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工业锅炉水处理设备使用案例

2021-06-17

    锅炉是一种能量转换设备,将化学能、电能以及各种余热等能源转换成热能,产生具有一定温度和压力的蒸汽、热水或有机热载体,以满足工业生产和人民生活需求。水是锅炉最常用的传热介质,锅炉水质不良会导致受热面结垢(见图1),腐蚀(见图2)、积盐和锅内汽水共腾等现象,造成受压件强度失效而缩短使用年限,从而危害锅炉安全运行,甚至会引起重大锅炉安全事故;水质不良还会造成锅炉受热面传热系数下降、排烟温度升高而降低锅炉运行的经济性。因此,锅炉水处理达到标准规定要求,是防止锅炉结垢、腐蚀,保证水汽质量等必不可少的措施。《中华人民共和国特种设备安全法;o〕第四十四条规定:锅炉使用单位应当按照安全技术规范的要求进行锅炉水(介)质处理,并接受特种设备检验机构的定期检验。

    工业锅炉水处理技术可分为锅外水处理和锅内水处理二大类。锅外水处理是将原水在进人锅炉前进行必要的处理,将锅炉给水中的有害杂质去除。通过钠离子交换器可除掉给水中大部分钙、镁离子等硬度物质,是工业锅炉广泛采用的水处理方法之一。旱期钠离子交换器的再生、清洗过程需要人工操作完成,比较繁琐。20世纪90年代起,国外各种品牌的自动控制钠离子交换器先后进人上海市场,因其结构紧凑、占地面积小、出水水质稳定、自动化程度高等优点逐步替代原手动钠离子交换器,而成为工业锅炉配套的主要水处理设备,据粗略统计,上海在役工业锅炉90%以上使用了自动控制钠离子交换器(简称全自动软水器)。锅内水处理是通过有针对性地向锅内投放一定数量药剂的方法进行水质处理(见图3),以达到消除锅水残余硬度以及溶解氧的目的,并结合合理排污,防止或减缓锅炉结垢、腐蚀。

    无论是锅外还是锅内水处理,都必须依据相关法规、技术标准对锅炉各项水质指标进行定期、精准的检测,司炉人员应准确掌握水质情况并及时调整,为锅炉安全、经济运行提供保障。本文结合多年来对上海地区锅炉水处理定期检验所积累的经验和数据,就自动控制钠离子交换器使用现状及水质监测中出现的问题进行剖析,并提一点看法和建议。

    全自动软水器通常由控制器、交换柱和盐水罐组成(见图4)。全自动软水器的使用需把握好设备选型、安装调试、运行管理等三个关键环节。

    部分锅炉使用单位由于缺乏专业水处理设备知识,而过多考虑价格因素,经销商也出于销售目的而不注重产品匹配,造成选型与锅炉实际给水需要不相适应,少数经销商甚至将设备的瞬时最大流量作为额定工作流量推荐给客户,误导用户。
    全自动软水器的再生控制分为时间型和流量型。时间型软水器需设定一个时间周期,到设定时间开始再生,适用于用水量稳定的系统,具有控制方式简单、成本低、操作简便的特点;缺点是软水器到设定的时间就会自动再生,而不管离子树脂是否失效。因此,如果锅炉是间断运行方式,或者运行时间无规律、软水器启停时间变化较大的锅炉,不宜选用时间型软水器。流量型软水器则需要设定制水量,当制水达到设定值时,软水器就自动进行再生,因此流量型软水器适用范围交广,缺点是成本较高。
    软水器应根据当地原水硬度情况来选型,同时其制水量(出力)必须参照锅炉总给水量来配置,并考虑锅炉每天连续运行时间及软水箱的容量。如果软水箱容量大且锅炉每天运行时间短,可选择出力低于锅炉给水量的软水器;如果锅炉是24小时连续运行,就应选用出力大于锅炉给水量的软水器,这时还应当将软水器再生时锅炉用水量考虑进去。冷凝水回用或间断运行的锅炉,只有在软水箱足够大时,软水器容量可适当减小。
    软水器运行时会受到众多因素的影响,如原水水质、树脂层高度、再生程度、再生剂纯度以及运行流速等,因此软水器出力并不是一个固定值。在其他条件不变情况下,运行流速过快,离子交换不充分,出水质量就难以保证。一般认为交换流速超过一定范围以后,每增加10 m/h流速时,树脂的工作交换容量约降低10 0 o }z},因此软水器选型要以确保运行的最大出力时出水硬度合格为必要条件。

全自动软水器的安装调试
    软水器安装调试中存在的主要问题如下:
    (1)安装时未考虑进水水压。如果水压过低,软水器就不能正常运行。
    (2)软水器树脂填装高度不规范。树脂层高度应根据运行周期、原水水质和出水水质要求确定,树脂层高一般应大于800 mm,但要留出树脂层高的4000^50%高度作为反洗膨胀空间。填装过高造成膨胀空间不足,影响反洗;填装过低,树脂太少,影响制水量。原水硬度越高,树脂层需相应增高,配置的交换柱也应大一些。
    (3)软水器设定参数与实际运行工况不符。自动软水器经安装人员调试设定运行参数后,锅炉使用单位一般不再调整。但实际运行工况是波动的,如果未按照实际工况及时调整,就有可能造成软水器树脂尚未失效却已启动再生,或树脂层已失效却仍在使用,前者造成再生盐耗和水耗的浪费,后者造成给水硬度超标,带来锅炉运行的安全隐患。图5是某锅炉使用单位因软水器参数设定不合理,锅炉结水垢使炉胆烧损,当时现场清理出大量水垢。

全自动软水器的运行管理
    自动软水器的运行,应超前锅炉投运或与之同步,应注意下列情况:
    (1)进水水压应保持在U. 2^}U. 6 MPa。压力过低,影响再生时反洗效果,也影响补水注人速度与射流器吸取盐水速度;进水压力不稳定,则难以控制盐水液位。
    (2)及时发现再生系统故障。时间型软水器再生时间一般设置在凌晨,再生时作业人员一般不在现场监督再生过程。曾经发现锅炉使用单位连续二次再生后硬度还是不合格,第三天我们要求用户开启手动再生,结果发现再生时控制器吸不上盐水(盐水罐液位未下降),进一步检查发现盐中杂质将喷射器人日堵塞,经清洗后即恢复正常。液罐装置的安装要正确,盐水管不宜过长,且管内不能有空气泡(否则影响吸盐);出现盐水罐盐液外溢,应清洗盐水阀和连接部位,定期清洗喷射器。
    (3)再生剂的正确使用。盐液浓度应达到过饱和状态,每次加盐量不可太少也不可太多,盐量不足会造成再生不彻底而影响水质,加盐太多易引起结块,形成盐桥无法吸盐水;细盐也会引起结块,故不宜使用;工业粗盐杂质较多,使用时要过滤,否则易污染树脂,严重的还会损坏盐阀和多路阀。

    水质监测是水处理工作的关键环节,准确、可靠的水质数据是指导水处理操作的依据。现行TSUU5001-2010《锅炉水(介)质处理监督管理规则户〕明确工业锅炉常规化验项目为:硬度、碱度、pH,氯离子(仅对蒸汽锅炉)。针对这4项常规指标,结合UB/T 1576-2018《工业锅炉水质户〕标准要求,就锅炉运行监测中应注意的问题作一归纳,并提出建议和对策。


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