劉夫瑞 王濤 朱莉

摘 要：煤制氫工藝中變換反應是放熱反應，大量余熱通過廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽，減少能源的浪費。從本部門22臺廢熱鍋爐系統(tǒng)參數(shù)、余熱鍋爐中常見的問題、鍋爐內(nèi)部處理方案（三劑”特點原理，化學機理，及對比）、結(jié)合生產(chǎn)中水質(zhì)分析及趨勢、得出結(jié)論。

關鍵詞：簡介;廢熱鍋爐;常見問題;新型藥劑;使用后對比;結(jié)論

我公司煤制氫以煤為原料，采用多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)，水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓進入氣化爐后在6.5MPa（g）1320℃左右的條件下與空分來的高壓氧氣發(fā)生劇烈的氣化反應，生成以CO、CO2、H2為主的粗煤氣，激冷和洗滌后，粗煤氣除去了灰渣，進入變換工段。變換采用耐硫變換，包括2套制氫變換，1套甲醇變換，1套熱回收2套燃料氣變換，制氫變換中CO最大限度的轉(zhuǎn)化為H2;甲醇變換中調(diào)節(jié)CO、H2至甲醇合成要求的比例（氫碳比約為2.05）;未變換氣系統(tǒng)直接進行熱量回收。燃料氣變換后工藝氣發(fā)生合成反應生成甲烷送往燃料氣管網(wǎng)。我廠的煤制氫工藝中共22臺東方鍋爐廠生產(chǎn)的U形管臥式廢熱鍋爐，副產(chǎn)壓力為9.8MPa（A）、3.6MPa（A）、2.5MPa（A）、1.2MPa（A）、0.6MPa（A）5種等級蒸汽送管網(wǎng)。

1 余熱鍋爐中常見的問題

水，作為生產(chǎn)蒸汽的原料，含有大量的各種各樣雜質(zhì)。鍋爐系統(tǒng)中的水含有的雜質(zhì)可分為以下三種：溶解固體、溶解氣體、懸浮物。

鍋爐給水中的雜質(zhì)會產(chǎn)生的問題主要有以下方面：垢/沉積物、腐蝕。

1.1 垢/沉積物

蒸發(fā)會使雜質(zhì)在鍋爐內(nèi)濃縮，雜質(zhì)就會在傳熱面沉積，懸浮物會在金屬表面沉積并在穩(wěn)定的作用下變硬。沉積物會在爐管表面形成熱的絕緣層，此絕緣層會阻止爐水和爐管間的熱交換。爐管的過熱將導致爆管，同時增加能源的消耗。

1.2 腐蝕

腐蝕是一種鍋爐金屬回復到其礦石狀態(tài)的反應。例如：來鐵，在腐蝕后就形成了氧化鐵。

鍋爐系統(tǒng)的腐蝕主要由以下幾方面原因?qū)е拢?/p>

鍋爐給水中的氧促使鍋爐中的金屬--鐵腐蝕形成氧化物。此為氧化--還原反應。高溫和二氧化碳的存在會促進這種腐蝕反應，表現(xiàn)為氧的點蝕。

鍋爐給水中的碳酸鹽在鍋爐中分解成二氧化碳，溶解于水中后形成強腐蝕性碳酸，對鍋爐造成酸性腐蝕。高溫和氧的存在會促進二氧化碳的酸性腐蝕。

低pH水，例如從不合適的中和酸來--清洗鍋爐時漏進鍋爐的酸會導致鍋爐金屬的酸性腐蝕。

2 鍋爐內(nèi)部處理方案

根據(jù)公司水質(zhì)數(shù)據(jù)，納爾科公司推薦由三種藥劑組成的控制鍋爐系統(tǒng)中的腐蝕、結(jié)垢處理方案，并成功地得到驗證的鍋爐處理理念包含以下內(nèi)容：

①用合適的冷凝水中和胺和除氧方案從源頭上控制對鐵和銅的腐蝕;②控制可能引發(fā)的爐管破裂從而造成費用昂貴的維修的腐蝕的速度;③防止引發(fā)蒸汽純度低，過熱器和渦輪上積垢以及其他問題的泡沫現(xiàn)象。

2.1 鍋爐進水除氧--納爾科Elimin-ox

鍋爐進水中的少量溶解氧是造成鍋爐系統(tǒng)腐蝕的主要原因之一。腐蝕產(chǎn)物如果被攜帶進入鍋爐，便會沉積在鍋爐的表面，導致傳熱效率降低，因此添加除氧劑是消除鍋爐進水中殘余溶解氧的必要手段。傳統(tǒng)上，氧腐蝕抑制劑效果的好壞只是用其除氧的能力衡量。然而新型全揮發(fā)、非固型除氧劑在高含氧量時，在除氧之外，還會鈍化金屬表面。

納爾科Eliminox方案特點：Elimin-ox是一種有機緩蝕劑。它是納爾科的專利產(chǎn)品。本品采用Eliminox（一種快速除氧劑）作為活性成分。與其他化學除氧劑不同的是基于標準毒性測試，Eliminox處理過程較為安全，不會引發(fā)象聯(lián)胺一樣嚴重搬運，處理過程中產(chǎn)生嚴重問題。

Eliminox的化學機理：Elimin-ox+2O2→2N2+3H2O+CO2

不需轉(zhuǎn)變?yōu)槁?lián)胺。因此，Eliminox比聯(lián)胺與氧反應的速度快。

2.2 爐內(nèi)處理劑方案-N22310

常規(guī)磷控制方案的原理是：通過投加含磷藥劑將爐內(nèi)的鈣、鎂離子結(jié)合成磷酸鹽松軟狀水渣，再通過排污排出系統(tǒng)。根據(jù)提供的水質(zhì)，無硬度含量，投加含磷藥劑沒有實質(zhì)性作用，并且無法控制鐵垢沉積。

常規(guī)磷控制方案不足：產(chǎn)生的松軟狀水渣，雖然大部分可以通過排污去除，但是必然會有一部分沉積在一些流速較低的拐點、不光澤表面、死角等位置，成為潛在的危險因素。同時，在高熱負荷情況下，易出現(xiàn)磷酸鹽“暫時消失”現(xiàn)象，此種現(xiàn)象的危害，不僅是沉淀析出影響傳熱，引起超溫，加劇管壁結(jié)垢與腐蝕，而且會使爐壁表面產(chǎn)生游離NaOH，造成局部堿度過高引起金屬管壁的堿腐蝕。

N22310方案的原理是：通過投加不含磷的全有機復配爐內(nèi)處理劑，增加鈣、鎂離子等成垢離子的溶解度，以達到在不生成垢物的情況下，通過排污降低成垢離子的含量達到控制結(jié)垢的效果。納爾科選用的該種爐內(nèi)處理劑，即使在沒有硬度離子存在的情況下，也可以用來控制硅酸鹽、鐵沉積物的生成。

N22310方案優(yōu)點：納爾科公司選用的方案將不會存在這種沉積的隱患，因為，該種爐內(nèi)處理并不生成不溶性物質(zhì)，處理會更加清潔。同時，該種藥劑的投加不會對爐水提供電導率，這樣爐水的濃縮倍數(shù)在相同的的電導率控制排污時可做的更高，節(jié)省水和能源。N22310為全有機（All-polymer）處理方案，不含螯合劑或磷，為全聚合物，對鈣鎂離子使其保持溶解，對鐵和其他雜質(zhì)起到分散效果，對鍋爐本體無侵蝕性。

2.3 中和胺型冷凝水緩蝕性--納爾科1800

冷凝水系統(tǒng)中整個鍋爐系統(tǒng)中不可或缺的一部分。為了使系統(tǒng)有效運轉(zhuǎn)并免受流動的腐蝕產(chǎn)物的影響，冷凝水系統(tǒng)必須要加以良好控制，否則會產(chǎn)生腐蝕，鐵和銅的腐蝕產(chǎn)物又會回到鍋爐在高受熱部位沉積，從而造成系統(tǒng)效率降低，直至破管發(fā)生。

通過使用納爾科公司新型三劑后，取樣一月后各分析數(shù)據(jù)見下圖。

3 結(jié)論

通過采用納爾科公司新型三劑煤制氫部22臺廢鍋系統(tǒng)整體上運行狀態(tài)穩(wěn)定，水質(zhì)指標未出現(xiàn)異常，凝液pH、溶解氧等數(shù)據(jù)均沒有異常波動，合格率100%，全部滿足國標要求。

①廢熱鍋爐內(nèi)的電導率（Cond.）控制為≤100μs/cm，鐵離子（Fe3+）控制為≤1mg/L，濁度（Turb.）控制為≤20NTU。以上指標要定時取樣分析以便對加藥的計量泵進行加減行程;②控制適合的鍋爐水的pH值控制為8.5～9.5;③傳統(tǒng)磷酸鹽藥劑不易儲存，而且未使用完的磷酸鹽易受潮;④新型納爾科藥劑改變了傳統(tǒng)的藥劑觀念，它是一種不含磷的全有機復配爐內(nèi)處理劑，更為環(huán)保，更易儲存。