|
|
摘要：介绍了高硬度高碱度水作为锅炉给水的处理方法和工艺，分析比较了反渗透工艺与软化联合脱碱、阴阳床离子交换的明显优势，并探讨了软化+反渗透和反渗透+软化两种工艺路线的差别。对于煤矿用水，采用超滤作为反渗透预处理能极大节省投资，并能保证水质。是一种值得借鉴和推广的处理工艺，也是我国实现水资源可持续利用的有效途径之一。
关键词：高硬度 高碱度 锅炉水处理 软化 反渗透
工业锅炉是我国耗能最多的设备之一，每年消耗的能源约占整个国家能源消耗的三分之一左右。锅炉房水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，是锅炉房科学管理的一个十分重要的环节。锅炉房水处理方式选择不当不仅造成能源的巨大浪费，还将直接影响锅炉的安全可靠运行。尤其对于高硬度高碱度的给水，极其容易结垢，水处理方式不合适一方面可能导致水质不能达标，另一方面会造成非常高的运行成本。
1 水质不合格对锅炉运行的危害
1.1锅炉结垢危害巨大。
（1）降低锅炉热效率，浪费大量燃料。
（2）引起金属过热，强度降低，危及安全。
（3）破坏水循环。当管路完全被水垢堵死后，水循环则完全停止，金属壁温则更高，长期下去就易因过烧发生鼓疱、泄漏、弯曲、甚至爆管等事故。
（4）影响正常生产，增加检修量，耗费大量人力财力。
（5）大大缩短锅炉使用寿命。
1.2碱度过高对锅炉运行的危害
目前，由于工业锅炉用户都比较重视锅炉的防垢工作，因此锅炉给水通过软化处理硬度一般不会超过国家规定的标准，但由于认识不足，锅水的碱度、含盐量、含氧量或排污率往往大大超出国家标准。工业锅炉由于负荷波动范围大，造成锅水浓缩倍率变化频繁，致使锅水碱度不易调控，即使锅炉安监部门需要检查锅水碱度数据，也由于排污频率不固定、排污量不易计量等无法对碱度指标严格把关。 长期以来，苛性脆化 （ 碱脆 ） 被认为是锅炉金属破裂的重要原因，是金属腐蚀的一种特殊形式，其危险性表现在这种腐蚀不容易被发现，它不会形成腐蚀溃疡点，也不会使金属变薄或变形，破裂是突然发生的，往往导致空难性的结果。苛性脆化是锅炉锅筒的胀接部位因局部应力集中和游离碱含量过高产生晶间裂纹时的脆化现象，这种腐蚀发生在金属晶粒的边际上，削弱了金属晶粒间的结合力.使金属所能承受的压力大为降低，其直接原因是必须出现高浓度碱性溶液的情况。 如蒸发受热面结有水垢时，某些离子在水垢下炉水局部浓缩可达正常炉水浓度的上万倍。如果炉水的 pH 值为 10 ，当炉水有游离氢氧化钠时，局部浓缩的结果可使垢下浓缩液的 pH 值达 14 ，在炉水的饱和温度下，受热面管子将产生强烈的碱腐蚀。
2锅炉水处理工艺的选择
2.1低压蒸汽锅炉的水质要求
详见GB1576-2008《工业锅炉水质标准》，对于压力低于1.6Mpa锅炉，主要相关指标见表1
满足锅炉给水要求，降低硬度的有效办法是软化，对于高硬度水（硬度≥6 mmol/L）需要二级软化。要降低锅水的总碱度或相对碱度最好的办法是通过降低锅炉给水碱度来实现。降低碱度的办法是加酸脱气消除水中的碱度。针对以上水质，显然单纯二级软化解决不了问题，需要采用软化联合脱碱工艺，一般流程为氢型离子交换器+脱气塔+二级软化。当然也可以选用电渗析、阴阳床离子交换和反渗透处理工艺。反渗透是一种物理现象，含有盐份的水有一种自然渗透压力，当把含盐水（原水）与纯水用微孔直径为万分之一微米的半透膜隔开时，纯水由于渗透压的作用将透过半透膜而进入原水侧。相反，要是在原水侧施加一高于其本身渗透压的压力，则原水中的分子将透过半透膜而进入纯水侧，但原水中的盐份、细微杂质、有机物等成分却不能进入纯水侧，这就是反渗透。上世纪90 年代， 反渗透水处理技术已在我国得到较多的应用。何立新等对反渗透法淡化煤矿苦咸水进行了研究， 采用模拟的山西某煤矿苦咸水， 研究了芳香族聚酰胺（CAP） 反渗透膜组件对Ca， Mg， Cl ， SO4等离子和硬度的去除特性。这种反渗透膜组件应用于该煤矿苦咸水处理工程， 对溶解总固体（TDS） 去除率为97.9%， 出水水质优于国家饮用水标准。工业性应用表明，反渗透脱盐率可以达到97%以上。可以这么说，反渗透技术是当今最先进和最节能有效的分离技术。利用反渗透膜的分离特性，可以有效地去除溶解盐、胶体、、有机物、细菌、微生物等杂质。具有能耗低，无污染，占地面积小，工艺先进、运行可靠，出水水质稳定，高度集成自控，操作维护简便，运行成本低等优点，而广泛应用于电子高纯水，医药纯化水、化工工艺用水、电力行业锅炉补给水食品饮料用水、苦咸水淡化、中水回用等领域。使用反渗透水可有效去除给水中的溶解性固体，各种溶质离子、水中碱度，大大提高炉水及蒸汽品质，提高锅炉浓缩倍率，减少排污，减少补水量，节约能源。
5结论
（1）对于高硬度高碱度水用于蒸汽锅炉给水，反渗透工艺明显优于电渗析、阴阳床离子交换和二级软化+脱碱联合工艺。
（2）对于高硬度水，阻垢剂+反渗透+软化工艺经济性和可靠性明显优于阻垢剂+软化+反渗透工艺。
（3）用高效反渗透膜阻垢剂代替软化预处理的运行方式具有非常明显的经济效益，值得大力推广。
（4）对于煤矿矿井水，针对低浊度水，盘式过滤+超滤的预处理方式优于混凝沉淀+砂滤+活性炭处理。大力推进煤矿矿井水资源化具有极其广阔的应用前景。
[参考文献]
[1]刘为公等，低压蒸汽锅炉的给水碱度与安全经济运行[J].建筑热能通风空调2009年
[2]冯逸仙. 反渗透水处理[M ]. 北京：化学工业出版社，
[3]王平，国内煤矿矿井水处理技术研究现状[J]. 同煤科技2008 年3 月，第1 期（ 总第115 期）.
[4]何立新， 杨静， 何绪文. 反渗透法淡化煤矿苦咸水实验和应用研究. 煤炭工程， 2006 （ 5） ： 61- 63.
[5]周正立，《反渗透处理应用技术及膜水处理技术》[M]，化学工业出版 ，2005-6-1
作者简介：1.周延宁（1986- ），技术员。2.田永亮（1973- ），技术总监。3.魏希杰（1986- ），机电部副经理。 |
|
发表于 2022-2-27 19:58:25