試析蒸汽鍋爐堿性排污水的綜合利用

郭文潔，于冀芳 ，李耀國 ，秦帥 ，鄧英林

（1.河北省特種設備監督檢驗研究院，石家莊 050000；2.河北省產品質量監督檢驗研究院，石家莊 050000）

1 引言

近年來，隨著國家的快速發展，人們生活水平的不斷提高，對環境保護以及生態等問題越來越關注。蒸汽鍋爐在使用過程中的堿性排污水，如果不經過處理直接排放到環境當中，會對生態環境造成危害。蒸汽鍋爐在使用過程中爐水在蒸汽鍋爐內持續蒸發并且濃縮，從而導致爐水含堿量和pH值過高，會對蒸汽品質產生影響，并發生汽水共騰現象，沖擊液位計，致使蒸汽鍋爐缺水以致在低水位加水引發鍋爐爆炸，更容易引起與鍋爐相連的蒸汽管道內積鹽，從而影響蒸汽鍋爐的安全運行，這時，蒸汽鍋爐最有效的辦法是排污。為使生態環境得到保護，節約能源，廢物利用，本文將針對蒸汽鍋爐堿性排污水的綜合利用等內容進行相應闡述。

2 蒸汽鍋爐堿性排污水綜合利用研究

2.1 作為熱水鍋爐給水

有效利用蒸汽鍋爐排污水中的堿度、pH值，能夠作為熱水鍋爐給水。蒸汽鍋爐在高溫高壓條件下運行，鍋爐水始終處于沸騰狀態，純凈的蒸汽應該為H2O的水蒸氣，水蒸氣不斷蒸發濃縮，鍋爐水逐漸被濃縮。

2.1.1 蒸汽鍋爐運行后鍋爐水各個指標的變化

蒸汽鍋爐運行后堿度和pH值會增加。天然水中堿度通常是以HCO3-的形式存在的，隨著溫度的升高，堿度的存在形式發生變化，HCO3-受熱分解：HCO3-=CO32-+H2O+CO2↑

隨著溫度和壓力的上升，CO32-會不斷發生水解現象，而且水解程度逐漸增加：

有研究證明：CO32-的水解率隨著鍋爐工作壓力的升高而增大，不同工作壓力下，CO32-水解率與鍋爐壓力的關系[1]見下表1：

表1 CO32-水解率與鍋爐壓力的關系

對于蒸汽鍋爐，水解產生的CO2會隨著水蒸汽逸出，因此鍋內的[OH-]濃度會遠遠比上表中的含量高。

pH值的高低，主要取決于水中的[OH-]濃度，蒸汽鍋爐運行過程[OH-]濃度逐漸增大，因此水中的pH值會逐漸升高，當接近標準值的上限時需要通過排污的方式排掉，然后補加軟化水來稀釋鍋爐水的pH值。

堿度分為酚酞堿度和甲基橙堿度。以酚酞做指示劑滴定至終點，測得的堿度稱為酚酞堿度，以甲基橙做指示劑滴定至終點，測得的堿度稱為甲基橙堿度，酚酞堿度與甲基橙堿度之和稱為全堿度。酚酞堿度的高低取決于[OH-]和[CO32]-濃度的大小，鍋爐水經過高溫高壓運行后堿度和pH值都會增加，接近標準要求的上限值時，同樣需要通過排污的方式排掉，然后補加軟化水來稀釋鍋爐水中的堿度和pH值。

2.1.2 蒸汽鍋爐與熱水鍋爐標準要求對比

根據GB/T1576-2008《工業鍋爐水質》，列出蒸汽鍋爐水的堿度、pH值以及熱水鍋爐水的pH值的相關要求。

以額定蒸汽壓力范圍在1.0＜P≤1.6MPa之間，以軟化水為給水的蒸汽鍋爐的堿度和pH值與熱水鍋爐的要求相比較,如表2所示。

表2 蒸汽鍋爐與熱水鍋爐的堿度和pH值的不同要求

由上表可以看出，當蒸汽鍋爐水超標進行排污時，對于熱水鍋爐只是pH值略高一點，把蒸汽鍋爐排污水收集起來，化驗分析其中的堿度和pH值，同時化驗分析熱水鍋爐的堿度和pH值，二者定量混合，用于熱水鍋爐中，可以很好地利用其有效的堿度和pH值,可以防止熱水鍋爐運行時的酸性腐蝕。當二種水混合后pH值低于9.0，可以按照混合后的化驗結果補加少量的堿性藥劑；如果pH值高于11.0，可以采取多補加軟化水的方式，使其水質的pH值在9.0～11.0之間。

雖然水質標準中沒有規定熱水鍋爐水的堿度值，但是有研究表明，當pH值較高時，即pH值大于8以后，隨著pH值的增大腐蝕速度降低，這是因為OH-含量高時在鐵的表面會形成保護膜。實踐證明，熱水鍋爐直接使用軟化水，鍋爐水的pH值難以達到9.0～11.0之間，鍋爐內壁容易發生嚴重的腐蝕，這樣的例子數不勝數。只有加入堿性藥劑，使鍋爐水的pH值在9.0～11.0之間，并且維持一定的堿度，才能避免鍋爐內壁的腐蝕。

2.2 充分利用蒸汽鍋爐排污水中的熱能

熱水鍋爐運行時，從自來水軟化開始，到鍋爐水加溫到運行溫度下的正常工況，需要以下幾個過程：第一,樹脂罐的反洗。首先樹脂罐運行一段時間后，樹脂層表面容易附著一些雜質，另外樹脂堆積密度加大其通水性能降低。所以，需要進行反洗，去除雜質，松動樹脂層，這時需要消耗一定的水量。第二，再生劑溶解為再生液。定量投加再生劑后，加入定量的水（一般加入軟化水，以減少鈣鎂離子的進入）溶解稱為再生液，這個過程消耗一定量的軟化水、需要定量的再生劑。第三，樹脂的再生過程。樹脂的再生過程，是再生液中的鈉離子與樹脂中鈣鎂離子的交換過程，目的是恢復樹脂的交換能力，這一過程需要一定的交換反應時間，消耗定量的再生劑。第四，樹脂罐的清洗。再生結束，需要對樹脂罐進行沖洗，此過程需要定量的軟水（一般加入軟化水效果好，以減少鈣鎂離子的進入），等化驗合格后進行下一環節制水過程。第五，周期制水及加溫。樹脂罐清洗后經化驗硬度合格就開始制水，然后打入鍋爐，升溫運行。這一過程需要定量水，產生煤耗或者電耗。第六，自來水進入樹脂罐，經過軟化，打入熱水鍋爐加溫。這一流程需要一定的時間、消耗一定的再生劑、需要一定量的自來水和軟化水、消耗一定量的煤或者電。整個過程下來，才只是符合溫度要求。保證鍋爐安全運行，還需要加入堿性藥劑進行調節才能滿足熱水鍋爐的運行條件。

3 結語

蒸汽鍋爐堿性排污水綜合利用的研究得出：①收集蒸汽鍋爐排污水，利用蒸汽鍋爐排污水中較高的堿度和pH值，經過化驗調試，可以直接供給熱水鍋爐使用，減少熱水鍋爐堿性藥劑的投加量，使蒸汽鍋爐排污水變廢為寶，既減少環境污染，節約能源，又能使熱水鍋爐運行更經濟，更安全。②蒸汽鍋爐排污水的溫度較高，直接供給熱水鍋爐，減少熱水鍋爐的軟化水投加量和熱能投入，也避免直接加入涼水對熱水鍋爐內壁引起的冷熱沖擊，避免鍋爐本體的疲勞腐蝕。對堿性排污水的參數指標進行分析，合理調試，合理利用，為熱水鍋爐的安全運行創造可觀的經濟效益和良好的社會效益。為蒸汽鍋爐和熱水鍋爐給水的科學使用及鍋爐安全經濟運行指明了方向。