關于鍋爐水處理節能減排的措施研究思考

郭邦佳

摘? 要：新時代，隨著對總體經濟理論的運用，與實施工業化改革、產業化升級，我國經濟增長模式，需要從粗放型轉逐漸向集約型。為了全面實現該目標，一方面需要結合“雙碳”目標，合理的推動能源結構調整，另一方面需要在生態文明主導，工業文明與城市文明同步發展的新路子下，較好的開展節能減排工作。本文以此為背景，選取關于鍋爐水處理節能減排的措施研究思考作為題目，概述了鍋爐水處理節能減排的內涵，剖析了水處理技術及高質量發展階段面臨節能減排問題。并以此為基礎，分別從現狀、技術、培訓、運維四個層面，提出了幾點較有針對性的建議。

關鍵詞：鍋爐;水處理;節能減排;措施

“雙碳”目標包括了2030年的必須達到的“碳達峰”目標與2060年預期實現的“碳中和”目標。根據現階段各行業諸領域對“雙碳”目標的研討情況看，其重點集中在經濟增長模式、能源結構轉型、生態環境保護三個方面。其中，經濟增長模式要求從粗放型轉向集約型，提高全要素生產率。能源結構轉型要求在化解能源危機的前提條件下，用新能源逐漸取代非可再生能源。生態環境保護方面要求應對氣候變化，科學設置二氧化碳指標、擴大碳市場，以及運用新材料、新技術、新工藝等，在修復生態、保護環境的路徑下，推動生態文明建設工作的深化與城市文明、工業文明，以及農業文明的良性發展。

1、鍋爐水處理節能減排概述

工業鍋爐水處理與整個鍋爐系統運行密切關聯，在“雙碳”目標下，一方面需要明確集約型發展方向，另一方面則應該將能源危機、生態環境保護關聯起來。從而使工業鍋爐水處理節能減排實踐中，借助具體、實用的節能減排技術，在鍋爐燃料環節改變能源結構，在鍋爐水處理環節，解決水雜質含量高、排污率高、余熱利用不足、煙氣排放污染大等粗放型發展階段遺留的問題。

從當前鍋爐水處理節能減排實施現狀看，多數工業企業已經在較大程度上將燃煤鍋爐，轉向了燃氣鍋爐，增加了對新能源的研發應用。近年來，雖然在總體上的節能減排已經起到了較好的減排效果，但是在鍋爐水處理與節能減排中的水質化驗、水處理裝置升級、運行管理、監督機制，以及環境保護自主驗收等方面，仍然有較大的提升空間。

2、鍋爐水處理技術分析

2.1常規鍋爐水處理技術

在鍋爐水處理技術方面，常規技術包括給水加氨、給水除氧、鍋內水處理。分述如下：

2.1.1以給水加氨為例

該技術的應用目標是調整pH值。從技術優勢看，原料容易獲取、成本投入較低、使用時間較長、應用工藝簡單。但是由于除氧器出口的pH值相對較低，氨富集區域會現出腐蝕銅合金材料的現象，加上氨水氣味大會造成臭氣，于環境不利、對人體健康存在威脅，所以需要對其進行轉變。

2.1.2以給水除氧技術為例

該技術是補充熱力除氧不足。常用的方法包括了聯氨、乙醛肟。由于聯氨存在較大毒性已經不用于除氧劑，可是在反應速度方面，其它除氧劑比較慢，而且容易在pH、溫度、過剩量的影響下進一步降低反應效率。尤其鈍化效果方面并無明顯優勢，以小于5PPb的氧含量為例，依然不能排除腐蝕現象。所在多數工業企業認為氧腐蝕問題屬于處理中的難點之一。

2.1.3以鍋內水處理為例

中壓、高壓鍋爐中通常選擇磷酸三鈉與氫氧化鈉、磷酸氫二鈉等作為處理材料進行操作，可是由于屬性的影響處理中也存在一定缺陷，尤其在主觀因素影響下，水質指標控制不嚴格時也會導致處理效果下降。例如，當前在中壓鍋爐中時有出現的夾帶現象、蒸汽品質降低現象、排污率與排污量均持高不下的現象等，均使鍋內水處理的能耗費有所增加。由此可見，在鍋爐水處理中應該使用一些新技術。

2.2新型鍋爐水處理技術

與常規鍋爐水處理技術相比，新型鍋爐水處理技術原理發生了變化，主要是根據系統性處理思維梳理出了腐蝕控制問題，與沉積結垢、腐蝕夾帶控制問題，選擇適用于解決實際問題的水處理技術。

2.2.1MFT多功能緩蝕處理技術

該技術整體上屬于特殊復合有機產品，在使用能夠較好的控制給水pH的穩定性，同時預防酸性水質產生負面影響。從應用效果看，一方面可以使給水中的溶解氧符合國家相關規定標準，另一方面起到保護給水系統、水系統、蒸汽系統、凝結水系統的作用。例如：（1）與水分子締和合可以較好的提高pH值，化學反應式為：R[（CmHn）O—NH2]P+H2O→[（CmHn）O—NH3OH] P。

（2）應用該產品后可以較好的中和酸根離子，化學反應式為：R[（CmHn）O—NH2]P[OH-+H+]HCO3→R[（CmHn）O—NH2]PHCO3+H2O。

（3）可以對腐蝕產物起到鈍化的明顯作用，包括氧化銅被鈍化為氧化亞銅保護膜、氧化鐵紅鈍化為磁性四氧化三鐵保護膜等，進而實現防腐蝕的目標。用公式可以表示為：[NH2—CO—NH2]m+CuO/Fe2O3→Cu2O/Fe3O4+H2O+N2。

（4）需要注意的是，該技術中也存在反應殘余氧，用化學公式表示為：[NH2—CO—NH2]m+O2→N2+H2O+CO2。

再如，長鏈化合物在金屬基體表面上會產生一種單分子保護膜，進而起到對氧氣、二氧化碳、腐蝕產物侵蝕現象的有效預防（如對汽輪機、管線的腐蝕保護等），而且于高溫、高壓條件下的反應物不含有機酸，也不會影響蒸汽品質等。

2.2.2AOT鍋水處理技術

該技術主要是通過無磷鍋水處理劑，其中包括了高效分散劑、有機聚合物、助劑等。目前使用該技術可以起到較好的分散硬垢、防結垢、防電位腐蝕等作用。

具體而言，當該產品與鐵、銅、硅發生化學反應后，就可以實現防結垢、防腐蝕目標。用化學公式可以表示如下：

（1）R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P+pM2→pM（R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P）。

（2）R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P+pN→pN（R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P）

（3）反應后生成的粘泥、沉積物，會在有機聚合物螯合、分散、調節處理等作用下，轉變為另一種具有自由流動屬性的形式并從鍋爐中排出。由于包括了對鐵、銅氧化物粘性的調節，因此可以起到對局部電位腐蝕防護的作用，并借助金屬表面產生的鈍化層較好的控制腐蝕現象的產生。當前階段的實踐經驗表明應用上述技術后，可以較好的提升鍋水臨界含鹽量、減少排污率與排污量、降低能耗、提高鍋爐傳熱效率等。

3、鍋爐水處理節能減排問題分析

3.1從能源結構調整角度分析

當前階段，多數工業鍋爐從燃煤鍋爐轉變成了燃氣鍋爐，整體上的能源結構獲得了優化，降低了污染物種類與排量。對于部分仍然采用燃煤鍋爐的工業企業而言，燃燒系統中增加了均勻分層給煤技術，并且結合爐墻改造實現了對燃燒系統的優化。而且，近年來通過對燃氣鍋爐、燃煤鍋爐能效與排放實測調研發現，工業鍋爐的排煙溫度、回水溫度均有較大的可利用空間。尤其是在節能減排潛力方面，余熱的回收利用為其提供了必要途徑。

例如，根據2021年《暖通空調HV&AC》第51卷第12期的專題研究內容看，寧夏大學、北京建筑大學、寧夏特種設備檢驗檢測院、寧夏建筑設計研究院有限公司等多家機構以聯合方式，對寧夏地區的供熱爐、工業鍋爐進行了調查研究，結果顯示在氮氧化物排放量較高、排煙溫度約在130攝氏度到190攝氏度范圍之內，而且，回水溫度達可以達到20攝氏度到47攝氏度，一旦對其進行有效利用，可以降低污染、提高余熱回收后的鍋爐熱效率（約在6%到17%左右）。由此可見，現階段的鍋爐水處理中應該配套的提高余熱回收工作。

3.2從節能減排措施角度分析

工業鍋爐系統水處理通常包括多個階段，不同的階段處理效果也會相應的對系統運行狀況產生影響。以國內的10.MPa高壓鍋爐、余熱汽包，與4.0MPa中壓鍋爐、余熱汽包的使用情況看，在應用MFT多功能緩蝕處理技術與AOT鍋水處理技術后，可以較好的提升燃燒效率、化解難題、擴增綜合效益，可是技術要素的配置，并不能全面的實現節能減排目標，仍然需要配套的解決設備運行管理、監督，以及相關工作人員的綜合素質培育問題等。

例如，對于部分工業企業而言，在分析鍋爐水處理需求時存在不足，選擇節能減排技術時以其優勢為準進行技術引進，導致了技術適用性差的現象。同時在技術要素主導的條件下，未能區分清楚技術要素主導下的生產要素配置，與單一的技術生產要要素配置差異，造成了配套性資源配置不足的情況，由此也容易造成技術要素配置后應用效用大大折扣的現象。尤其在現代工業鍋爐水處理及節能減排中，將重點轉移到了前端的研發、設計，與后端的運維管理環節，事實上部分工業企業缺乏對產業鏈思維的吸收與應用，造成了重前端研發設計、輕后端運維管理的現象，由此也弱化了對相關人員的管理，降低了檢查、監督、處理措施實施后的執行效力等。

4、鍋爐水處理節能減排應對措施

4.1結合現狀，科學選擇鍋爐水處理方法

首先，化工企業在鍋爐不處理節能減排過程中，應該對在用鍋爐的類型、規格、發電機組發電能力、動力蒸汽作用、裝置、供氣對象等進行全面剖析。其次，建議在此基礎上制作鍋爐水處理節能減排要素清單。例如，將給水、爐水、過熱蒸汽等，細化到pH、電導率、溶解率、磷酸根、二氧化硅、鈉離子等要素指標上，根據加藥前、加藥后（主要指應用新型鍋爐水處理技術產品及各類處理劑）的指標變化、合格率（如在技術指標合格率可以根據加藥調試期、減排調試期、穩定期等計算出總合格率）、排污率（主要根據加藥前三個月、加藥期的耗水量、產汽量、排污率等進行計算）比較，最終對選擇的鍋爐水處理技術進行節能效果分析。第三，經濟效益分析中包括了藥劑總費用、節省原藥劑費用、節約脫鹽水經濟效益、降低排污率與多產蒸汽效益等，最后根據各項經濟效益相加計算出總經濟效益。并對社會、環境效益開展綜合評價等。

4.2借助技術，提升鍋爐水處理管理水平

首先，建議結合工業企業產業升級中的經驗，在鍋爐相關部位安裝傳感器或執行器，將傳感器與數據庫進行關聯，對于未建設鍋爐水處理節能減排數據庫的工業企業，應該通過引入SQL數據技術，結合現用的企業信息管理系統，建設節能減排要素庫、指標庫，并將傳感器與數據庫進行通訊關聯，完成數據采集、數據上傳、數據存儲管理其次，為了提升鍋爐水處理管理水平，有必要在數據管理的基礎上，增加數據分析環節。例如，目前可以通過引入大數據技術，增加數據抽取、數據分析、生成分析報告、將報告分發給各管理部門的環節，進而建立一個從終端數據采集到PC端數據分析管理的數據化管理體系，實現對鍋爐水處理技術應用中的全過程監測等。

4.3開展培訓，增強鍋爐水處理人員素質

首先，建議開展知識結構優化培訓，結合工業企業產品生產制造產業鏈條，從宏觀上梳理鍋爐裝置應用流程。然后，結合微觀實踐中的鍋爐水處理技術，開展專項技術應用培訓，確保在應用新技術時，工作人員能夠滿足實際的操作需求。其次，應該根據信息化管理現狀，增加數據庫技術應用方法與數據分析管理技術培訓，以此滿足“雙碳”背景下的鍋爐水處理節能減排對工作人員的綜合素質要求。尤其是在發現問題、處理問題過程中，需要一定的職業素養、創新能力，開展持續性的培訓工作，有利于推進員工與企業的共同發展，并為企業創造更大價值。

4.4重視運維，確保檢查監督處理的效果

首先，建議按照產業鏈思維增加對運維管理的重視程度，并結合人員培訓環節，共同促進對運維管理方案的研發設計。例如，當前可以由部門進行研發設計、員工進行應用與檢驗，并在反饋機制作用下，較好的推動對運維管理方案的持續完善。其次，應該根據常態化檢查、全過程監督、及時處理的基本要求，對運維管理方案中的要素、指標進行梳理與檢驗，最終保障鍋爐水處理相關的要素，均能夠與具體的技術指標匹配起來，從而使工作人員結合“線上+線下”模式實現高效化運維管理目標。

結束語

總之，新時期我國各行業諸領域進入到了高質量發展階段，既要保障集約型經濟增長模式的完善，也要使“碳達峰”目標加以實現，并為“碳中和”目標奠定必要條件。從手段上看，工業鍋爐升級改造中的主要以能源結構轉型、水處理節能減排為主。因而在當前應該以實際的節能減排現狀為準，合理的選擇一些鍋爐水處理方法，并結合信息化管理向數據化管理的轉型機遇，引入數字化技術提升鍋爐水處理管理水平。由于鍋爐水處理節能減排需要通過綜合措施才能獲得較好實現，因此，建議配套的開展工作的知識結構優化與專業技能培訓，同時加大運維管理環節的投資比重，發揮節能減排措施應用效用。

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