锅炉水处理技术论文
采用合适的锅炉水处理技术，是有效保证水质及锅炉的平稳运行的重要途径。下面是小编整理了锅炉水处理技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
锅炉水处理技术论文篇一
浅谈新型锅炉水处理技术
摘要：如何保证工业锅炉的平稳高效运行一直是企业日常生产的目标，采用合适的锅炉水处理技术，是有效保证水质及锅炉的平稳运行的重要途径。而传统的锅炉水处理技术，均存在一定的弊端，且安全环保性较差，水资源浪费严重，无法实现节能减排的目标。本文重点讨论新型锅炉水处理技术与传统锅炉水处理技术的原理对比、新技术的性能及案例介绍。
[关键词]新型锅炉水处理技术;全有机技术;安全环保、节能减排
中图分类号：TE08文献标识码： A
工业锅炉、工艺炉等热力系统是工业系统的心脏，高效运行是企业不断创造更大效益的有效途径，而目前这些系统普遍存在资源和能量的巨大浪费问题。如：锅炉设备和管线的腐蚀、结垢问题，锅炉低浓缩倍数运行导致的热量损耗问题等。因此重要的采用先进的技术代替常规的处理方法，即采用新型的处理方法，达到稳定控制给水、炉水和蒸汽品质的目的，同时又能提高浓缩倍数，降低排污，节约能量的浪费，安全环保。
1.国内外水锅炉水处理现状介绍
1.1国内处理现状
①ph调节：使用NH3・H2O，但NH3/CO2分配系数在水和汽相中相差很大，易导致局部浓缩，导致Cu、Zn络合腐蚀;气味大;操作环境恶劣，会对操作人员的建康造成危害;操作存在安全隐患。
②除氧：使用联胺、亚硫酸钠、乙醛肟，有毒，有刺激性气味，部分企业已不再使用。
③汽相缓蚀：未使用，蒸汽及凝结水系统存在腐蚀问题。
④锅水处理：中低压使用磷酸钠处理，高压使用磷酸钠和磷酸氢二钠处理。不利于锅炉浓缩(一般K在10-20倍)，PO43-没有(阈值)效应，是成垢离子，无防腐功能，对锅水的pH缓冲能力有限，生成的盐类，易因夹带进入蒸汽系统，恶化蒸汽品质，导致汽轮机效率下降，停炉频繁，存在严重安全隐患。
1.2国外处理现状
①ph调节：液体有机胺调节，pH控制稳定，自动化操作，不挥发，使用安全方便，无毒，使用量低。
②除氧：改性酰类化合物，无毒，无味，除氧快，效率高。
③汽相缓蚀：使用汽相缓蚀成膜化合物，在金属表面生成抗蚀保护膜。
④锅水处理：中低压使用无磷处理技术，高压使用聚合物平衡处理技术。可以在更高的浓缩倍数(K可达20-50倍)下运行, 抑制锅内垢和沉积物，对锅炉金属有钝化效果，有效消除泡沫，减少炉水气沫夹带，提升蒸汽品质，对硅有良好的增溶性能。锅炉运行周期延长3-5倍。
2.传统锅炉水处理技术
目前，国内大多采用氨水调节锅炉给水ph、联胺进行化学除氧及磷酸三钠来进行炉水结垢腐蚀的控制，但这些工艺均存在一定的弊端。
氨水调节pH是从氨水的化学性质及在给水中的溶解度角度考虑的，而加联胺主要是清除给水的溶解氧。其机理分别是：
NH3+H2O-->NH4++OH-
但从下面氨在水中的pH随温度变化的曲线图可以看出，其受温度的影响很大，实际应用中，
通常除氧器出口与加氨后的除盐水相比pH相差很大，且主要以偏低为主。另外氨水的控制环境恶劣，对员工人身伤害极大。目前，联胺因有毒，其作为除氧剂已基本被限制使用，其它除氧剂一方面效果较差，另一方面无良好的钝化效果，无法从根本上抑制腐蚀的产生。因此，常规方法不能解决各等级压力锅炉面临的腐蚀问题。
常规磷酸盐一般包括：磷酸三钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠，高压锅炉一般使用两种或三种进行组合处理。其机理是：
但自上世纪80年代以后，国内的水处理工艺有了很大进步，给水中的硬度离子(钙、镁)已基本为0，电导率可以控制在5µs/cm以内，高压锅炉给水甚至可以控制在0.3µs/cm以内。因此加入磷酸钠的作用从原来的除去硬度转变为调节pH，磷酸盐加入量开始降低至2～6ppm，但高温状态下其溶解度很小，且极易产生“暂时消失”现象。加入量太少，无法起到调节pH的效果，炉水腐蚀倾向增加，低pH时水中的硅极易产生夹带现象;加入量太大，容易产生苛性物质(氢氧化钠)浓缩。反应式如下：
故炉水常维持一定的碱度，同时控制好钠与磷酸根的比值，一般按下页图控制：Na:PO4=2.5～2.8，控制难度很大，且炉水pH偏低，抗波动能力弱。
其它还包括：
PO43-对水垢的抑制没有低剂量(阈值)效应，故对水垢没有抑制效果，只能生成Ca10(OH)2(PO4)6水渣，且是按化学计量形成的，排污量大，否则炉内难免有磷酸盐的过饱和沉积，增加夹带的趋势;
PO43-本身是成垢基团，在高温高压下无法对锅炉提供有效的钝化防护，因化合的磷酸铁盐是其与腐蚀性离子Fe3+形成的;
生成的盐类，易因夹带进入蒸汽系统中，导致蒸汽系统汽轮机的结垢和管线的腐蚀。表现为蒸汽系统中Na+、SiO2等含量偏高。
对给水带入的Fe3+和SiO2没有分散效果，易导致局部沉积，产生电化学腐蚀。
PO43-对锅水的pH缓冲能力有限，且在锅炉负荷发生变化时易出现磷酸盐的“暂时消失”，导致磷酸钠加入过量;
生成的盐类，易因夹带进入蒸汽系统中，导致蒸汽系统汽轮机的结垢和管线的腐蚀。表现为蒸汽系统中Na+、SiO2等含量偏高。
磷酸盐垢曾在一些锅炉系统的汽轮机叶片和透平上反映的比较突出，表明蒸汽中有磷酸盐垢夹带进入汽轮机系统。日积月累，对汽轮机长期安全、稳定运行造成严重后果。
因此磷酸盐的使用，无法进一步降低锅炉的排污，只会增加能量的消耗，从长远来看，会对装置的长周期运行产生影响，无法满足潜力巨大的锅炉水节能减排目标的实现。
3.新型锅炉水处理技术介绍
3.1新型锅炉水产品介绍
锅炉给水缓蚀技术(锅炉给水pH调节、除氧、蒸汽缓蚀协同处理)和锅炉水处理技术。
3.1.1锅炉给水缓蚀技术
为了解决常规产品处理的不足，使用多功能缓蚀技术处理给水、炉水和蒸汽系统的腐蚀问题，这是一种特殊复合有机产品，能将给水pH稳定控制在8.8～9.3之间，实际pH至10.0也不会产生像氨的局部富集情况，防止酸性水质对系统产生的影响，给水中的溶解氧降至国标规定的范围，免受氧的腐蚀，提供对锅炉给水系统、锅炉水系统和蒸汽凝结水系统的全面保护。产品通过发生下列反应起作用：
(与水分子缔合，提高pH)
(中和酸根离子)
(反应残余的氧)
(将腐蚀产物氧化铁红钝化成磁性四氧化三铁保护膜，起防腐蚀功能)
其中的长链化合物还会在金属基体表面生成单分子保护膜。防止O2、CO2和腐蚀产物对基体金属的侵蚀，从而防止管线和汽轮机腐蚀现象发生。在高温高压下最终产物不含有机酸，只有水、痕量氮气和碱性物质，不会对蒸汽品质产生负面影响。
根据蒸汽和凝结水系统的温度和压力，该产品能提供蒸汽/液体(V/L)的平衡扩散比和pH中和作用。从冷凝液开始到在蒸汽发生系统循环后最终冷凝，低V/L比和高V/L比时胺的结合都会提供对碳酸的保护。可以适用的蒸汽压力达17MPa，温度达593℃。
锅炉给水缓蚀技术的功能及优点
产品可以提高给水、蒸汽和凝汽器系统pH，保护汽轮机免受腐蚀;
具除氧功能，中和热力除氧后剩余的氧，降低氧腐蚀，保障汽轮机安全运行;
是高效的凝结水缓蚀剂，有助于控制凝汽器系统中由CO2引起的腐蚀问题;减少回流凝结水中因金属腐蚀产物的影响导致的炉管损害问题;
具钝化效果，防止除氧后，剩余氧对金属的二次腐蚀;
使用不受温度和剂量范围小幅波动的影响;
有助于保持锅炉内部、蒸汽和凝结水系统清洁，减少铁和铜的夹带对蒸汽系统和汽机的影响;降低凝汽器系统的维护费用;
无闪点，不会产生像联胺那样毒性(致癌)问题;
液体型产品，使用、操作安全方便、无毒。
3.1.2锅炉炉水处理技术
锅炉炉水处理技术通过发生以下反应，螯合、分散无机或金属沉积物，防止结垢，防止铁、铜等在炉管局总沉积导致的电位腐蚀，同时稳定锅水pH，减少管线、阀门腐蚀问题的产生：
通过与铁、铜、硅等发生下列反应，螯合、分散锅水中的硬垢，防止结垢：
沉积物或粘泥按上述反应形成后，被有机聚合物螯合、并分散、调节成没有粘性，可自由流动的形式，能很容易通过锅炉连续排出。铁和铜的氧化物也会被调节成没有粘性，自由流动的形式，不会在锅炉的表面生成硬的沉积垢，防止局部电位腐蚀，有机聚合物通过在金属表面形成钝化层，也会提供腐蚀保护。
其它功能包括：
提高锅水的临界含盐量，降低排污率，节约能源。
防止局部电位腐蚀，通过在金属表面形成钝化层，也会提供腐蚀保护。
对硅有良好的增溶性能，通过稳定锅炉水的pH，提高至10.0，防止硅的夹带现象，减少聚合硅的产生;
对铁有良好的分散性能，控制铁沉积物的产生，防止电位腐蚀;
保持锅炉内部清洁，提高传热效率，对锅炉金属有钝化效果;
有效消除泡沫，减少炉水气沫夹带现象，对汽机无影响，进而提升蒸汽的品质;
液体型产品，无毒、无刺激，使用、操作安全、方便。
3.2新型锅炉水技术经济效益
新型产品的投加，具有如下经济效益：
节能减排的直接经济效益，产品效益比(投入/产出)一般能达到1.3～1.5;
降低阀门及管线的腐蚀，由此节省的劳动力和维护费用;
延长设备运行时间，节省的年停车维护费用、设备更换和维护费用及停工效益损失;
4.新型锅炉水处理技术应用案例介绍
目前，新型锅炉水处理技术已在石油、石化、电力、钢铁等多家企业得到成功应用。现以某石化单位为例，进行案例介绍。
4.1 概述
某事业部催化裂化装置有余热炉、外取热、内取热、油浆和二中蒸汽发生器5个汽包，运行压力为3.6-3.9MPa，总产气量为120t/h左右。锅炉水采用常规的氨水和磷酸盐的处理方式，但给水、炉水及蒸汽指标均控制不稳，系统排污量大，为了提高锅炉水技术水平，改善现有水质数据并实现节能减排的目的，该事业部于2010年开始使用新型锅炉水处理技术。
4.2应用效果
测试项目 应用前 应用后
平均值 合格率 平均值 合格率
锅炉给水 ph 9.54 70.6% 9.0 100%
溶解氧，ug/L 22 82% 7 100%
炉水(外取热) ph 9.90 96.8% 10.2 100%
电导率，us/cm 46.2 214
排污率，% 3.92 0.51
饱和蒸汽(外取热) ph 8.43 8.99 100%
钠，ug/L 11.4 83.9% 7.3 100%
硅，ug/L 7.0 100% 3.5 100%
凝结水 ph 8.26 9.16
铁，ug/L 128.5 22.6
4.3经济效益核算
使用新型锅炉水处理技术后，装置蒸汽、炉水各项技术指标得到稳定控制，合格率大幅提高;汽包排污率降低，浓缩倍数增加。以下仅以排污率的降低，计算经济效益。
按给水量120t/h计，排污率降低3.3%。效益计算方法如下：
A.节能增效收益
减少排污节省的能量以标油计算(吨/h)，如下式：
W=D×B(i´-ib)/Q
式中：
D：锅炉给水量，120t/h
B：下降排污率，3.3%
i´：排污水初始热值，3.8MPa240℃饱和炉水热值，kj/kg(查表得1037.56kj/kg)
ib：排污水温为0.12Mpa，40℃时的热值，kj/kg(查表得167.64kj/kg)
Q：以标油低位发热量计，41828kj/kg
代入上式得：W=120×3.3%×(1037-167)/41828=0.0824吨标油/h，全年运行8000小时计，可节省标油：0.0824×8000=659.2吨/年，以每吨标油2339元计，全年可节省标油费用659×2339/10000=154.2万元/年。
B.节省除盐水经济效益
按给水量120t/年，年运行8000h，除盐水价格11.7元/吨计算：
120×3.3%×8000×11.7=37.1万/年
C.技术成本为：130万元/年
年创造效益为：A+B-C=154.2+37.1-130=61.3万元/年;投入产出比为1.47。
使用新技术处理后，延长了设备运行时间，定排基本不排，连排量大大减少，从而降低了阀门及管线的腐蚀，节省了劳动力和维护费用(此处费用未计)，可以看出，使用新技术处理方案，实现了良好的获得了投资回报。
4.4应用结论
1、锅炉水处理剂使用后，装置锅炉系统保持了良好的安全、平稳运行状态。
2、锅炉给水PH值合格率由加药前的70.6%上升至近100%，合格率得到极大提高，且给水PH值平均在9.0左右，在控制腐蚀的合适范围内，且给水溶解氧由加药前22ppb降低至7ppb，氧腐蚀问题得到有效抑制。
3、蒸汽及凝结水PH均有了一定提高，与此同时，蒸汽及凝结水铁含量较氨水处理阶段相比，分别由此前的26.4ppb、128.5ppb下降至加药后期的4.3ppb、22.6ppb，均有了明显的下降，水汽系统的腐蚀得到了很好控制。
4、锅炉炉水PH得到了稳定的控制，并符合国家标准和石化标准的规定。
5、使用后，在锅炉综合排污率下降的同时，蒸汽品质钠、硅含量较磷酸三钠处理阶段进一步下降，从而消除了锅水浓缩夹带对蒸汽品质的严重影响。
6、锅炉的平稳运行为提高锅炉的浓缩倍数，降低排污提供了条件，从而有助锅炉系统在节能、降耗的状态下运行，为企业创造效益。从最终性效益分析数据可以得出，年创造效益在60万元以上。
参考文献
【1】周本省 工业水处理技术 化学工业出版社，2003