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工业锅炉是工厂运行的重要热能动力设备。据统计资料显示,我国工业锅炉装机总量长期保持在55万台左右,燃煤消耗近6亿t。但鉴于我国工业锅炉量大面广容量小的现状,运行效率普遍较低,由此造成的能源浪费高达6 000万t燃煤每年。由此,工业锅炉技术改造被列为“十一五重点节能工程”的首位。水是锅炉热传导的重要介质,因而工业锅炉水处理在保障锅炉高效、经济、安全、运行中具有重要地位,笔者仅结合水处理原理、冷凝水、补给水以及结垢热阻等方面,通过本文对工业锅炉水处理对锅炉能效的影响这一问题作一些探讨研究。
1 工业锅炉水处理对锅炉能效的影响因素
1.1 工业锅炉水处理原理因素
当前我国工业锅炉水处理可分为锅外水、锅内水处理两个环节,二者的目的均是防止锅炉的腐蚀、结垢。锅外水重点在于水的软化,以物理、化学及电化学处理方法去除原水中存在的钙、氧、镁硬度盐等杂质;而锅内水则以工业药剂添加为主要处理手段。作为锅炉水处理关键性环节的锅外水处理包含3个部分,其中,预处理、除氧处理的应用较少,效果不尽理想,而软化处理所采用的钠离子交换法在阴离子HCO3-的去除上难以完成预期目标,水的碱度不能有效降低。
1.2 水质对锅炉能效的关键性影响
水处理不当造成的水质问题往往会引发锅炉结垢、腐蚀以及排污率增大等现象,导致锅炉热效率下降,而锅炉热效率每个百分点的下降都会增加1.2~1.5的能耗。GB/T 1576-2008《工业锅炉水质》即针对于此提出了锅炉水质新标准。
首先,结垢对锅炉能效的影响。锅炉结垢可分为硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐水垢以及混合水垢,其导热性能相较于普通锅炉钢,仅为后者的1/20~1/240。由傅立叶公式推导可知,结垢会极大降低锅炉传热性能,使燃烧热量为排烟所带走,造成锅炉出力、蒸汽品质的下降,通常而言,1mm结垢会造成3%~5%的燃煤损失;其次,锅炉排污率的影响。如前文对水处理原理的分析,目前软化处理中采用的钠离子交换法无法完成除碱目标,为保障受压元件免受腐蚀,工业锅炉需通过排污及锅内水处理加以控制,确保原水碱度达标。因此,我国工业锅炉排污率长期保持在10%~20%之间,而排污率每增长1%,就会造成燃料损耗增长0.3%~1%,锅炉能效严重受限;再次,汽水共腾造成的蒸汽含盐量上升也会造成设备损害及锅炉能耗的增加。
1.3 热力除氧效率偏低造成的热量损耗
受工艺技术的影响,容量较大的工业锅炉通常需要安装热力除氧器。其应用普遍存在这些问题:第一,大量蒸汽的耗费降低了锅炉热量的有效利用率;第二,锅炉给水温度与省煤器平均水温的温差增大,致使排烟热损失的增加。
2 基于锅炉水处理的能效改进措施
鉴于我国目前所推行的“绿色经济”模式与能源紧张形式,从锅炉水处理方面进行节能减耗的技术改造,无疑将从每年6 000万t燃煤的损耗中节约大量能源及资金,投入企业再生产过程。
第一,以反渗透水处理技术取代现有的钠离子交换法水处理技术。这一技术原理是通过将纯水与盐水的过滤、隔离,利用半透膜阻止盐类通过的特性,在继续去除钙、镁硬度盐的同时有效除盐。据相关实验数据显示,该技术对原水中的钙、镁、铁、氯、四氧化硫等离子的脱除率高达95%以上,经过二级反渗透处理的原水水质在硬度、电导率以及二氧化硅含量上均可达到锅炉无垢运行的标准,降低燃煤能耗及锅炉排污率,在化学药剂与再生水的费用上也进一步做到了成本控制。
第二,锅炉水处理设备设施的安装验收应与特种设备监察、检测机构密切合作,强化水处理工作的制度性、规范性,督促中小企业在锅炉运行上及早进行技术革新,实现高效、经济的运行。
三,尽量实现锅炉冷凝水与排污水的再回收利用。通过设置定期或连续排污膨胀器,向除氧器、换热器进行预热给水,并尽量对如烘筒、烘箱等设备的冷凝水进行再利用,回收热能。
第四,就现有设备设施的利用而言,企业应进一步加强锅内水处理环节的认识与精力投入,落实岗位责任制,配备持有水处理操作证的专兼职人员,提高司炉工作业技术及水处理作业意识,减少工作随意性,规范作业环节,合理排污,科学投药,在锅内、锅外水处理环节上科学配置,确保水质达标。
第五,选择适当形式对锅炉结垢作定期清理。当工业锅炉受热面出现锈蚀或结垢厚度超过1mm时,应及时去垢以保证能源热量的充分利用及设备的完好性。通常来说,可采用酸洗除垢或碱煮加酸洗的方式进行除垢作业。
3 结论
工业锅炉水处理对锅炉能耗的影响极为明显,针对水处理环节的节能降耗是一项系统工程。笔者以为,这一改造应与锅炉的整体技术革新相配合,通过对节能潜力的详细分析,制定具有针对性的措施,实现节能效果的最优化。 |
