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【摘要】由于我市大部分工业锅炉的司炉人员专业文化水平普遍较低,造成锅炉给水化学水处理工作严重滞后,导致锅炉结生水垢十分严重,使锅炉的燃料损耗大幅增加,因此必须寻找一种适合这群司炉人员操作的工业锅炉节能降耗新方法。
【关键词】工业锅炉 节能降耗
【中图分类号】U676.3 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0144-02
我国是一个能源消耗大国,同时又是一个能源相对匮乏的国家之一,因此从一个战略的高度大力提倡节能降耗是一个利国利民、造福后代的伟大工程,节能降耗也是缓解中国资源约束的根本出路。由于锅炉司炉人员的工作环境条件较差、劳动强度较大,文化水平较高的专业技术人员一般不愿意从事这份工作,因此我市辖区工业锅炉大部分司炉人员的专业文化水平较低,以初中文化的人员偏多,造成锅炉给水化学水处理工作严重滞后,导致锅炉结生水垢十分严重,使锅炉的燃料损耗大幅增加,而我市造成锅炉燃料损耗增加的主要原因也是由于水垢的影响。在现今我国能源十分紧张的情况下,解决这种不合时宜的严重耗能的做法已迫在眉睫。
1 工业锅炉的水质要求
为确保低压工业锅炉(工作≤2.5Mpa的锅炉)的安全运行,工业锅炉的水质应当符合锅炉水处理监督管理规则及GB1576-2001《低压锅炉水质》的要求,按照相关标准及有关规则的要求,蒸汽工业锅炉的给水应采用锅外水处理方法,而现在普遍采用的是锅外钠离子交换水处理方法,它的原理为:当含有易形成水垢(硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐等)的Ca2+、Mg2+离子的原水经过钠离子交换剂层时,水中的Ca2+、Mg2+离子与交换剂中的Na+离子进行交换,使被处理给水中的硬度降低到符合国家标准的要求;钠离子交换又是一种可逆的化学反应过程,随着锅炉给水在离子交换器中软化过程的不断进行,交换剂中的钠离子逐渐被给水中的Ca2+、Mg2+离子置换出来,出水硬度也逐渐升高,当交换剂中绝大部分钠离子被置换出来,出水硬度超过某一值后,已不符合水质标准要求,这时称之交换剂“失效”,此时需用含有大量钠离子的食盐水对交换剂进行还原(即再生),即用盐水中钠离子将交换剂吸附的Ca2+、Mg2+离子置换出来,使交换剂重新获得可游离的钠离子,从而恢复其软化能力。在这个软化-失效-再生的过程中,掌握再生时机是一个十分关键的问题,因为若交换剂还没有失效而提前进行再生,则会大大增加食盐的使用量,导致运行成本增加;若交换剂已经失效而没能及时进行再生,则大量的硬水进入锅炉,会很快导致锅炉水垢的产生。
2 我市辖区工业锅炉及耗能现状分析
我市工业不是很发达,区域范围内主要以蒸发量10吨/小时以下的低压工业锅炉为主,虽然锅炉用户都能按照工业锅炉的水质要求,装设锅外软水处理设施,但从我们多年的检验结果来看,在每个定期检验周期内,绝大部分的低压工业锅炉结生水垢都相当严重,水垢普遍在2～5mm的范围,严重水垢的存在不单给锅炉的正常运行带来严重的安全隐患,如:经常发生锅炉爆管、锅筒材质过热鼓包等严重事故;同时也浪费了不可估量的能源。从下表1的对比情况可以明显看出,水垢的导热系数要比钢铁的导热系数小数十倍到数百倍;因此锅炉结有水垢时,使受热面的传热性能严重变差,燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中,大量的热量被烟气带走,造成排烟温度升高,排烟热损失增加,锅炉的热效率降低,在这种情况下,为保持锅炉的额定参数以满足生产工艺需要,就必须更多投加燃料,提高炉膛和烟气温度,从而造成燃料的严重浪费。
据相关实验及资料介绍,锅炉受热面上如果结有1mm厚的水垢,则多浪费的燃料约5%左右,对于不同种类的水垢或不同参数锅炉,所浪费燃料的数量也不相同,有些情况可能比这个浪费比例还高。因此,我市辖区使用的工业锅炉,定期检验时水垢普遍在2～5mm范围,而且以碳酸盐水垢偏多,所造成的燃料浪费大约在10～25%左右,浪费燃料的数目相当惊人。对大部分效益好的个体企业,业主在追求经济效益,对这部分的浪费从来没有经过精打细算,只要司炉人员能确保锅炉正常投运、企业有产品产出就行,导致锅炉燃料的严重浪费而没有引起足够重视,这种现象不是一种个人行为,而是一个全社会共同关注的问题,应该引起我们作为特种设备检验机构的高度重视。
3 装设锅外软水处理设施还产生大量水垢的原因分析
因为锅炉给水全部经过软水处理设施而产生符合使用要求的软水,所以只要交换剂不失效,它就具有交换能力,交换出来的锅炉用水就能符合水质标准要求,因此,我市这么多工业锅炉产生那么严重的水垢,主要原因是交换剂随着交换水量达到一定量而失效时,没能及时发现、及时再生,而且前面已提到,我市大部分锅炉司炉人员文化程度不是很高,化学专业的理论知识掌握不多,造成在整个运行过程中锅炉软水(交换剂没有失效正常交换时软水处理设施出来的水)与硬水(交换剂失效失去交换能力时软水处理设施出来的水)交替进入锅内,而硬水进入锅内是导致产生水垢的主要原因,特别是给水是地下高硬度水时则更快、更容易产生水垢。在检验中我们发现,很多锅炉司炉人员都反映他们也是经常对交换剂进行再生处理,为什么还会有这么多的水垢产生？其实,他们没有找准再生的最佳时机,经常是交换剂失效时没能及时发现,导致延误时机,使硬水也在“不知不觉”中经常交替进入锅炉,从而使锅炉结生水垢。
4一种工业锅炉简单易行的节能降耗方法应运而生
虽然锅炉用户都能按照工业锅炉的水质要求,装设锅外软水处理设施,但这些设施有时形同虚设,不然的话只要所有锅炉给水都经过正常的软化处理,这样锅炉的水垢应该能控制在正常的合格范围内,确保锅炉的安全、经济运行。针对我市工业锅炉司炉人员的实际情况,笔者经过多年的现场检验工作探索出一种“傻瓜型”的简单、实用、可行的防垢节能降耗新方法:在软水处理设施的进水口侧加装一个日常使用的水表(价格在100元人民币以内),当交换剂刚更换或再生工作刚完成时,这时的交换剂具有正常的处理能力,记下此时水表的读数Q1((吨);然后交换剂开始工作,第一天至第三天每天要连续多次提取出水水样进行送检分析,对用水量较小的锅炉用户,可增长出水水样分析时间,当出水分析结果显示水质硬度不符合锅炉用水标准时,记下此时的水表读数Q2((吨),在这个给水软化周期内,刚更换或刚再生完成的交换剂实际软化处理的水量约为(Q2-Q1)((吨),这个数字很重要,只要此台锅炉的工况不发生很大的变化、锅炉的给水水源固定不变,则司炉人员只要记住,在每次软化剂再生工作完成后,当交换水量达到(Q2-Q1)((吨)时的略前的时间就应该进行下一次的交换剂再生工作了,这样就能确保交换剂都能在正常的处理能力下工作。况且很多小型企业都没有配备专门的水质分析人员,这种方法也为用户减少长期性的分析支出,降低成本。因此,专业文化水平不是很高的司炉人员,只要会读普通的水表,就能简单、易行地确定软化剂的再生时机,使锅炉用水能长期符合标准要求,从而防止或大大减少水垢的产生,节约能源,减少锅炉事故的发生。
另外,由于交换剂交换到一定时间时,少部分会由于各种原因破碎或被异物堵塞造成处理能力的部分下降,因此当交换剂每使用到半年左右的时间时,又要重新复检每次再生后的实际处理水量(即Q2-Q1值),从而对交换剂进行必要的处理水量修正,确保交换剂每时都处在正常的处理能力内。同时每天在锅内加入少量的纯碱水溶液,这样可以去除有时由于司炉人员工作疏忽而忘记及时再生导致少量硬水进入锅炉产生的少量水垢,这样双管齐下,就能确保锅炉水垢控制在合理的范围内,从而有效地节约了燃料。
5 应用实例
我市有一台型号为:SZW2-1.25-AI的工业锅炉,原来由于司炉人员没能掌握好每次的再生时间,锅外软水处理设施经常形同虚设,连续几年都由于严重结生水垢发生受热面管子爆破而被迫停炉维修及进行化学酸洗除垢,不单是浪费大量的燃料、增加维修成本,同时也给锅炉的正常运行带来严重的安全隐患。2004年经此用户要求,对本台锅炉采用以上防垢节能降耗新方法,并连续三年对此台锅炉使用这种方法后的实际效果进行跟踪检查、检验,每次检查时发现水垢都能控制在0.5mm以下,并且三年来没有发生由于水垢原因而进行过任何的化学酸洗除垢及受热面损坏维修,同时据司炉人员反映,采用这种方法后每天使用的燃料要比原来节省1/4左右,因此既保证锅炉安全运行,又为用户节省了大量的燃料及维修费用,取得了良好的经济效果。
因此,笔者以上提供的低压工业锅炉“傻瓜型”简单、实用、可行的防垢节能降耗新方法,对于素质普遍不高的司炉人员操作的工业锅炉,不失为一种值得推广的好方法,在如今国家大力倡导节能降耗的大氛围下更具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1] 司炉读本.——中国劳动出版社.
[2] 低压锅炉水质.GB1576-2001.
[3] 蒸汽锅炉安全技术监察规程.——中国劳动出版社.
[4] 工业锅炉水质处理.——中国劳动出版社.
【关键词】工业锅炉 节能降耗
【中图分类号】U676.3 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0144-02
我国是一个能源消耗大国,同时又是一个能源相对匮乏的国家之一,因此从一个战略的高度大力提倡节能降耗是一个利国利民、造福后代的伟大工程,节能降耗也是缓解中国资源约束的根本出路。由于锅炉司炉人员的工作环境条件较差、劳动强度较大,文化水平较高的专业技术人员一般不愿意从事这份工作,因此我市辖区工业锅炉大部分司炉人员的专业文化水平较低,以初中文化的人员偏多,造成锅炉给水化学水处理工作严重滞后,导致锅炉结生水垢十分严重,使锅炉的燃料损耗大幅增加,而我市造成锅炉燃料损耗增加的主要原因也是由于水垢的影响。在现今我国能源十分紧张的情况下,解决这种不合时宜的严重耗能的做法已迫在眉睫。
1 工业锅炉的水质要求
为确保低压工业锅炉(工作≤2.5Mpa的锅炉)的安全运行,工业锅炉的水质应当符合锅炉水处理监督管理规则及GB1576-2001《低压锅炉水质》的要求,按照相关标准及有关规则的要求,蒸汽工业锅炉的给水应采用锅外水处理方法,而现在普遍采用的是锅外钠离子交换水处理方法,它的原理为:当含有易形成水垢(硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐等)的Ca2+、Mg2+离子的原水经过钠离子交换剂层时,水中的Ca2+、Mg2+离子与交换剂中的Na+离子进行交换,使被处理给水中的硬度降低到符合国家标准的要求;钠离子交换又是一种可逆的化学反应过程,随着锅炉给水在离子交换器中软化过程的不断进行,交换剂中的钠离子逐渐被给水中的Ca2+、Mg2+离子置换出来,出水硬度也逐渐升高,当交换剂中绝大部分钠离子被置换出来,出水硬度超过某一值后,已不符合水质标准要求,这时称之交换剂“失效”,此时需用含有大量钠离子的食盐水对交换剂进行还原(即再生),即用盐水中钠离子将交换剂吸附的Ca2+、Mg2+离子置换出来,使交换剂重新获得可游离的钠离子,从而恢复其软化能力。在这个软化-失效-再生的过程中,掌握再生时机是一个十分关键的问题,因为若交换剂还没有失效而提前进行再生,则会大大增加食盐的使用量,导致运行成本增加;若交换剂已经失效而没能及时进行再生,则大量的硬水进入锅炉,会很快导致锅炉水垢的产生。
2 我市辖区工业锅炉及耗能现状分析
我市工业不是很发达,区域范围内主要以蒸发量10吨/小时以下的低压工业锅炉为主,虽然锅炉用户都能按照工业锅炉的水质要求,装设锅外软水处理设施,但从我们多年的检验结果来看,在每个定期检验周期内,绝大部分的低压工业锅炉结生水垢都相当严重,水垢普遍在2～5mm的范围,严重水垢的存在不单给锅炉的正常运行带来严重的安全隐患,如:经常发生锅炉爆管、锅筒材质过热鼓包等严重事故;同时也浪费了不可估量的能源。从下表1的对比情况可以明显看出,水垢的导热系数要比钢铁的导热系数小数十倍到数百倍;因此锅炉结有水垢时,使受热面的传热性能严重变差,燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中,大量的热量被烟气带走,造成排烟温度升高,排烟热损失增加,锅炉的热效率降低,在这种情况下,为保持锅炉的额定参数以满足生产工艺需要,就必须更多投加燃料,提高炉膛和烟气温度,从而造成燃料的严重浪费。
据相关实验及资料介绍,锅炉受热面上如果结有1mm厚的水垢,则多浪费的燃料约5%左右,对于不同种类的水垢或不同参数锅炉,所浪费燃料的数量也不相同,有些情况可能比这个浪费比例还高。因此,我市辖区使用的工业锅炉,定期检验时水垢普遍在2～5mm范围,而且以碳酸盐水垢偏多,所造成的燃料浪费大约在10～25%左右,浪费燃料的数目相当惊人。对大部分效益好的个体企业,业主在追求经济效益,对这部分的浪费从来没有经过精打细算,只要司炉人员能确保锅炉正常投运、企业有产品产出就行,导致锅炉燃料的严重浪费而没有引起足够重视,这种现象不是一种个人行为,而是一个全社会共同关注的问题,应该引起我们作为特种设备检验机构的高度重视。
3 装设锅外软水处理设施还产生大量水垢的原因分析
因为锅炉给水全部经过软水处理设施而产生符合使用要求的软水,所以只要交换剂不失效,它就具有交换能力,交换出来的锅炉用水就能符合水质标准要求,因此,我市这么多工业锅炉产生那么严重的水垢,主要原因是交换剂随着交换水量达到一定量而失效时,没能及时发现、及时再生,而且前面已提到,我市大部分锅炉司炉人员文化程度不是很高,化学专业的理论知识掌握不多,造成在整个运行过程中锅炉软水(交换剂没有失效正常交换时软水处理设施出来的水)与硬水(交换剂失效失去交换能力时软水处理设施出来的水)交替进入锅内,而硬水进入锅内是导致产生水垢的主要原因,特别是给水是地下高硬度水时则更快、更容易产生水垢。在检验中我们发现,很多锅炉司炉人员都反映他们也是经常对交换剂进行再生处理,为什么还会有这么多的水垢产生？其实,他们没有找准再生的最佳时机,经常是交换剂失效时没能及时发现,导致延误时机,使硬水也在“不知不觉”中经常交替进入锅炉,从而使锅炉结生水垢。
4一种工业锅炉简单易行的节能降耗方法应运而生
虽然锅炉用户都能按照工业锅炉的水质要求,装设锅外软水处理设施,但这些设施有时形同虚设,不然的话只要所有锅炉给水都经过正常的软化处理,这样锅炉的水垢应该能控制在正常的合格范围内,确保锅炉的安全、经济运行。针对我市工业锅炉司炉人员的实际情况,笔者经过多年的现场检验工作探索出一种“傻瓜型”的简单、实用、可行的防垢节能降耗新方法:在软水处理设施的进水口侧加装一个日常使用的水表(价格在100元人民币以内),当交换剂刚更换或再生工作刚完成时,这时的交换剂具有正常的处理能力,记下此时水表的读数Q1((吨);然后交换剂开始工作,第一天至第三天每天要连续多次提取出水水样进行送检分析,对用水量较小的锅炉用户,可增长出水水样分析时间,当出水分析结果显示水质硬度不符合锅炉用水标准时,记下此时的水表读数Q2((吨),在这个给水软化周期内,刚更换或刚再生完成的交换剂实际软化处理的水量约为(Q2-Q1)((吨),这个数字很重要,只要此台锅炉的工况不发生很大的变化、锅炉的给水水源固定不变,则司炉人员只要记住,在每次软化剂再生工作完成后,当交换水量达到(Q2-Q1)((吨)时的略前的时间就应该进行下一次的交换剂再生工作了,这样就能确保交换剂都能在正常的处理能力下工作。况且很多小型企业都没有配备专门的水质分析人员,这种方法也为用户减少长期性的分析支出,降低成本。因此,专业文化水平不是很高的司炉人员,只要会读普通的水表,就能简单、易行地确定软化剂的再生时机,使锅炉用水能长期符合标准要求,从而防止或大大减少水垢的产生,节约能源,减少锅炉事故的发生。
另外,由于交换剂交换到一定时间时,少部分会由于各种原因破碎或被异物堵塞造成处理能力的部分下降,因此当交换剂每使用到半年左右的时间时,又要重新复检每次再生后的实际处理水量(即Q2-Q1值),从而对交换剂进行必要的处理水量修正,确保交换剂每时都处在正常的处理能力内。同时每天在锅内加入少量的纯碱水溶液,这样可以去除有时由于司炉人员工作疏忽而忘记及时再生导致少量硬水进入锅炉产生的少量水垢,这样双管齐下,就能确保锅炉水垢控制在合理的范围内,从而有效地节约了燃料。
5 应用实例
我市有一台型号为:SZW2-1.25-AI的工业锅炉,原来由于司炉人员没能掌握好每次的再生时间,锅外软水处理设施经常形同虚设,连续几年都由于严重结生水垢发生受热面管子爆破而被迫停炉维修及进行化学酸洗除垢,不单是浪费大量的燃料、增加维修成本,同时也给锅炉的正常运行带来严重的安全隐患。2004年经此用户要求,对本台锅炉采用以上防垢节能降耗新方法,并连续三年对此台锅炉使用这种方法后的实际效果进行跟踪检查、检验,每次检查时发现水垢都能控制在0.5mm以下,并且三年来没有发生由于水垢原因而进行过任何的化学酸洗除垢及受热面损坏维修,同时据司炉人员反映,采用这种方法后每天使用的燃料要比原来节省1/4左右,因此既保证锅炉安全运行,又为用户节省了大量的燃料及维修费用,取得了良好的经济效果。
因此,笔者以上提供的低压工业锅炉“傻瓜型”简单、实用、可行的防垢节能降耗新方法,对于素质普遍不高的司炉人员操作的工业锅炉,不失为一种值得推广的好方法,在如今国家大力倡导节能降耗的大氛围下更具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1] 司炉读本.——中国劳动出版社.
[2] 低压锅炉水质.GB1576-2001.
[3] 蒸汽锅炉安全技术监察规程.——中国劳动出版社.
[4] 工业锅炉水质处理.——中国劳动出版社.