工業(yè)鍋爐冷凝水回收凈化技術(shù)研究

節(jié)約能源是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，已成為我國一項(xiàng)基本國策。國家發(fā)改委發(fā)布的節(jié)能中長期專項(xiàng)規(guī)劃中，已將燃煤工業(yè)鍋爐改造列為“十一五”十大重點(diǎn)節(jié)能改造工程之首，并制定了工程示范實(shí)施方案，要求2010年通過技術(shù)改造和建立科學(xué)的管理和運(yùn)行機(jī)制，將燃煤工業(yè)鍋爐運(yùn)行效率提高到70%當(dāng)前，我國工業(yè)鍋爐能耗方面主要存在設(shè)備結(jié)構(gòu)陳舊、自動化控制水平低，燃煤質(zhì)量差、能耗管理水平低、水質(zhì)管理力度不夠、能量回收利用率不高、輔機(jī)、控制系統(tǒng)設(shè)備效率偏低、節(jié)能產(chǎn)品市場混亂、司爐人員經(jīng)濟(jì)運(yùn)行操作水平偏低等問題，每年約多耗1/3的燃料。燃料浪費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)能潛力十分巨大。由于使用鍋爐蒸汽的企業(yè)眾多，涉及行業(yè)范圍極廣，各單位的管理水平、技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)規(guī)模相差很大，導(dǎo)致蒸汽利用效率和冷凝水回收率普遍很低。初步估算表明，我國蒸汽供熱系統(tǒng)的節(jié)能潛力約為8000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

　　1工業(yè)鍋爐冷凝水節(jié)能凈化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀目前，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)鍋爐冷凝水節(jié)能凈化技術(shù)應(yīng)用存在以下四種情況：一是鍋爐設(shè)計時，沒有考慮設(shè)計蒸汽冷凝水回收裝置；二是蒸汽冷凝水回收裝置會增加設(shè)備一次性投入，業(yè)主不愿意；三是有回收裝置的，但因沒有采取相應(yīng)的水質(zhì)凈化措施，導(dǎo)致冷凝水鐵含量在4~10mg/L之間，無法回收利用；四是不能充分合理地利用高溫冷凝水，無法克服嚴(yán)重的氣蝕問題。有的開放式冷凝水回收泵常因汽蝕發(fā)生而不能使用，熱損失達(dá)20%以上。即使勉強(qiáng)用開放式方法回收，閃蒸降溫的損失也十分嚴(yán)重。

　　近年來冷凝水的閉式回收技術(shù)得到了越來越多的重視，相關(guān)的產(chǎn)品和設(shè)備不斷涌現(xiàn)，但從整體來看，回收技術(shù)仍處于初級的分散發(fā)展的階段，尤其對水質(zhì)凈化和防腐的研究很少，更未見有全面的系統(tǒng)性應(yīng)用報道。廣州地區(qū)5000多臺工業(yè)鍋爐中，具備成熟的冷凝水回收條件的鍋爐約占2/3，但到目前為止采用了完善的冷凝水回收凈化技術(shù)的幾乎沒有，冷凝水回收市場潛力巨大。

　　2工業(yè)鍋爐冷凝水節(jié)能凈化技術(shù)的節(jié)能原理蒸汽的熱能由顯熱和潛熱兩部分組成，通常用汽設(shè)備只利用蒸汽的潛熱和少量的顯熱，釋放潛熱和少量的顯熱后的蒸汽還原成高溫的冷凝水，冷凝水是飽和的高溫軟化水，其熱能價值占蒸汽熱能價值的25%左右，而且也是潔凈的蒸餾水，適合重新作為鍋爐給水。工業(yè)鍋爐冷凝水回收是提高鍋爐熱效率、降低能耗的一個重要途徑之一。蒸汽在各用汽設(shè)備中放出汽化潛熱后，變?yōu)榻�乎同溫同壓下的飽和冷凝水，冷凝水所具有的熱量可達(dá)蒸汽全熱量的20%~30%，且壓力、溫度越高，冷凝水具有的熱量就越多，占蒸汽總熱量的比例也就越大。

　　3工業(yè)鍋爐冷凝水節(jié)能凈化技術(shù)研究針對上述四種應(yīng)用情況，擬通過研究、開發(fā)密閉式冷凝水回收一體化裝置，集熱量回收、水質(zhì)凈化和系統(tǒng)防腐于一體，使得經(jīng)過此裝置處理后的冷凝水，不僅熱量得到了很好的利用，而且水質(zhì)達(dá)到GB/T1576 -2008工業(yè)鍋爐水質(zhì)的要求，可直接作為給水輸送進(jìn)入鍋爐，消除目前一些冷凝水回收裝置在節(jié)能的同時增加鍋爐的結(jié)垢速率和帶入鍋爐腐蝕性雜質(zhì)的問題，從根本上解決工業(yè)鍋爐冷凝水回收存在的問題，達(dá)到降低鍋爐能耗的目的。

　　3.1工業(yè)鍋爐冷凝水回收系統(tǒng)的腐蝕類型理論上，冷凝水是純凈的蒸餾水，最適合重新作為工業(yè)鍋爐給水。但是由于工業(yè)鍋爐的給水是軟化水，而且除氧工藝不完善，導(dǎo)致了工業(yè)鍋爐蒸汽冷凝水pH值偏低、氧含量偏高，從而導(dǎo)致氧腐蝕和酸腐蝕嚴(yán)重，這是冷凝水污染程度大小的主要原因。此外，換熱設(shè)備頻繁的蒸汽供停，產(chǎn)生熱應(yīng)力拉伸而導(dǎo)致設(shè)備泄漏以及回收管網(wǎng)的不嚴(yán)密，造成混入不純物質(zhì)或不凝氣也導(dǎo)致冷凝水雜質(zhì)含量偏高，污染嚴(yán)重。

　　3.2工業(yè)鍋爐冷凝水回收系統(tǒng)的防腐因此，只有采取良好防腐措施以消除目前一些冷凝水回收裝置在節(jié)能的同時但增加鍋爐的結(jié)垢速率和帶入鍋爐腐蝕性雜質(zhì)的問題，才能真正達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保的目的。

　　本系統(tǒng)防腐的關(guān)鍵在于冷凝水回收凈化的過程始終在閉式系統(tǒng)中進(jìn)行，不與空氣接觸，而且回收過程水質(zhì)得到凈化，系統(tǒng)得到防腐，因而要依據(jù)科學(xué)的理論進(jìn)行回收系統(tǒng)的合理設(shè)計和研究選擇合適的凈化防腐技術(shù)。同時，作為一項(xiàng)完整的系統(tǒng)工程，冷凝水閉式回收凈化系統(tǒng)不僅需要有能力解決水擊、泵汽蝕、高低壓共網(wǎng)、水質(zhì)保證等問題的專有回收設(shè)備，還需要鍋爐、熱設(shè)備、疏水裝置、收集裝置、管網(wǎng)、水處理裝置、控制系統(tǒng)等各環(huán)節(jié)的有效匹配，才能最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)的效率和優(yōu)勢。

　　基于上述內(nèi)容，整個研究分為三個步驟：一是設(shè)計整個回收凈化裝置；二是凈化回收凈化裝置制造和初步試驗(yàn)；三是凈化回收凈化裝置現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)。

　　3.3回收凈化裝置的基本構(gòu)成和技術(shù)性能指標(biāo)3.3.1裝置主要部件裝置主要包括：儲存裝置、驅(qū)動裝置、加速裝置和水質(zhì)凈化裝置。儲存裝置，是由相互連通的真空罐及儲存罐組成。驅(qū)動裝置包含吸入管路，作用是由馬達(dá)驅(qū)動泵將儲存裝置內(nèi)的冷凝水經(jīng)由射流頭流入泵，包含回流管路，作用是將前述經(jīng)由泵流出的一部分冷凝水導(dǎo)回射流頭內(nèi)。加速裝置中包含有噴射器，噴射器的一端與前述儲存裝置的真空管連接，另一端與導(dǎo)管連接，用噴射器使冷凝水產(chǎn)生高速水流回流入前述的儲存罐內(nèi)時使加速裝置產(chǎn)生吸力，吸取真空罐內(nèi)的冷凝水進(jìn)入儲存罐內(nèi)，且當(dāng)儲存罐內(nèi)的冷凝水到達(dá)一定量時，利用液位控制器關(guān)閉進(jìn)入噴射器的水流，將經(jīng)由驅(qū)動裝置流出的冷凝水轉(zhuǎn)而導(dǎo)向回收系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)行回收利用。

　　3.3.2裝置安裝系統(tǒng)圖該回收凈化裝置在鍋爐蒸汽系統(tǒng)的安裝示意圖如下所示。

　　間收用汽設(shè)備ft-密閉式鍋爐冷凝水回收凈化裝置在鍋爐系統(tǒng)安裝示意。3.3裝置除鐵和調(diào)節(jié)水質(zhì)效杲在某鍋爐使用單位現(xiàn)場對裝置的凈化除鐵效果進(jìn)行了試驗(yàn)，具體情況如下。該鍋爐為10噸臥式燃油鍋爐（型號WNS10要用于系統(tǒng)加熱，冷凝后由于系統(tǒng)管路腐蝕，鐵含量高達(dá)8.64mg/L以上而無法回收。安裝該裝置后，鐵含量變化曲線如下所示。

　　結(jié)水鐵雜變化曲線鐵含量變化曲線本研究的過濾除鐵采用微孔布袋過濾技術(shù)。

　　該技術(shù)集磁力過濾和微孔過濾為一體，進(jìn)水首先經(jīng)過由磁力棒組成的磁力場，冷凝水中的具有磁性的鐵的腐蝕產(chǎn)物被磁力吸附到磁力棒上，然后冷凝水再經(jīng)過微孔濾袋，進(jìn)一步過濾。與繞線濾元管狀微孔過濾器不同，冷凝水在微孔濾袋自里向外流動，而繞線濾元管狀微孔過濾器是從外向里。微孔濾袋的規(guī)格由10卜25卜50卜100 250等規(guī)格，分別代表能去除10、25、50 100250等以上的懸浮物。當(dāng)濾袋或磁力棒需清洗時，設(shè)備停止運(yùn)行，然后打開設(shè)備卸下濾袋或磁力棒人工清洗。

　　3.3.4裝置的主要技術(shù)參數(shù)裝置的主要技術(shù)參數(shù)如下：3.3.5裝置的出水水質(zhì)經(jīng)過現(xiàn)場多臺試驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，研究成果回收凈化裝置出水水質(zhì)如下表1所示，表明裝置的出水水質(zhì)完全滿足GB/T1576 -2008工業(yè)鍋爐水質(zhì)的要求。

　　4項(xiàng)目研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)研究開發(fā)出了集熱量回收、水質(zhì)凈化和管路系統(tǒng)防腐于一體的高溫運(yùn)行的工業(yè)鍋爐冷凝水回收凈化裝置。裝置具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，能耗、物耗水平極低，解決了目前冷凝水回收裝置（開式和閉式）存在的問題。

　　采用機(jī)械清除和藥劑成膜相結(jié)合冷凝水物理過程除雜質(zhì)技術(shù)。從兩個渠道降低冷凝水回收系統(tǒng)的腐蝕問題，確�；厥盏乃�質(zhì)純凈。研究度，在管路表面運(yùn)行成膜，有效防止了管路的酸性開發(fā)的輔助添加藥劑能有效調(diào)節(jié)冷凝水的酸堿腐蝕和氧腐蝕。裝置專門設(shè)置了加藥點(diǎn)。

　　表1回收凈化裝置出水水質(zhì)項(xiàng)目溶解氧（mg/L）數(shù)值研發(fā)出高精確控制系統(tǒng)，全自動運(yùn)行。裝置配備回水水位、供水水位、超壓及超水位報警、自動不凝氣排放等全套PLC及變頻控制系統(tǒng)。

　　熱能回收充分、回收熱能的品質(zhì)高和回收水質(zhì)品質(zhì)高。研究裝置回收所得的高溫冷凝水壓力接近用汽設(shè)備的蒸汽壓力，在相應(yīng)的沸點(diǎn)下冷凝水的焓值較高�；厥昭b置不會因?yàn)閴毫Φ南陆狄�起焓值變化，產(chǎn)生大量二次汽。同時避免了因疏水閥泄漏所造成的新蒸汽損失（國標(biāo)疏水閥允許3%的泄漏），回收熱效率較高。裝置運(yùn)行壓力高，回收的冷凝水溫度高，避免了冷凝水溫度下降損失。

　　提高了鍋爐效率。冷凝水余熱的回收，用于鍋爐熱力除氧，減少熱力除氧器的新熱汽用量，減少了高品位蒸汽的消耗量。冷凝水直接回收到鍋爐內(nèi)部，可以增加單位時間鍋爐的產(chǎn)汽量（提高鍋爐效率）。一般給水每上升6 C，就可以節(jié)省燃料1%.同時冷凝水回收有利于鍋爐排污量減少，降低排污熱損失，提高表觀鍋爐熱效率。

　　5與國內(nèi)外同類產(chǎn)品的比較經(jīng)廣東省科技技術(shù)情報研究所查新，結(jié)果表明目前集熱量回收、水質(zhì)凈化和管路系統(tǒng)防腐于一體，國內(nèi)未見與本研究相同的項(xiàng)目或成果的報道。本項(xiàng)目研究成果和目前最普遍的開放式以及密閉式系統(tǒng)比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：Lh接第28頁9結(jié)論及建議根據(jù)煤質(zhì)特性，嚴(yán)格控制入爐煤粒度，并保證顆粒分布特性符合要求，這樣有利于提高燃燒效率，降低飛灰含碳量和大渣可燃物。

　　根據(jù)煤質(zhì)特性、床溫，合理調(diào)整一、二次風(fēng)的配比，綜合考慮不致使排煙熱損失過度增大的前提下，適當(dāng)減小一次風(fēng)量、風(fēng)壓；增加二次風(fēng)量、風(fēng)壓，提高二次風(fēng)的穿透力。

　　在保證鍋爐蓄熱前提下降低床壓。隨著真正做到密閉式凈化回收效益，熱能回收充分，凈化水質(zhì)徹底，回收水質(zhì)完全滿足鍋爐給水要求；鍋爐給水溫度升高，水中的含氧量低，進(jìn)入鍋爐鐵雜質(zhì)極大減少，鍋爐結(jié)垢速率降低，蒸發(fā)速率升高，鍋爐熱效率提高顯著；回收進(jìn)入鍋爐的水質(zhì)純凈，既減少了鍋爐補(bǔ)給水用量和水處理設(shè)備的損耗，也提高了鍋爐受熱面的潔凈度，可以節(jié)省大量的水電費(fèi)和煮爐、洗爐的費(fèi)用；裝置完全自動控制，能防止管道積水，水錘和氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生，不發(fā)生二次蒸汽污染和閃蒸，設(shè)備性能可靠。

　　6社會經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用前景有效利用冷凝水熱量，大幅減少鍋爐燃料費(fèi)用；提高鍋爐水汽品質(zhì)和減少鍋爐腐蝕、結(jié)垢速率；提高給水溫度，降低燃料消耗；降低給水溶解氧含量，減少氧腐蝕；有效防止管道積水、水錘現(xiàn)象等問題發(fā)生，確保設(shè)備正常使用壽命及生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；大幅改善工作環(huán)境悶熱，噪音等情況。

　　床壓降低，爐膛密相區(qū)顆粒濃度也降低有助于增加二次風(fēng)穿透深度，以降低飛灰含碳量。

　　隨著床溫升高，燃燒效率提高。在保證脫硫脫銷的前提下，可適當(dāng)提升床溫至900C左右，以降低飛灰含碳量。

　　保證旋風(fēng)分離器的分離效率，提高循環(huán)倍率。