下,去掉离子交换器或者尽量减少离子交换器的使用),可明显减少锅炉燃料消耗,减少软化水用量,降低蒸汽生产成本,改善锅炉水质状况。由于锅炉水质状况的改善,还可以大大减少锅炉排污及排污造成的热能损失,提高锅炉效率,使锅炉运行更加安全。零排污蒸汽发生技术使锅炉蒸汽发生系统运行方式由大量排污情况下运行(开环运行)改为封闭循环(闭环)运行。目前北京化工大学研制的支持产品BF-30a锅炉防腐阻垢剂,BF-31T凝结水保护剂,在本地区使用情况很好,与传统运行模式相比达到节水80%,节燃料5%的良好效果。

4 结束语

锅炉排污的热量损失是很大的,通过上面分析可知.排污与节能都密切相关,只有从多方面加以控制,才能控制排污热损失,降低能耗。笔者认为大容量的锅炉采用连续排污的自动控制方法较好,而小型蒸汽锅炉采用零排污蒸汽发生技术,可起到投资少,见效快的效果。

参考文献:

[1] 工业锅炉1992.1

[2] 工业锅炉技术管理手册东北工学院出版社