高商牛

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海200540)

Hydro-X水質(zhì)調(diào)節(jié)劑在汽包鍋爐水質(zhì)處理中的應(yīng)用

高商牛

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海200540)

對(duì)Hydro-X鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑的特質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。采用Hydro-X鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替代傳統(tǒng)的爐內(nèi)加投磷酸三鈉及氫氧化鈉進(jìn)行爐內(nèi)水處理，在爐水水質(zhì)和蒸汽品質(zhì)優(yōu)于磷酸鹽水工況處理工藝的同時(shí)，可大幅降低鍋爐排污率，降低鍋爐受熱面結(jié)垢速率。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析印證，認(rèn)為該水質(zhì)調(diào)節(jié)劑具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

汽包鍋爐 水質(zhì)處理 磷酸鹽工況 水質(zhì)調(diào)節(jié)劑 排污率

中國石化上海石油化工股份公司(以下簡(jiǎn)稱上海石化)熱電部是以供熱為主的熱電聯(lián)產(chǎn)單位，共有7臺(tái)高溫、高壓自然循環(huán)汽包鍋爐，鍋爐水處理采用爐外二級(jí)離子交換加爐內(nèi)投加磷酸三鈉及氫氧化鈉的處理工藝，即低硅水經(jīng)陽床、陰床處理后至混床處理，并在爐內(nèi)加投磷酸三鈉及氫氧化鈉。7臺(tái)鍋爐中，7號(hào)鍋爐排污率處在偏高值，在目前國內(nèi)同類鍋爐中，連續(xù)排污率處于中等水平，具有較大的節(jié)能減排潛力。Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑具有獨(dú)特的螯合爐水中二氧化硅及鐵離子的性能，在保證爐水水質(zhì)和蒸汽品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于磷酸鹽工況處理工藝的同時(shí)，可大幅降低鍋爐排污率，降低鍋爐受熱面結(jié)垢速率，達(dá)到節(jié)能減排效果。

2015年8月，上海石化熱電部與上海聚焓能源科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱聚焓公司)合作，以7號(hào)鍋爐水質(zhì)處理作為應(yīng)用研究對(duì)象，采用投加Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替代傳統(tǒng)的磷酸鹽工況處理工藝，試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

1 概況

1.1 二級(jí)離子交換鍋爐給水水處理系統(tǒng)流程

二級(jí)離子交換鍋爐給水水處理的水源為來自上海石化環(huán)保水務(wù)部的工業(yè)水，通過兩根公稱直徑(DN)500 mm的工業(yè)水母管送入低硅水箱，經(jīng)低硅水泵升壓到過濾器后再進(jìn)入陽浮床進(jìn)行陽離子交換，其出水經(jīng)兩根DN400 mm母管送入除碳器，除去二氧化碳后進(jìn)入中間水箱。中間水箱出水由中間水泵升壓后，經(jīng)兩根DN400 mm母管進(jìn)入陰浮床進(jìn)行陰離子交換，其出水作為一級(jí)除鹽水經(jīng)由兩根DN400 mm母管進(jìn)入一級(jí)除鹽水箱。一級(jí)除鹽水箱的出水由一級(jí)除鹽水泵升壓后，經(jīng)兩根DN400 mm母管送入體外再生混床運(yùn)行塔進(jìn)行深度除鹽，其出水作為二級(jí)除鹽水經(jīng)由兩根DN400 mm母管進(jìn)入二級(jí)除鹽水箱。二級(jí)除鹽水箱的出水由二級(jí)除鹽水泵升壓，經(jīng)兩根DN400 mm母管并加氨后送到主廠房，去凝汽器進(jìn)行鼓泡除氧，或去低壓除氧器再經(jīng)高壓除氧器除氧后作為鍋爐補(bǔ)給水。

1.2 爐水加藥系統(tǒng)

為防止鍋爐運(yùn)行中爐水生成鈣鎂水垢并減少水冷壁管腐蝕，通常要向爐水中加入適量磷酸三鈉，這種爐內(nèi)水處理工況被稱為磷酸鹽水工況。該工況己使用80多年，我國絕大部分汽包鍋爐現(xiàn)仍采用這種磷酸鹽水工況運(yùn)行[1]。上海石化熱電部7號(hào)鍋爐爐水處理目前也采用傳統(tǒng)的磷酸三鈉及氫氧化鈉加藥方式，由加藥泵通過加藥管送至鍋爐汽包。

磷酸鹽在水溶液中的溶解度與溫度有關(guān)，在10～120 ℃范圍內(nèi)，溶解度隨水溫的升高逐漸增大，當(dāng)水溫升到120 ℃時(shí)溶解度達(dá)到最大，隨著水溫繼續(xù)升高溶解度急劇下降。高溫高壓鍋爐的爐水溫度達(dá)310 ℃，磷酸鹽的溶解度是很小的。因此，對(duì)于中溫中壓鍋爐，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12145—2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》規(guī)定爐水磷酸根的質(zhì)量濃度5～15 mg/L，而對(duì)于高溫高壓鍋爐該限值則降至2～10 mg/L。然而，即使進(jìn)一步降低磷酸鹽在爐水中的濃度，也無法從根本上解決磷酸鹽水工況帶來的蒸汽帶鹽等問題。

1.3 7號(hào)鍋爐排污現(xiàn)狀

7號(hào)鍋爐為上海鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的SG—620/9.81—M450型高溫高壓、單鍋筒、自然循環(huán)、無中間再熱、戶外型循環(huán)流化床鍋爐，其為熱電配套鍋爐，鍋爐排污率設(shè)計(jì)值原本稍高，根據(jù)近幾年7號(hào)鍋爐的運(yùn)行現(xiàn)狀，鍋爐年平均連續(xù)排污率在2.5%左右,在目前國內(nèi)同類鍋爐中處于中等水平。

2 Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑作用機(jī)理及特質(zhì)

Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑是由多種有效成分混合在一起的高效復(fù)配劑，其主要有效成分有3種，作用機(jī)理及特質(zhì)如下。

(1)耐高溫、高壓的高分子聚合物一：高效聚合物分散劑,可有效分散鹽類(硬垢)和金屬氧化物(腐蝕物)沉淀物；與有效的堿性成分協(xié)同作用，極大地降低了沉淀物和腐蝕物的沉積，同時(shí)更有效地清除沉淀物和腐蝕物的沉積；有效改善系統(tǒng)管道表面的預(yù)膜鈍化效果。

(2)耐高溫、高壓的高分子聚合物二：耐高溫、高壓高效聚合物，為有效的表面活性消泡劑成分，使?fàn)t水在高濃縮倍數(shù)情況下，避免出現(xiàn)汽水共騰和蒸汽攜帶水的現(xiàn)象；高效硅化合物分散劑，能有效地消除爐內(nèi)的硅類沉淀物；有效地使?fàn)t內(nèi)的沉淀物具有流動(dòng)性(避免爐水懸浮物的沉積)。

(3)環(huán)保型堿性成分：有效地調(diào)節(jié)控制爐水的pH，避免鍋爐系統(tǒng)的腐蝕和沉積，能有效地在鍋爐管道系統(tǒng)上形成鈍化膜。調(diào)節(jié)劑中含有特殊磷酸鹽成分，通過對(duì)其測(cè)定，能有效地確定不同藥劑投加量情況下爐水的濃縮倍數(shù)。

3 Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑應(yīng)用試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

(1)采用Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替代現(xiàn)行傳統(tǒng)的磷酸三鈉及氫氧化鈉進(jìn)行爐內(nèi)水處理，在確保水質(zhì)和蒸汽指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，7號(hào)鍋爐平均連續(xù)排污率由前幾年的2.5%降至0.8%以下。

(2)保證飽和蒸汽中的二氧化硅的質(zhì)量濃度控制在國家標(biāo)準(zhǔn)20 mg/m3以內(nèi)，期望值達(dá)到10 mg/m3以內(nèi)。

3.2 試驗(yàn)研究鍋爐工況

加藥試驗(yàn)點(diǎn)位于上海石化熱電部7號(hào)鍋爐內(nèi)；藥劑型號(hào)為Hydro-X106(HT20106)；加藥鍋爐的額定蒸發(fā)量為620 t/h；運(yùn)行蒸發(fā)量為497～606 t/h；額定壓力為9.8 MPa；運(yùn)行壓力為9.4～10.6 MPa。

應(yīng)用試驗(yàn)于2016年8月上旬開始，至8月下旬結(jié)束，共歷時(shí)3周。

3.3 Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑的效果驗(yàn)證及判定方法

3.3.1 驗(yàn)證方式

減少鍋爐排污，降低鍋爐排污損失，此結(jié)果用以下方式進(jìn)行驗(yàn)證：

(1)為了檢驗(yàn)Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑的實(shí)際效果，采用同一鍋爐相同工況下的定期排污和連續(xù)排污的對(duì)比，對(duì)7號(hào)鍋爐加藥前后連續(xù)排污和定期排污情況進(jìn)行比較；

(2)Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑內(nèi)的磷酸根為爐內(nèi)的濃縮倍數(shù)指示劑，在鍋爐給水加藥量一定的前提下，爐水中不同的磷酸根含量代表鍋爐內(nèi)不同的濃縮倍數(shù)；

(3)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的水、汽表加藥前后的記錄進(jìn)行比較。

3.3.2 調(diào)整鍋爐運(yùn)行參數(shù)

調(diào)整鍋爐運(yùn)行參數(shù)，使其達(dá)到最佳運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)；吸附水中的二氧化硅，降低蒸汽中的二氧化硅質(zhì)量濃度。

3.3.3 試驗(yàn)過程異常情況處理

(1)如果出現(xiàn)凝汽器泄漏的現(xiàn)象，則鍋爐給水水質(zhì)會(huì)受到凝結(jié)水的污染，導(dǎo)致硬度和其他相應(yīng)指標(biāo)增大，因而鍋爐需要加大排污量，將爐內(nèi)的不合格水質(zhì)排出鍋爐本體，在此期間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)排除在外。

(2)在初始投加Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑時(shí)，由于爐內(nèi)存在垢類，則在投加調(diào)節(jié)劑后的短時(shí)間內(nèi)，由于調(diào)節(jié)劑的除垢作用，除下的垢類會(huì)以硬度的形式存在于爐水中，經(jīng)過一段時(shí)間的排污，硬度會(huì)逐漸降低，恢復(fù)正常。

(3)如果爐內(nèi)原先已存在腐蝕，那么在初始投加Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑后，爐水內(nèi)的鐵離子會(huì)相應(yīng)增加，經(jīng)過一段時(shí)間的排污后會(huì)逐漸降低直至恢復(fù)正常。

為排除上述第(2)、(3)種情況對(duì)調(diào)節(jié)劑試驗(yàn)效果的影響，故調(diào)節(jié)劑投加第一周認(rèn)定為調(diào)整期，不進(jìn)行效果評(píng)判，第2周開始正式進(jìn)行試驗(yàn)效果數(shù)據(jù)的采集和評(píng)判。

3.4 試驗(yàn)過程及內(nèi)容

試驗(yàn)時(shí)間及內(nèi)容見表1。

表1 試驗(yàn)過程及內(nèi)容

4 Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑應(yīng)用效果分析

7號(hào)鍋爐爐內(nèi)水處理采用投加Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替代現(xiàn)行傳統(tǒng)的磷酸三鈉及氫氧化鈉加藥方式工藝，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該水質(zhì)調(diào)節(jié)劑具有以下效果。

4.1 提高鍋爐爐水的濃縮倍數(shù)，降低鍋爐排污率

(1)由投加調(diào)節(jié)劑前后的鍋爐連續(xù)排污量的變化進(jìn)行評(píng)判(見圖1)。在用Hydro-106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替換磷酸三鈉前，上海石化熱電部7號(hào)鍋爐連續(xù)排污量為10 t/h，鍋爐連續(xù)排污率為1.75%(汽量570 t/h)；爐水處理用Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替換后，7號(hào)鍋爐連續(xù)排污量最低降至2.5 t/h，排污率降至0.43%；在鍋爐負(fù)荷606 t/h穩(wěn)定運(yùn)行期間,鍋爐連續(xù)排污量為4 t/h，排污率約0.66%，排污率降至試驗(yàn)預(yù)期的0.8%以下，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

圖1 7號(hào)爐連續(xù)排污量排污率試驗(yàn)曲線

(2)Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑內(nèi)的磷酸根為爐內(nèi)的濃縮倍數(shù)指示劑，在鍋爐給水加藥量一定的前提下，爐水中不同的磷酸根含量代表著爐水的不同濃縮倍數(shù)。投加了Hydro-X106調(diào)節(jié)劑后，爐水內(nèi)的磷酸根質(zhì)量濃度為5～6 mg/L，爐水相對(duì)應(yīng)的濃縮倍數(shù)為150～180，即鍋爐排污率為0.5%～0.7%。

4.2 提高爐水水質(zhì)和蒸汽品質(zhì)

用Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替代磷酸三鈉及氫氧化鈉后，在保證爐水水質(zhì)和蒸汽品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于磷酸鹽工況處理工藝的同時(shí)，通過逐步調(diào)整水質(zhì)調(diào)節(jié)劑加入量，降低鍋爐排污量至目標(biāo)值后穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)行爐水水質(zhì)和蒸汽品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)，結(jié)果如圖2、3所示。

圖2 7號(hào)鍋爐采用Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑試驗(yàn)時(shí)爐水檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖3 7號(hào)鍋爐采用Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑試驗(yàn)時(shí)飽和蒸汽檢測(cè)數(shù)據(jù)

4.3 有效螯合爐水中二氧化硅

使用江河水質(zhì)，在一定氣候環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致微生物爐內(nèi)產(chǎn)生膠體硅和碳酸腐蝕，Hydro-X106水質(zhì)調(diào)節(jié)劑較好地解決了這類問題(見表2)。

表2 7號(hào)鍋爐爐水及飽和蒸汽二氧化硅檢測(cè)數(shù)據(jù) mg/m3

4.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)試驗(yàn)從8月9日開始至8月21日結(jié)束，歷時(shí)13天，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)算，7號(hào)鍋爐采用Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑年藥劑費(fèi)為149萬元；

(2)減少鍋爐排污量，減少熱能損失，每年節(jié)煤3 660 t，按平均煤價(jià)1 500元/t計(jì)，折合人民幣183萬元；

(3)減少鍋爐給水，年節(jié)約給水泵耗電，折合人民幣18.5萬元。

綜上所述，7號(hào)鍋爐用Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替代磷酸三鈉及氫氧化鈉進(jìn)行爐內(nèi)爐水處理，每年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)52.5萬元。

此外，Hydro-X106的鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑還具有有效螯合爐內(nèi)二氧化硅的特質(zhì)，使蒸汽品質(zhì)更純凈，從而降低鍋爐受熱面結(jié)垢速率，有利于電廠熱力設(shè)備長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。

5 結(jié)語

汽包鍋爐爐水采用添加磷酸三鈉及氫氧化鈉的水處理工藝，存在鍋爐排污率高、蒸汽帶鹽、鍋爐受熱面易結(jié)垢等問題。采用Hydro-X106鍋爐水質(zhì)調(diào)節(jié)劑替代傳統(tǒng)的磷酸鹽及氫氧化鈉進(jìn)行爐水處理工藝后，鍋爐排污率下降效果明顯，同時(shí)可克服磷酸鹽工況存在的缺點(diǎn)，其獨(dú)特的性能是能夠螯合爐水中的二氧化硅及鐵離子，形成沉淀物通過定期排污順利排出鍋爐體外，有效避免鍋爐水冷壁管和汽輪機(jī)葉片上沉結(jié)硅垢,具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1] 林根仙.火電廠磷酸鹽化學(xué)工況的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].工業(yè)水處理，2001，21(8)：11-13.

Application of Hydro-X Water Quality Regulator in Water Quality Treatment of Drum Boiler

Gao Shangniu

(ThermalPowerDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

The characteristics of Hydro-X boiler water quality regulator were introduced in details.The using of Hydro-X boiler water quality regulator for replacing the traditional water treatment process through feeding trisodium phosphate and sodium hydroxide into the furnace could not only realize higher quality of furnace water quality and steam quality,but also significantly reduce the boiler sewage rate,and the boiler heating surface scaling rate.Through comparison and analysis of the experimental data,it is concluded that the water quality regulator has great value of popularization and application.

drum boiler,water treatment,phosphate condition,water quality regulator,sewage rate

2016-10-12。

高商牛，男，1961年出生，1981年畢業(yè)于上海電力學(xué)院熱能動(dòng)力專業(yè)，工程師。曾從事鍋爐水處理運(yùn)行技術(shù)管理工作20余年，現(xiàn)從事管理部科技項(xiàng)目管理工作。

1674-1099 (2016)06-0040-04

TK223.5

A