代永强，高宪君

(河南中烟工业有限责任公司新郑卷烟厂，河南 新郑 451150)

在工业锅炉中，为了防止锅炉受热面结垢导致传热能力降低、排烟温度升高、燃料消耗量增加和锅炉爆管等现象的发生，常采用软化水为锅炉供水。为了消除锅炉系统的氧腐蚀，又将软化水经过除氧环节再供给锅炉。由于热力除氧相对于解析除氧、亚硫酸钠除氧及铁粒除氧来说，具有溶解氧残余量最低、除氧效果稳定的优势，目前仍是蒸发量≥6t/h蒸汽锅炉的首选除氧技术。蒸汽锅炉运行中，蒸汽的产出锅水会被浓缩，当盐浓度升高到一定程度时，锅水会产生泡沫，发生汽水共腾，造成严重的虚假水位，使炉况控制不稳。因此采取表面排污的方法排除盐浓度较高的炉水，并补充浓度低的水进行稀释以控制锅水盐浓度，可确保蒸汽质量及锅炉运行安全。

新郑卷烟厂于2009年10月安装两台WNS20-1.57YQ燃气、燃油两用锅炉，所生产的蒸汽供全厂卷烟生产和办公使用。锅炉额定蒸发量20t/h，额定蒸汽压力1.1±0.1MPa，设计t汽耗气量72.5m3，设计t汽耗水量1.25t。随着新节能降耗技术的不断出现，结合1年多来两台锅炉的实际运行效果来看，存在节能空间。

一、改造前的状况

1.改造前的给水工艺

改造前锅炉给水工艺如图1所示。软化水和锅炉凝结水通过大气式热力除氧器被送入炉体，硬度≤0.03mmol/L，溶解氧含量8.1mg/L，pH值>7。由于混合有冷凝水，水温达40～60℃，给水压力≥0.25MPa，处理水量24t/h，要求除氧后水中残氧含量<0.05mg/L，其他指标符合GB1576-1996标准。除氧器消耗蒸汽量可按下式计算：

图1 改造前锅炉给水工艺

式中：D—除氧器的耗气量，kg/h；

G—需要除氧的给水量，kg/h；

i2—除氧器内饱和水热焓值，kJ/kg；

i1—除氧器进水热焓值，kJ/kg；

i2—蒸汽热焓值，kJ/kg；

η—除氧器效率，一般取0.96～0.98；

d—余气排出量，一般取3%～5%。

将除氧器有关参数和查表所得的数据带入公式(1)中，则D=2.75t/h。即1台锅炉的热力除氧器每小时消耗蒸汽2.75t,占蒸发量的13.5%。这仅是理论计算，在实际操作中，为确保除氧器出水溶解氧含量不超标，除氧耗气量常达到额定蒸发量的20%左右。

按保守方法进一步计算，2010年两台锅炉运行了8个月，共生产蒸汽62.7×103t，热力除氧消耗的蒸汽量为按当时蒸汽成本价约230元/t计算，价值225.07万元。

改造前的锅炉供水工艺存在的问题：(1)大气式热力除氧器消耗了大量的蒸汽，还造成供汽高峰时汽源紧张；(2)实际生产中，由于卷烟制丝用汽的特点决定了锅炉热负荷变动频繁，加之司炉工操作水平不高等原因，造成除氧效果不理想；(3)软化器无法消除原水中的SiO32-、SO42-、Cl-等阴离子，易引发锅炉腐蚀和结垢。

2.改造前的排污方式

锅炉运行时，采用手动表面排污的方式来降低炉水含盐量，控制炉水品质。即以化学滴定的方法，定时分析炉水的盐浓度，以此为依据，手动调节安装在连续排污膨胀器进口的截止阀，把靠近锅炉内蒸发面含盐浓度高的炉水排出炉外，同时向锅炉内补充含盐浓度相对较低的补给水。

通过对2010年两台锅炉实际运行数据进行统计测算，平均每生产1t蒸汽需供给1.31t软化水，即锅炉表面排污加上定期排污，生产1t蒸汽排掉0.31t废水。按此计算，2010年生产62.7×103t蒸汽，排污排放量为19437t。按照软化水13元/t计算(不含热力除氧费用），排污排放水价值25.27万元。

因此，粗放的排污控制方式，其排污量的多少容易受人为因素的影响，无法实现按需排污，造成水质不达标或过量排污，不利于锅炉的安全，且浪费大量的能源。

二、节能改造

1.应用防腐阻垢技术去除锅炉除氧环节

BV-200蒸汽锅炉防腐阻垢剂具有优异的防腐阻垢性能，它克服了当前低压蒸汽锅炉软化法、除氧器法等的不足，有效预防蒸汽锅炉运行时的腐蚀与结垢。该技术不需离子交换器和除氧器，随锅炉供水系统加入相应剂量的防腐阻垢剂即可，且运行年费用仅为软化法、除氧器法等的25%～50%，具有操作简单、费用低、效果显著的特点。当补水硬度≤5mmol/L时，初次加药量为2000g/t，补水加药量为100～200g/t；当补水硬度＞5mmol/L时，每增加1mmol/L增加投药量60～100g。

2011年初，新郑卷烟厂采用BV-200防腐阻垢技术成功对两台燃气锅炉进行了节能改造。通过增加水质监测和自动控制加药系统，阻止炉水结垢、防止炉体腐蚀，去除了热力除氧环节。原来的除氧罐作为中间水箱使用，中间水箱不但存有一定容量的锅炉用水，还实现了补水的自动控制。改造后锅炉给水工艺如图2所示。

要充分发挥BV-200防腐阻垢剂的防腐阻垢性能，必须保证锅炉水系统中药剂的浓度在一定的范围内。要使锅炉水系统中药剂的浓度相对稳定，采用简单的手工投加方法，或按锅炉补水量定比例投加是难以实现的。所以必须采用炉水水质自动监测、控制系统。

图2 改造后锅炉给水工艺

锅水水质监测控制系统主要由取样检测单元、中央控制单元、投药执行单元及水质控制执行单元等组成，其主要功能是：(1)炉水中溶解固形物总量和碱度的监测；(2)炉水中BV-200防腐阻垢剂浓度的监测和自动投加控制；(3)监测数据的显示、声光报警和自动保护。

2.改手动表面排污为自动排污

溶解于水中的盐类物质属于强电解质，在水溶液中电离成阴、阳离子而具有导电性，而且电导率的大小与其浓度成一定比例，所以只要测定电导率就可间接测定溶解固形物的含量。在连续排污管道加装电动阀门组、电导率检测探头、连续排污电脑控制器等装置，锅炉运行时炉水进入取样冷却器冷却，通过电导率检测探头(自动补偿温度对电导率的影响)连续测量炉水中的实际电导率，将数据输入到电脑控制器中与设定值进行计算比较，然后通过电动阀控制排污量的多少，使炉水电导率基本保持在设定值附近。这样既保证了炉水品质合格，同时避免了过量排污，有效减少了锅炉排污热损失，节约燃料，提高锅炉效率。改造后的自动排污控制示意图如图3所示。

图3 自动排污控制示意图

三、效果

(1)2012年4月，锅炉改造完成并运行1年，郑州市锅炉压力容器检验所对两台锅炉进行年度检测。结果表明，防腐阻垢技术在防止锅体腐蚀、消除结垢方面具有良好的效果，不但可取代除氧环节，而且保护了锅体的金属层。尽管冷凝水回收过程中会带来铁锈及杂质，但锅体腐蚀现象极其轻微，锅体垢质情况也在允许范围之内。

(2)防腐阻垢技术的使用，彻底消除了锅炉自耗蒸汽的问题，且节约的大量蒸汽可用来增加锅炉的带负荷能力。BV-200防腐阻垢剂平均的消耗量为0.025kg/t水，药剂价格约15元/kg，处理1t炉水的费用约为0.375元。假设2010年采用防腐阻垢剂，仍按照8个月计算，药剂消耗量约为2.9万元，扣除当年技改费用30万元，比使用热力除氧器至少节约192万元。

(3)实践证明，要保证锅炉的安全、节能运行，工业蒸汽锅炉水处理方式宜采用锅外水处理与锅内加药调节处理相结合的方式。

(4)2011年两台锅炉运行数据的统计表明，实现自动表面排污后生产1t汽排污量为0.1t，比原来少排污0.21t，仍按照2010年计算，改造后排污量减少13167t，折合价值17.12万元。

综上所述，锅炉改造后的运行状况表明，防腐阻垢技术和自动表面排污技术的实施，不但有效地保障了锅炉的安全运行，还产生了巨大的社会效益和经济效益。

[1]李元章.对锅炉现有热力除氧器的节能改造[J].节能，2003(8):31-34.

[2]刘耀先,刘健.锅炉给水除氧方式的分析与选用[J].工业锅炉,2002(4)：33-35.

[3]李茂东,吴从容.工业锅炉锅内水处理药剂现状与发展[J].工业水处理,2004(5):5-9.