新型锅炉水处理技术在炼油厂锅炉系统中的应用

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　　摘要：吉林石化炼油厂非常重视企业的节能节水工作，并积极推进水处理新技术的引进、应用和推广。随着企业锅炉用水预处理水平的提高和企业安全运行、节能减排的现实需要，传统的给水加氨调节pH和炉水磷酸盐阻垢的处理技术面临困境和挑战。给水pH控制不稳定，锅炉排污率高，管线腐蚀和炉内结垢现象明显。新型锅炉水处理技术的成功应用，不仅能有效克服了常规处理技术的缺点，而且为企业锅炉水系统在安全稳定、节能减排状态下高效运行找到了一条科学而行之有效的技术新途径。
　　 关键词：锅炉水处理；安全稳定；节能减排
　　
　　1前言
　　锅炉水处理的目的在于防止锅炉结垢、腐蚀，保证锅炉运行工况，产生合格的蒸汽，良好的锅炉水处理对确保锅炉安全稳定运行，节约能源和保护环境有重大意义[1]。
　　水在产生蒸汽的过程中因水质的影响会产生诸多问题，因水具有溶解、携带固体、液体或气体的能力，这些物质会影响用水的纯度，并影响管线和设备的安全运行，只有对其进行适宜的处理才能满足正常的使用。
　　对于炼油企业普遍使用的4.0MPa的中压锅炉，原水预处理技术水平已得到显著提高，除盐水指标已能控制在GB/T 12145的技术水平。但好的预处理并不能确保锅炉系统安全、平稳和高效运行，后续阶段产生的问题，如：给水加氨操作的危险性；锅水磷酸盐指标的不稳定控制，炉管腐蚀，排污率偏高，工业锅炉的排污率每增大1%，燃料的消耗量就增加0.3%-1%[2]；蒸汽钠、硅含量超标对用汽设备的不良影响；凝结水铁、铜材质设备的腐蚀泄漏等问题仍然存在，且困扰着企业的连续生产和在设备选型方面的判断。
　　在国家强调“能源开发与节能并举，把节能放在首位”的今天，企业实行“节能减排”已是大势所趋。因此，锅炉水系统不仅要彻底解决传统处理技术的不足，还要实现锅炉水系统安全高效、减排节能的新目标。传统处理技术正面临一场前所未有的新挑战，当前我国工业锅炉能源资源浪费情况十分严重，节能潜力很大。因此，采用新型处理技术，使锅炉设备在最优状态下工作，对于促进企业的“节能减排”具有十分重要的意义。
　　2技术现状
　　吉林石化炼油厂锅炉车间化学水系统负责处理和供应一级除盐水，以满足工厂动力锅炉、催化装置废热余热炉产汽用水的需要，最大处理能力500吨/小时，全厂除盐水正常用水量在280-350吨/小时左右，锅炉车间现有由北京锅炉厂设计制造的Y-65/39-1型自然循环中压电站锅炉四台，单炉设计负荷为65吨/小时，最大设计产汽量为260吨/小时。
　　2008年5月以前，车间使用传统液氨进行给水pH值的调节，使用磷酸三钠进行锅炉水处理，由于氨水存在汽水分配系数较大、热稳定性差等缺陷，导致给水及水汽循环系统浓度分布不均匀，pH不稳定，突出表现为蒸汽和凝结水pH偏低，系统酸性腐蚀严重，凝结水铁含量高，省煤器、汽水管线泄漏频繁，装置汽轮机叶片腐蚀也较严重；采用磷酸三钠进行锅水处理，由于存在高温时溶解度低，易产生二次水垢、对炉水中硅铁杂质无处理能力，及炉水碱度要求严格等问题，导致日常运行中炉水指标及蒸汽品质不稳定，汽包、炉管结垢沉积较为突出，汽轮机叶片积盐严重，清洗频繁，同时造成排污率过高，热能损失增加。除氧器后给水未投加任何除氧剂，也未使用凝结水缓蚀剂，导致给水管线和凝结水管线腐蚀严重，铁含量高。
　　3采取的措施
　　为了改进水汽质量、降低排污率，减少热能缺失，更好地控制腐蚀和结垢及改善蒸汽品质，减少泄漏和汽轮机积盐，2008年5月大检修结束后，采用EWPT系列新型多功能缓蚀剂和高分子聚羧酸有机锅水处理剂进行处理,经过2年多的实际使用，有效解决了困扰车间多年的问题。
　　使用的多功能缓蚀剂用于解决给水、蒸汽和凝结水系统的腐蚀控制问题。该技术以一种特殊复合有机产品为主，将给水pH稳定控制在规定的范围内，实际pH至10.0也不会产生人像氨的局部富集情况，防止酸性水质对系统产生的影响，给水中的溶解氧降至国标规定的范围，免受氧的腐蚀，提供对锅炉给水系统、锅炉水系统和蒸汽及凝结水系统的全面保护。其中的长链化合物会在金属基体表面生成单分子保护膜。防止O2、CO2和腐蚀产物对基体金属的侵蚀，从而防止管线和汽轮机腐蚀现象发生。在高温高压下最终产物不含有机酸，只有水、痕量氮气和碱性物质，也未对蒸汽品质产生负面影响。
　　高分子聚羧酸有机锅水处理剂用于锅水的防腐、阻垢和夹带控制，该技术以一种含全有机聚合物、高效分散剂和助剂等组成的多功能无磷处理剂为主。通过发生下列反应，螯合、分散锅水中的硬垢，防止结垢，防止铁、铜等在炉管局总沉积导致的电位腐蚀，同时稳定锅水pH，减少管线、阀门腐蚀问题的产生。沉积物或粘泥被有机聚合物螯合、并分散、调节成没有粘性，可自由流动的形式，能很容易通过锅炉连续排出。铁和铜的氧化物也会被调节成没有粘性，自由流动的形式，不会在锅炉的表面生成硬的沉积垢，防止局部电位腐蚀，有机聚合物通过在金属表面形成钝化层，也会提供腐蚀保护。
　　实践表明：新技术的使用大幅提高了锅水的临界含盐量，降低了锅炉排污率，节约了能源，对硅有良好的增溶性能，防止了硅的夹带现象，减少了聚合硅的产生，并保持了锅炉内部清洁，提高了传热效率。
　　4应用效果
　　在使用新技术的同时，车间对加药、检测和控制系统进行了改造，确保了应用过程中数据的科学、准确、合理。应用从2008年5月开始，时间1年3个月，不改变原工艺流程，不改变工艺条件，并保证锅炉连续稳定运行，药剂分别加在给水和汽包内。
　　药剂的效果主要从给水pH合格率，炉水指标合格率，蒸汽和凝结水指标及合格率，锅炉排污率及经济效益上进行评价。
　　应用前后主要参数平均值见表1，合格率见表2。
　　表1应用前后主要参数平均值
　　
　　
　　
　　4.1 给水pH合格率
　　从给水分析数据看，药剂换型前的pH大部分时间是偏低的，换型后，给水pH保持100%的合格率，而且控制更加平稳，平均在9.2左右，在控制腐蚀的合格范围内，稳定率提高，有利于给水管线的腐蚀控制。
　　4.2 炉水指标合格率
　　炉水指标合格率是考察锅水处理剂的重要参数。加药后，将系统的外部影响降至最小，提高了炉水指标合格率。炉水pH值和含盐量合格率仍控制在100%，但较以前更加平稳，防止了蒸汽的夹带，保证了蒸汽品质。因产品为无磷产品，无需再分析磷酸根含量，同时减轻了化验人员的劳动强度。
　　4.3 蒸汽及凝结水指标及合格率
　　蒸汽指标及合格率可以体现锅水处理剂提高临界含盐量及防夹带能力。加药后，蒸汽钠、硅指标进一步改善，在锅炉浓缩的状态下，提高了蒸汽品质，使用后过热蒸汽各项指标合格率为100%。
　　凝结水的pH值是控制酸均匀腐蚀的重要参数，铁含量可以反映腐蚀的严重程度，从加药前后铁指标的平均值和合格率可以看出，凝结水腐蚀问题得到显著控制。这不仅有利于保护凝结水管线，也有利于凝结水的回收再利用，大大减轻锅炉炉内铁沉积的可能性。
　　4.4 锅炉排污率
　　排污率是评价锅水处理剂的关键性能指标，加药后，在保持各项指标提高的条件下，通过提高锅炉水的临界含盐量，减少汽包的排污，从而体现以排污率降低为计算依据的经济效益。在加药前期阶段，连排阀门按要求多次关小，定排次数进一步减少，在数据稳定的情况下，有效的降低了连排量和定排次数。应用前后锅炉排污率对比见表-1，排污率从3.74%，下降至1.38%，下降2.36%。

　　4.5经济效益估算
　　使用新型锅炉水处理产品后，装置给水、蒸汽、炉水各项技术指标得到稳定控制，合格率大幅提高；汽包排污率降低，浓缩倍数增加。产品的效益体现在以下几个方面：
　　（1）、给水、蒸汽和凝结水系统腐蚀得到显著控制；
　　（2）、各项技术指标得到稳定控制，合格率大幅提高；
　　（3）、锅炉排污率降低，浓缩倍数增加。
　　2009年，仅1#炉省煤器联箱由于材质问题出现一次泄漏，其他3台炉省煤器均未出现泄漏情况。药剂换型前，平均2个月左右省煤器因腐蚀泄漏需要堵漏一次，给水管线及水汽外管网也未发生泄漏情况，实现了长周期安全平稳运行。
　　蒸汽品质一直保持平稳，锅炉综合排污率长期控制在2%以下，有效降低了排污热损失；消除了因磷酸三钠药量控制不稳造成的结垢沉积等问题，锅炉检修期间检查发现，汽包内部和附件十分干净、无杂质和沉积物，说明分散抑垢效果明显，各台炉水冷壁管传热效果明显改善，无结垢和腐蚀现象，整个运行阶段未发生腐蚀结垢引起的炉管爆破事故，由于蒸汽品质的进一步提高，芳烃、加氢及柴油加氢装置等由锅炉提供中压蒸汽的汽轮机组保持了长周期安全稳定运行。
　　以下效益计算主要以排污率的降低进行计算：按全年锅炉用水量880000吨，排污率降低2.36%。锅炉排污水为4.0MPa、255℃的饱和水，1吨排污水热值相当于1吨1.0 MPa低压蒸汽。每吨中压蒸汽热值为3300kj/kg、每吨低压蒸汽热值为2800kj/kg，吨中压汽成本按250元/吨计，则每吨排污水热值成本约为2800/3300×250=212元。
　　A、降低排污率，节省热能费用：
　　 880000×2.36%×212≈440万元
　　B、节约脱盐水费用：
　　 脱盐水价格为：6.5元/吨。
　　 6.5×2.36%×880000≈13.5万元
　　C、药剂药剂使用成本为：346万元/年
　　D、年创造效益为：
　　 A+B-C = 440+13.5-346 =107.5万元/年;
　　使用新技术处理后，延长了设备运行时间，定排基本不排，连排量大大减少，从而降低了阀门及管线的腐蚀，节省了劳动力和维护费用（此处费用未计）。这里的计算不计节省的年停车维护费用、节省的原药剂使用费、间接设备更换和维护费用、停工效益损失、结垢导致的热量损失以及安全、环保等社会效益的情况下得出，可以看出，使用新的处理方案实现了良好的投资回报。
　　5总结
　　新型锅炉水处理技术使用后，使锅炉系统保持了良好的安全、平稳运行状态，克服了传统药剂多方面的不足和缺陷，在锅炉水实际处理过程中发挥了独特的作用，经过一年多的实际应用，有效地改进了锅炉给水和炉水质量，蒸汽品质改善明显，锅炉水汽系统腐蚀、结垢得到有效抑制，有效避免了因水质问题造成的生产停工事故和其他设备故障，由于设备、管线泄漏明显减少，装置检修施工量也明显减少；蒸汽品质的持续稳定，进一步延长了装置汽轮机组的运行周期。
　　锅炉的平稳运行为提高锅炉的浓缩倍数，降低排污提供了条件，从而有助锅炉系统在节能、降耗的状态下运行，并为企业创造了可观的经济和社会效益。
　　在倡导循环型经济和节约型经济的今天，采用新技术实现锅炉水系统的“节能减排”具有十分重要的现实意义。
　　
　　参考文献
　　[1] 郝景泰.工业锅炉水处理技术.北京.气象出版社，2000年
　　[2] 张伟.工业锅炉节能减排应用技术.北京.化学工业出版社，2009年
　　
　　
　　作者简介：韩秋月(1969－)，男，中国石油吉林石化公司炼油厂锅炉车间主任
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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