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工业锅炉节水技术 魏刚 许艳红 熊蓉春 （北京化工大学） 摘要 工业锅炉是耗水大户，废水可能引起淡水咸化、腐蚀产物污染和热污染，从减少排污量、降低硬水软化损失和回收凝结水等方面探讨了工业锅炉的节水方法、存在问题和解决途径，指出零排污技术是21世纪锅炉节水技术的发展方向。 关键词 工业锅炉 节水 零排污技术 当前，人类正面临着水资源危机的严峻挑战。去年3月16日，联合国在日本召开世界水资源论坛。必威体育精装版公布的数据全世界有超过12亿人口目前缺乏安全饮用水每天大约有6000名儿童死于不卫生的水和不合格的卫生条件所引起的疾病，发展中国家居民80％的疾病源于不卫生的水和不清洁的环境。如果再不解决水危机，21世纪人类可能被开除地球的“球籍”。我国属于目前世界13个贫水国家之一，水量仅为世界人均水平的1／4，居第121位 1.减少排污量 为了使锅炉水中的溶解固形物保持正常,防止结垢、汽水共滕和锅炉事故的发生,锅炉排污被认为是必不可少的。若锅炉蒸发量为Q t/h，给水量为G m3/h，排污率为P，则 G ＝ Q（1＋P） 目前我国工业锅炉的排污率为10％～15％，每发生1吨蒸汽，需给水1.1～1.15m3，同时向环境排放热水0.1～0.15m3。过去一般仅从节能的角度考虑，认为这是一笔不可忽视的热能损失。现在看来，由此引起的水损失、废水污染和热污染也是必须考虑的。 根据物质平衡，减少排污量的基本方法是提高给水品质。若给水的溶解固形物含量为RG mg/L，锅水溶解固形物控制指标为RB mg/L，则有 P（％）＝ 100 RG /（RB－RG） 实际排污率要比计算值大，因为锅水中的固体物质也必须排出。目前的一般做法是通过连续排污或表面排污将溶解固形物排出，再加上定期排污或底部排污将固体物质排出。若采用适宜的药剂处理,把结垢因素的硬度成分和铁垢变成悬浮性物质,分散在锅水中而易于排出锅炉,则可以减少排污量。 为进一步减少排污量，可采用排污扩容器，即通过排污水扩容，产生二次蒸汽。其节水量可按下式计算： Q2 ＝ QP（iη－i1）/[( i2－i1)x] 式中，Q2 是二次蒸汽发生量，kg/h；i是锅炉饱和水焓，kJ/kg；i1是扩容器出水焓，kJ/kg；i2是二次蒸汽焓，kJ/kg；η是排污管热损失系数，一般取0.98；x是二次蒸汽干度，一般取0.97。 2.降低硬水软化损失 钠离子交换法是目前采用最多的硬水软化法。该法对硬度成分结垢有很好的阻垢效果。这是因为原水经过预处理和钠离子交换后,水中的悬浮物和硬度成分均被除去,在正常情况 下不可能再发生硬度成分结垢。在采用了软化法的现场有时能碰到仍然发生硬度成分结垢的情况,其原因在于操作失误、交换剂质量或者管理不善,而与方法本身无关。目前，离子交换法在我国锅炉房的普及率已达90%以上，对提高我国锅炉的安全性和运行水平起到了重要作用。 但是，离子交换法也有局限性。其主要体现是原水经钠离子交换法软化处理后所得软化水的含盐量增加，腐蚀性增强以及环境问题。 2.1 软化水的腐蚀性 一种习惯性的认识是,原水经过软化之后,水的pH值提高了,因而水的腐蚀性也降低了。但是，研究结果表明，这一认识实际上具有很大的盲目性。 表1示出20g钢在自来水及其软化水和去离子水中的腐蚀试验结果。无论是在25℃还是在80℃下试验时，锅炉钢在自来水、软化水和去离子水中的腐蚀速度都很大,按照锅炉腐蚀标准,都属于事故性腐蚀级。而且，水质对钢的腐蚀速度具有比较明显的影响：即钢在自来水中的腐蚀速度明显低于软化水和去离子水。显然，这里存在着比较复杂的影响。 表1 20g钢在试验水中的腐蚀速度/(mm/a) 温度/℃ 自来水 软化水 去离子水 25 0.0660 0.0869 0.0822 80 0.281 0.340 0.334 　 与软化水和去离子水相比, 自来水中含有天然缓蚀剂碳酸氢钙, 它是一种阴极性缓蚀剂,当在钢表面同阴极反应产物氢氧根离子相遇时,即生成碳酸钙沉淀而覆盖于阴极表面。由于阴极过程被抑制,钢的腐蚀速度减小。将自来水软化，虽然提高了水的pH值，但是随着硬度成分被除去,水中原有的能抑制腐蚀的天然缓蚀剂碳酸氢钙也被除去，因而水的腐蚀性增加了。同时,腐蚀产物覆盖于金属表面而成垢的情况变得严重了。在自来水和软化水中测得的钢的极化曲线（图1）也表明，由于存在碳酸氢钙，钢在自来水中的自腐蚀电位变负，腐蚀电流变小，所以碳酸氢钙明显抑制了钢腐蚀的阴极过程。 总之,软化法可以有效地防止硬度成分结垢,但使水的腐蚀性增强，使腐蚀产物结垢加重，使锅炉增加了腐蚀产物排污。因此,对使用软化水的锅炉,更有必要采取防腐措施。 图1 钢在40℃水中的极化曲线 2.2 环境问题 从环境的角度看，离子交换法的主要缺点是必须排