浅析工业锅炉的排污与热能利用

【摘 要】工业锅炉的排污系统可以说是锅炉系统的重要组成部分之一，对锅炉的热能利用起到至关重要的作用，本文重点介绍工业锅炉的排污计算方法和相关因素分析，并对锅炉的能热利用进行详细分析。

【关键词】工业锅炉；排污；热能利用

1 引言

在人们日常生活和工业生产中，工业锅炉的应用相当广泛，已经涉及到国民经济中的各个方面。工业锅炉的排污系统主要针对锅炉内的水渣的残留物进行排污处理，可以有效降低锅炉内水质中的盐碱成分，使水蒸气额品质得到提高，正确的排污可以有效降低锅炉内部腐蚀以及锅炉结垢的发生，最大情况下保证锅炉的稳定运行。然而，由于人们对锅炉排污认识程度不够，排污方法不得当，锅炉的排污量不够，起不到改善水质的作用，长此以往，锅炉大面积腐蚀或有结垢产生，不但使锅炉的能耗增加，对锅炉的受热情况影响极大，大大降低了锅炉的使用效率，造成极大的浪费。

2 锅炉排污重要性分析

工业锅炉运行中，锅水中的盐类及杂质不断被浓缩和沉积，如果这些物质不能及时从锅水中排出，将会影响蒸汽品质、引起汽水共腾和形成堆积堵塞，所以锅炉排污对保证蒸汽品质及锅炉的安全运行非常重要。由于释放出蒸汽的锅水表层含盐量最高，而沉积的水渣主要集中在锅壳（筒）、集箱底部。因而分别在锅水表层和锅壳（筒）、集箱底部布置排污口，即分别通过表面排污和底部排污，以有效降低锅水含盐量和排出沉积物。锅炉排污非常必要，而排污又必然造成热量损失，如何处理好这对矛盾呢？

首先来分析锅炉排污热损失的关联性因素。锅炉排污热损失可表示为：

Q=D×P×（hp- hb） （1- 1）

式中：Q—锅炉排污热损失，KJ；D—锅炉运行蒸发量，kg；P—锅炉的排污率，即排污量与蒸发量之比，%；hp—锅炉排污水的焓值，kJ/kg；hb—锅炉补给水的焓值，kJ/kg；

上式中，锅炉运行蒸发量与用汽负荷有关，在特定的锅炉供水条件下，补给水的焓值可认为恒定不变。因此，锅炉排污热损失和排污率成正比，同排污水的焓值正相关。

3 锅炉排污率分析

根据锅炉运行实际情况，其排污热损失主要来自表面排污，而表面排污量以保持锅炉标准为原则，主要受锅水含盐量影响。以含盐量平衡关系可列式为：

DbRb+DhRh=DpRg+DRq（1- 2）

式中 D—锅炉蒸发量，t/h；Db—锅炉的补给水量，t/h；Dh—锅炉凝结水回用量，t/h；Dp—锅炉的排污水量，t/h；Rg—锅水允许的含盐量，mg/L；Rq—蒸汽带走的含盐量，mg/kg；Rb—锅炉补给水的含盐量，mg/L；Rh—锅炉回用凝结水的含盐量，mg/kg。因蒸汽及凝结水中的含盐量相等，且与补给水中的含盐量相比可以忽略不计。由于锅炉补给水量Db等于凝结水损失量αD与排污损失量Dp之和，则（1- 2） 式可写为：

（αD+Dp） Rb= DpRg（1- 3）

式中α—凝结水损失率，即凝结水损失量与蒸发量之比；因此，以含盐量计算的排污率P可用下式计算P=[αRb/ （Rg- Rb） ]×100% （1- 4）

（1- 4）式又可演化为P=[α/（Rg/Rb- 1）]×100% （1- 5）

锅水允许的含盐量在一定条件下可作为恒定值，根据 （1- 5）式，锅炉理论上的排污率与凝结水损失率成正比，与锅炉补给水的含盐量正相关。

4 工业锅炉排污热能的利用

4.1 工业锅炉的排污率

排污率通常指，锅筒锅炉运行中排出含较多盐类、沉渣的锅水量与锅炉蒸发量的比值；简单地说，就是锅炉连续排污流量与实际蒸发量的比值；常用百分数来表示。锅炉连续排污的水流量称排污量。锅炉排污率一般占给水量的 5～10%，排污率是由给水碱度、硬度以及锅水碱度控制值计算确定。当锅水盐浓度较低时，排污率通常控制在4～5%对1台在用SHL10-1.27-AIII锅炉满负荷运行时的连续排污流量进行监测，测得流量为0.557t/h，该锅炉工作压力为0.8MPa。饱和温度174.5℃，排污热损失每小时约为40×104kJ，相当于31kg

原煤的热值。由此可见，排污水的热损失是显而易见的。

4.2 定期清洗锅炉的必要性

保持锅炉受热面清洁是确保锅炉高热效率的前提之一。锅炉经过长时间运行，不可避免的出现了水垢、锈蚀问题，锅炉形成水垢的主要原因是给水中带有硬度成份，经过高温、高压的不断蒸发浓缩以后，在炉内发生一系列的物理、化学反应，最终在受热面上形成坚硬、致密的水垢。水垢是锅炉的“百害之首”，是引起锅炉事故降低效率的主要原因，对于工业锅炉，当水垢厚度达到1mm及以上或受热面严重锈蚀时，应进行除垢。直流和贯流锅炉出现排烟温度升高或出力下降时应进行除垢。工业锅炉清除受热面1mm的水垢可提高锅炉效率3～5%。工业锅炉除垢的方式有酸洗除垢、碱煮除垢和运行除垢三种方式，其中酸洗除垢的效果最好。碱煮除垢等因水垢类型的不同而异，碱煮完毕还要及时清除锅内脱落的水垢，以防止因脱落的水垢堵塞或淤积在受热面，而发生过热烧损。在运行除垢可以避免停机的麻烦，但时间较长，成本和运行控制要求相对较高。在运行除垢时，锅水水质必须要符合GB/T1576的规定，而且要科学控制加药量、排污率和锅炉负荷，防止除垢药剂被蒸汽携带而影响蒸汽质量。

4.3 利用热水锅炉的补给水或对蓄热池充热

宜选用容量和燃烧设备相同的锅炉，当出现在一锅炉房内或附近处，使用不同容量或不同类型、不同蒸汽参数或不同用途的锅炉时，因水处理方法不同或对水质要求不一，可将中压或容量大、水质要求高的锅炉排污水用于低压小型锅炉；亦可将水质标准要求高，控制严格的带过热器的水管锅炉的排污，用于水质要求较宽的小型水管或火管锅炉。这样做，可以提高小型锅炉的给水焓值，例如给水温度每提高6℃即可节省1%燃料。当蒸汽及热水锅炉同时存在时，可将蒸汽锅炉所具有高碱度无硬度的高温排污水，作为热水锅炉的补给水。或者当蒸汽锅炉兼供换热器向外供热时，亦可将定期或已调整好的连续排污水直接排入蓄热池内，使其“充热”。由于蓄热池较大，水温容易控制，可以保持在60～80℃之间，用于取暖。经沉淀后和生活用水混合后，化验分析得到各项指标均在浴洗水的使用范围之内，所以还可以用于洗浴。当排污沉渣多时，可增开其除污器的排放次数。由于排污水本身碱度高无有害气体，故被蓄热器或低压蒸汽锅炉或热水锅炉利用后，不仅节能节水效果明显，同时又能提高补给水的pH值，这样有益于锅炉及管道内壁的防腐、防垢。

4.4 利用排污膨胀器回收热能

锅炉排污水均匀地引至定期或连续排污膨胀器，由于锅水从锅炉中的压力值下降到0.12～0.2MPa，排污水便有一部分变为二次蒸汽，排经过上部百页窗式的汽水分离器进行汽水分离后，再经顶部的出口引进除氧器，用它来加热除氧器中的给水或直接引入给水箱内提高给水焓值。因给水温度愈高，其溶解的有害气体（CO：H：S等）愈容易被分离而逸出，从而有利于金属的防蚀。也可以引入软化水箱加热锅炉给水。而膨胀器中热水再经过表面热交换器，加热冷水，大部分热量会得到回收利用。

结语

控制过量排污是锅炉节能降耗的一个环节，只有降低排污率，才能减少燃料浪费。合理排污不仅可以调节控制锅炉水质，防止锅炉结垢或腐蚀，而且是提高锅炉热效率的一项有效措施。

参考文献：

[1]王才卓.浅谈工业锅炉水质对锅炉的影响及防护措施[J].科技资讯.2011（06）.

[2]彭韶明.浅析工业锅炉节能降耗[J].民营科技.2009（08）

[3]蔡祖明.工业锅炉水质要求及处理方法[J].科技致富向导.2011（20）.

[4]林兆安，姜晓东.浅谈工业锅炉能耗问题及其节能方式[J].广东科技，2011（16）.

[5]林宗虎.我国工业锅炉的发展趋向[J].世界科技研究与发展，2000 （04）.

[6]李茂东，杜玉辉，赵军明.工业锅炉除垢技术现状与展望[J].清洗世界，2006（11）.

作者简介：

于鹏（1977—），男，辽宁大连人，助理工程师，大学，主要从事热力工程设计，热能方面的研究工作。