低壓蒸汽鍋爐連續(xù)排污水的綜合利用

摘 要

摘要：介紹了低壓蒸汽鍋爐排污方式、排污率的計(jì)算、排污量的優(yōu)化控制。探討了排污水的利用途徑，包括排污水的熱能、堿度利用等，分析了排污水梯級(jí)利用順序。關(guān)鍵詞：低壓蒸汽鍋爐；連
摘要：介紹了低壓蒸汽鍋爐排污方式、排污率的計(jì)算、排污量的優(yōu)化控制。探討了排污水的利用途徑，包括排污水的熱能、堿度利用等，分析了排污水梯級(jí)利用順序。
關(guān)鍵詞：低壓蒸汽鍋爐；連續(xù)排污；排污水；綜合利用
Comprehensive Utilization of Continuously Discharged Sewage from Low-pressure Steam Boiler
HE Hong-yun
Abstract：The sewage discharge modes from low-pressure steam boiler，the calculation of sewage discharge rate and the optimal control of sewage discharge are introduced. The utilization ways of discharged sewage including heat utilization，alkalinity utilization and so on are discussed，and the cascading utilization sequence of discharged sewage is analyzed.
Key words：low-pressure steam boiler；continuous sewage discharge；discharged sewage；comprehensive utilization
1 排污方法
   合格的鍋爐給水在鍋爐中受熱產(chǎn)生蒸汽，大量潔凈蒸汽從鍋筒中輸出，鍋水在不斷濃縮。為了保證鍋爐的安全和外供蒸汽品質(zhì)，必須使鍋水的水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。為了使鍋水中雜質(zhì)保持在一定限度內(nèi)，需要從鍋爐中不斷排除含鹽量、堿度較高的鍋水及沉積的水渣、污泥等沉積物，這個(gè)過(guò)程就是鍋爐排污。排污方式分為連續(xù)排污、定期排污。連續(xù)排污又稱(chēng)表面排污，要求連續(xù)不斷地從含鹽量、堿度最高部位排出部分鍋水，連續(xù)排污口宜設(shè)在正常水位以下80～100mm處。定期排污主要排除爐內(nèi)水渣、泥污等沉積物，定期排污口多設(shè)置在鍋筒的下部及聯(lián)箱底部。定期排污操作過(guò)程時(shí)間短，應(yīng)當(dāng)選擇在鍋爐高水位、低負(fù)荷時(shí)進(jìn)行。連續(xù)排污量占全部排污量的絕大部分，因此實(shí)現(xiàn)連續(xù)排污水的綜合利用意義重大。
2 排污率的計(jì)算與排污量的優(yōu)化控制
   ① 排污率的計(jì)算
排污率K的定義式為：
 
式中K——排污率
    qm,w——排污水質(zhì)量流量，t/h
    qm,s——鍋爐蒸發(fā)量，t/h
    當(dāng)鍋爐給水水質(zhì)穩(wěn)定時(shí)，根據(jù)物量平衡關(guān)系，某物質(zhì)隨給水進(jìn)入爐內(nèi)的量等于隨排污水排掉的量與隨飽和蒸汽帶走的量之和。即：
    ww,s(qm,w+qm,s)=qm,www+qm,sws    (2)
式中ww,s——給水中該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
    ww——排污水中該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
    ws——蒸汽中該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
將式(1)代入(2)可以得到：
 
    排污率可按堿度或氯離子含量(氯離子含量與含鹽量有較固定的比例關(guān)系，通常用氯離子含量代替含鹽量)分別進(jìn)行計(jì)算，排污率取二者中較大的計(jì)算結(jié)果。一般供熱鍋爐的排污率應(yīng)控制在10%左右。
    ② 排污量的優(yōu)化控制
    在一定水質(zhì)、壓力下，鍋爐的排污率應(yīng)為定值，排污量隨蒸發(fā)量的變化而變化。鍋爐蒸發(fā)量增加時(shí)，連續(xù)排污閥相應(yīng)開(kāi)大；鍋爐蒸發(fā)量降低時(shí)，連續(xù)排污閥相應(yīng)關(guān)小。否則易出現(xiàn)蒸發(fā)量增加時(shí)，由于沒(méi)有及時(shí)開(kāi)大閥門(mén)，導(dǎo)致鍋水含鹽量和堿度迅速增大，造成汽水共騰，危及鍋爐安全；反之，當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量降低時(shí)，由于未能及時(shí)關(guān)小閥門(mén)，易導(dǎo)致過(guò)多的高溫低含鹽量鍋水排出，造成浪費(fèi)。運(yùn)行中要求化驗(yàn)人員定期對(duì)鍋水指標(biāo)進(jìn)行分析，特別是在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)要提高分析頻率。鍋爐操作人員在鍋爐負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，要有目的地對(duì)鍋爐連續(xù)排污閥進(jìn)行預(yù)控。隨著鍋爐運(yùn)行控制和水質(zhì)分析技術(shù)的日益成熟，對(duì)鍋爐排污量進(jìn)行自動(dòng)控制成為發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確排污和科學(xué)排污。
3 連續(xù)排污水的綜合利用
3.1 利用途徑
   ① 熱能利用
   鍋爐運(yùn)行時(shí)，排污水壓力和溫度較高，一般將連續(xù)排污水先排入連續(xù)排污擴(kuò)容器，由于擴(kuò)容器通常與除氧器相連，壓力比鍋筒壓力低，使小部分排污水閃蒸汽化成為蒸汽進(jìn)入除氧器加熱軟水。大部分未汽化的排污水溫度降到連續(xù)排污擴(kuò)容器壓力下的飽和溫度后，進(jìn)入排污降溫池，在其他廢水摻入降溫后排入市政管網(wǎng)。按有關(guān)要求，排入市政管網(wǎng)的水溫應(yīng)小于40℃，因此需要大量廢水摻入，才能滿足排放溫度要求。因此，該方法浪費(fèi)大量熱能。實(shí)際上，閃蒸后的排污水溫度約100℃，利用價(jià)值很高，用于加熱自來(lái)水、軟化水，可節(jié)約大量熱能。
   ② 堿度利用
   為了減少鍋爐結(jié)垢，鍋爐給水常采用鈉離子交換法進(jìn)行軟化，除去水中的硬度(即鈣鹽、鎂鹽的總含量)。我國(guó)大部分地區(qū)水的硬度為3～6mol/m3，且大部分是碳酸鹽硬度，這種水經(jīng)過(guò)鈉離子交換后，將易生成水垢的Ca(HCO3)2轉(zhuǎn)變?yōu)椴恍纬伤傅?/span>
NaHCO3。NaHCO3遇熱分解成Na2CO3。反應(yīng)式為：
   2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2↑
    該反應(yīng)轉(zhuǎn)化率在0.6MPa下可達(dá)到30%，且隨著壓力升高轉(zhuǎn)化率變大。為了使鈣的生成物不以水垢的形式粘結(jié)在鍋爐的受熱面上，迫使其在鍋水中結(jié)晶出來(lái)，形成分散狀水渣沉淀，必須保持鍋水的堿度為8～20mol/m3，pH值為10～12。因此，鍋爐排污水是一種鈉基脫硫劑。采用排污水作為脫硫劑可實(shí)現(xiàn)以廢治廢，節(jié)約大量脫硫劑。脫硫劑的外排液可排向鍋爐房沖渣系統(tǒng)，滿足沖渣系統(tǒng)補(bǔ)水需求。
    ③ 其他利用途徑
    a. 用途1
    鍋爐給水一般采用鈉離子交換樹(shù)脂將水中的鈣、鎂離子置換出來(lái)，以降低給水硬度。當(dāng)鈉離子交換樹(shù)脂失效后，為恢復(fù)其交換能力，要進(jìn)行再生處理。再生液為氯化鈉溶液，主要利用氯化鈉溶液中的鈉離子。經(jīng)再生處理后，鈉離子交換樹(shù)脂可基本恢復(fù)原來(lái)的性能。特別是冬季工況，鍋爐對(duì)軟水的需求量大，鈉離子交換樹(shù)脂的再生頻率高。采用排污水溶解氯化鈉可提高溶解速度，減小了人工攪拌工作量，提高了再生工藝效率。
    帶有一定堿度的排污水進(jìn)入鹽池，與鹽中的鈣、鎂離子反應(yīng)，使再生液進(jìn)一步凈化。凈化后的再生液可減輕再生過(guò)程中的反離子效應(yīng)，提高再生質(zhì)量。而且排污水具有一定的熱量，可以提高再生液的溫度，從而改善再生效果。
    b. 用途2
    經(jīng)篩選后剩余的末煤直接進(jìn)入爐膛，易影響鍋爐運(yùn)行，因此應(yīng)提前向末煤加水。排污水可作為末煤的加水水源，利用排污水的堿度，產(chǎn)生粘結(jié)效果。
3.2 排污水綜合利用順序
    供熱鍋爐房應(yīng)根據(jù)需要，制定排污水利用工藝流程，實(shí)現(xiàn)排污水的綜合、分級(jí)利用。熱能利用優(yōu)先，降溫后的排污水用于化鹽、脫硫劑的補(bǔ)水，剩余的排污水用于末煤加水。
 
(本文作者：和紅運(yùn) 天津天保熱電有限公司 天津 300300)