对工业锅炉节能水处理工艺及其运行模式的分析

文_温兴满 温州市特种设备检测研究院

1 锅炉水处理的重要性与必要性

据中国产业网调查研究显示，随着我国工业化水平的不断提升，工业锅炉呈现出大规模、大数量发展态势。截至2016年上半年，工业锅炉产量已经超过36900蒸发量吨，产量增幅达到8.9%。目前，工业锅炉已经在人们日常生产与生活中得到广泛应用，成为纺织、化工、制药、造纸、船舶、机车等行业产品生产过程中不可或缺的存在。

随着工业锅炉应用重要性的不断提升，工业锅炉质量问题、运行安全问题、节能环保问题愈发凸显，成为新时期工业锅炉生产制造与应用的重点内容。目前，我国工业锅炉普遍存在热效率低、能源消耗量大等问题，主要原因与锅炉热效率低、锅炉水处理不合格存在密切关联。

在对锅炉水质进行检测时发现，许多锅炉存在给水硬度过高、水质pH值偏低、钙与镁离子含量超标等现象。而水处理不合格易导致锅炉结垢，降低了传热性能，致使燃料燃烧不充分，锅炉炉管堵死，造成锅炉壁管破裂、爆炸事故。水处理工艺应用的不科学或不到位，易导致锅炉水盐含量、氧含量超标，盐含量过高使锅炉在运行过程中出现汽水共腾问题，对锅炉管道产生冲击，而氧含量过高使锅炉运行过程中出发腐蚀问题，造成锅炉报废。由此可见，锅炉水处理对锅炉运行质量、安全以及经济存在重要影响作用。

2 工业锅炉节能水处理工艺

2.1 锅外水处理工艺

锅外水处理是根据锅炉用水要求，采用一定的技术与方法（如混凝、沉淀软化、过滤等）对原水进行处理，降低原水中的钙、镁等元素含量，从而预防锅炉腐蚀、结垢问题的产生，提升锅炉给水质量。通常情况下，在锅外水处理中离子交换法（阳离子交换、阴离子交换）、膜法脱盐法等是较为常用的处理工艺。其中，离子交换法属于物理学范畴，主要是指利用离子交换剂中存在的可交换基团，与水中各离子间的离子进行交换，进行交换分离的方法。在离子交换法实际应用过程中，“硬水软化法”与“去离子法”是较为常见的另一种方法。其中硬水软化法通常应用在反渗透工艺之前，通过圆球形树脂，用钠离子将水中的钙离子或镁离子进行交换，降低水质硬度；而去离子法由可分为阳离子交换法与阴离子交换法两种类型，其中阳离子交换法主要是以氢氧根离子作为交换离子，将水中的各种阳离子（如Na+、Ca2+等）进行交换，从而改善锅炉水水质。而阴离子交换法与阳离子交换法的原理基本相同，区别在于阴离子交换法是通过应用阴离子交换树脂实现氢氧根离子与水中各种阴离子进行置换，实现锅炉水水质的改善。

膜法脱盐法主要是指IMT（Integrated Membrane Technology，全膜法水处理技术）在锅炉水处理中的有效应用，IMT以常规水源或者是经过常规处理（过滤、生化处理等）的水为进水，通过将反渗透膜分离技术、超滤膜分离技术、EDI（Electrodeionization，电子除盐技术）膜分离的技术进行有机结合，实现锅炉水的预处理、预脱盐与精脱盐，获取高纯度的锅炉补给水。在膜法脱盐水处理工艺实践应用过程中，膜法脱盐法通过超滤去除水中颗粒相对较大的杂质，有效降低锅炉水的SDI（Silting Density Index，淤泥密度指数）值，使其控制在3以下；膜法脱盐法通过反渗透，在压力作用下进一步去除水中的无机离子（处理效率高达98%）；膜法脱盐法通过EDI，依据电场作用进行水的深度提纯。保证水质能够满足锅炉用水要求。该方法不仅改善了传统点渗析脱盐深度不足问题，也改善了离子交换不连续作业问题，具有广阔的应用前景。当然膜法脱盐法在实践应用中也存在一定的不足之处，如自身膜材质质量问题、设备投入成本问题以及与其他水处理工艺结合应用问题等。需要在不断的研究中进行完善与优化，促进膜法脱盐法的普及。

2.2 锅内加药处理工艺

即按照物理、化学原理，通过在锅炉中适当添加一定药剂进行锅炉补给水、凝结水、返回水等的处理，实现锅炉结垢、腐蚀问题的预防。通常情况下，纯碱处理法（控制锅炉水pH值）、磷酸盐处理法（预防铁垢）、螯合剂处理法（结垢清洗）、聚合物处理法（锅炉结垢、腐蚀预防）是较为典型的加药处理工艺。在应用加药处理工艺时，需根据工业锅炉实际情况与工业锅炉运行要求，进行药剂科学选择，并通过检验质量与性能，制定药剂处理方案。

2.3 其他水处理工艺

通过配置除氧处理工艺、锅炉排污工艺（表面排污、定期排污）、锅炉水垢处理工艺等提升锅炉水处理水平与质量，改善水处理工艺应用存在的不足。通常情况下，以软化水为锅炉补给水的锅炉，在正常运行过程中，其排污率需达到10%以下，而以除盐水作为锅炉补给水的锅炉，在正常运行过程中，其排污率应不高于2%。对此，在进行排污处理时，应有针对性的选择排污处理技术与设备，以满足锅炉安全与稳定运行的需求。

3 工业锅炉节能水处理运行模式

根据工业锅炉运行过程中对水质的要求以及工业锅炉水处理现有工艺，创新原有工业锅炉节能水处理模式，实现节能、减排、环保的理念。同时，依托信息技术、自动控制技术，实现锅炉节能水处理的自动化、智能化发展，改善锅炉节能水处理存在的随意性问题，并在预处理、水处理、水回收处理等作用下，提升工业锅炉水质，维护工业锅炉安全、稳定、高效运行。

该模式在实际运行过程中，需注意以下几点要求：①做好工业锅炉水处理分析工作。即由专业技术工作人员依据有关规定（如《工业锅炉水质》）根据企业实际情况，应用先进、专业的水处理检测与分析技术，协助企业做好原水与锅炉水质量检测工作。在此过程中，为降低水质监测难度，满足水质监测要求，可适当对传统水质监测项目进行精简，将原水（悬浮物检测、pH值检测、溶解氧检测、水硬度检测、水质含铁量）、锅炉水（总碱度、溶解固体物质、pH值、相对碱度、SO2-3检测、PO3-

4检测）六项检测项目精简为“水质硬度”、“pH值”以及“氯根”的检测，从而提升检测质量与能力。②在进行锅炉水处理过程中，应注重自动化管控理念的渗透与应用。依托先进设备与技术，构建锅炉水处理、锅炉排污、锅炉水质量检测一体化自动化管控模式，实现加药、排污的自动化操作，在锅内水处理过程中，对药剂使用效用进行自动检测。在此过程中，可通过自动化控制技术，进行参数控制，构建电导率、pH值、含盐量关联模型，提升水处理的规范性、科学性，增强节能水处理工艺应用质量与效率。

4 结语

工业锅炉节能水处理是提升工业锅炉运行稳定与安全，实现工业节能减排的重要举措，在促进工业生产经济效益与社会效益提升方面具有积极影响作用。本文通过分析工业锅炉节能水处理工艺及其运行模式，旨在对工业锅炉节能水处理技术与方法具有进一步的认识与掌握，保证节能水处理工艺应用的准确性与科学性，维护锅炉稳定、安全、高效运行。