畢君芝

（云南三環(huán)中化化肥有限公司，云南昆明650113）

云南三環(huán)中化化肥有限公司（以下簡(jiǎn)稱三環(huán)中化）目前已建成2套年產(chǎn)800 kt/a硫磺制酸裝置，生產(chǎn)能力為1 600 kt/a，采用“3+1”二轉(zhuǎn)二吸生產(chǎn)工藝，配套建有2臺(tái)額定壓力3.82 MPa、產(chǎn)汽量120 t/h的余熱鍋爐，2臺(tái)額定壓力1.0 MPa、產(chǎn)汽量45 t/h的低溫位余熱鍋爐，2臺(tái)額定發(fā)電量15 MW的抽凝發(fā)電機(jī)組及2臺(tái)進(jìn)汽量約60 t/h的背壓汽輪機(jī)拖動(dòng)的KKK風(fēng)機(jī)。余熱鍋爐回收硫磺燃燒的熱量副產(chǎn)蒸汽，所用脫鹽水由公司脫鹽水工序采用自清洗過濾器+UF超濾＋RO反滲透＋混床制水工藝供給，不足部分由磷酸濃縮蒸汽冷凝水、余熱電站蒸汽冷凝水補(bǔ)充。余熱鍋爐運(yùn)行14年以來，因脫鹽水水質(zhì)問題已直接影響到余熱鍋爐及透平機(jī)的安全運(yùn)行，三環(huán)中化決定對(duì)影響脫鹽水水質(zhì)的因素進(jìn)行分析，并提出解決措施。

1 脫鹽水水質(zhì)問題分析

1.1 原水水質(zhì)下降

三環(huán)中化現(xiàn)有脫鹽水站產(chǎn)水水質(zhì)下降的主要原因?yàn)椋涸|(zhì)下降，UF超濾前無預(yù)處理工藝，導(dǎo)致水中的懸浮物、膠體、微生物和其他雜質(zhì)附著于超濾膜表面使濾膜受到污染[1]。由于超濾膜水通量比較大，被截留的雜質(zhì)在膜表面上的濃度迅速增大，產(chǎn)生所謂“濃度極化”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)一些較細(xì)小的微粒會(huì)進(jìn)入膜孔內(nèi)而堵塞水通道。此外，水中微生物及其新陳代謝產(chǎn)物生成黏性物質(zhì)也會(huì)附著在膜表面，導(dǎo)致超濾膜透水率下降以及分離性能惡化，同時(shí)對(duì)超濾供水溫度、pH值和濃度等也有一定程度的影響。在實(shí)際運(yùn)行中，特別是在夏季和秋季，隨著溫度的變化超濾膜的透水率變化幅度高達(dá)50%以上。因此，需要對(duì)超濾供水進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理以調(diào)整水質(zhì)。

1.2 磷酸濃縮蒸汽冷凝水水質(zhì)不合格

Ⅰ期余熱鍋爐的給水來自脫鹽水和磷酸濃縮蒸汽冷凝水，而磷酸濃縮蒸汽冷凝水的水質(zhì)控制僅有電導(dǎo)率指標(biāo)。2020年隨機(jī)取樣分析的脫鹽水、磷酸濃縮蒸汽冷凝水、Ⅰ期余熱鍋爐給水和Ⅰ期余熱鍋爐過熱蒸汽水質(zhì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 2020年水質(zhì)隨機(jī)取樣分析數(shù)據(jù)

由表1可以看出：脫鹽水中SiO2超標(biāo)；Ⅰ期余熱鍋爐給水中SiO2、溶解氧超標(biāo)；蒸汽中Na+、SiO2、Fe3+超標(biāo)；磷酸濃縮蒸汽冷凝水中PO43-、硬度超標(biāo)。從給水到形成蒸汽的過程來看，由于石墨換熱器滲漏未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使磷酸濃縮蒸汽冷凝回水未經(jīng)處理直接回收進(jìn)入除氧器后并入余熱鍋爐給水，進(jìn)而污染余熱鍋爐給水的水質(zhì)。

1.3 除氧能力差異導(dǎo)致給水氧含量超標(biāo)

三環(huán)中化使用2臺(tái)大氣旋膜式除氧器，供2臺(tái)余熱鍋爐除氧。因兩臺(tái)除氧器設(shè)計(jì)時(shí)考慮的條件不一致，導(dǎo)致兩臺(tái)鍋爐對(duì)應(yīng)配置的除氧器除氧能力不一致。除氧器除氧能力的差異導(dǎo)致余熱鍋爐給水氧含量超標(biāo)，分析其原因主要有：

1） 除氧器的水箱液位控制不當(dāng)[2]。日常操作中，兩臺(tái)除氧器的水箱液位控制指標(biāo)存在差異，1#除氧器控制在60%～70%，2#除氧器控制在65%～70%，而在實(shí)際工作中，2#除氧器的水箱液位控制在70%～73%，導(dǎo)致除氧器的水處理量下降，除氧水氧含量超標(biāo)。

2）混床的陰陽樹脂顆粒堵塞除氧器管道[3]。除氧器將脫鹽水作為補(bǔ)給水，在混床的長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，部分損壞的陰陽樹脂顆粒隨脫鹽水進(jìn)入除氧器，經(jīng)蒸汽加熱溶解后吸附在除氧器旋膜器上形成樹脂膜，堵塞除氧器進(jìn)水管或蒸汽入口管，使管道有效輸送面積降低，除氧器內(nèi)的汽水得不到充分交換，從而影響除氧效果。

3）受市場(chǎng)因素及2019年鍋爐爆管檢修的影響，生產(chǎn)負(fù)荷頻繁調(diào)整，影響除氧器的進(jìn)水量，蒸汽量也隨之進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，導(dǎo)致除氧指標(biāo)不斷波動(dòng)。

4）除氧器的除氧頭填料散落。除氧器長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，三環(huán)中化疏于對(duì)除氧器內(nèi)件的徹底檢查，2020年5月檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)新除氧器的除氧頭填料散落，但因停車時(shí)間較短未做處理，因而也會(huì)影響除氧器的除氧能力。

1.4 未按火力發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行把控

三環(huán)中化余熱鍋爐按照工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)，水質(zhì)按滿足GB/T 1576—2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的要求進(jìn)行監(jiān)控。GB/T 1576—2018適用于額定出口蒸汽壓力小于3.8 MPa，且以水為介質(zhì)的固定式蒸汽鍋爐、汽水兩用鍋爐和熱水鍋爐，而GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》適用于主蒸汽壓力不低于3.8 MPa的火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備，對(duì)脫鹽水、鍋爐給水、凝結(jié)水、蒸汽的質(zhì)量有明確要求。三環(huán)中化主蒸汽壓力一般為3.82 MPa，因此應(yīng)該按照GB/T 12145—2016的規(guī)定進(jìn)行鍋爐水質(zhì)質(zhì)量控制。

1.5 鍋爐排污不徹底導(dǎo)致有害物質(zhì)累積

脫鹽水通過吸收高溫?zé)煔獾臒崃啃纬烧羝?，蒸汽?jīng)過透平減壓后供給各用汽點(diǎn)回收熱量，同時(shí)形成的蒸汽冷凝水又與新鮮脫鹽水一同進(jìn)入鍋爐再次形成蒸汽。其中作為蒸汽冷凝水的部分始終在蒸汽形成與冷凝過程中進(jìn)行循環(huán)，未能利用排污環(huán)節(jié)及時(shí)排出其中的有害物質(zhì)，導(dǎo)致有害物質(zhì)在蒸汽中不斷累積，加劇了蒸汽品質(zhì)的降低。

2 解決措施

2.1 增加原水預(yù)處理措施

常用的原水預(yù)處理主要有混凝沉淀、多介質(zhì)過濾、活性炭過濾、微濾等工藝，其中多介質(zhì)過濾工藝是利用兩種及以上的過濾介質(zhì)，在一定壓力下，使?jié)岫容^高的水通過一定厚度的粒狀或非顆粒材料，從而有效地除去懸浮雜質(zhì)使水澄清的過程。三環(huán)中化的多介質(zhì)過濾器常用的濾料有石英砂、無煙煤，主要用于水的除濁、軟化，以及純水的前級(jí)預(yù)處理等。三環(huán)中化將失效的自清洗過濾器更換為4臺(tái)電動(dòng)式自清洗網(wǎng)式過濾系統(tǒng)，恢復(fù)過濾功能。經(jīng)過改造，目前出水濁度均在2.5 NTU以下，符合公司對(duì)一次清水濁度不高于2.5 NTU的要求。通過增加對(duì)原水的預(yù)處理，降低了下一工序的水處理負(fù)擔(dān)，可提高脫鹽水站產(chǎn)水的水質(zhì)，延長(zhǎng)超濾膜的使用壽命。

2.2 除氧器運(yùn)行調(diào)整和維護(hù)

根據(jù)除氧器檢修及日常運(yùn)行情況對(duì)大氣旋膜式除氧器的溶解氧超標(biāo)進(jìn)行原因分析，針對(duì)1#除氧器額定出力300 t/h、2#除氧器額定出力150 t/h的情況，對(duì)除氧器的運(yùn)行維護(hù)采取以下措施：①2臺(tái)除氧器液位控制在60%～70%內(nèi)，鍋爐給水水質(zhì)增加硬度、Fe3+、SiO2質(zhì)量濃度指標(biāo)，余熱鍋爐給水溶解氧（ρ）的最高限值由工業(yè)鍋爐的50 μg/L修改為15 μg/L；②定期對(duì)原水儲(chǔ)水池、脫鹽水槽進(jìn)行清理檢查；③定期更換混床內(nèi)的陰陽樹脂，對(duì)輸送管道、除氧器等設(shè)備進(jìn)行清理檢查，避免樹脂流入除氧器；④對(duì)除氧器內(nèi)部金屬填料的破損部分按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行恢復(fù)；⑤根據(jù)GB/T 12145—2016的要求，更換除氧頭。

2.3 對(duì)回收的冷凝水進(jìn)行分類處理

為節(jié)約能源，將可回收的蒸汽冷凝水均進(jìn)行回收，但對(duì)回收的冷凝水需進(jìn)行預(yù)處理，以排出其中的有害物質(zhì)，采取的措施主要有：

1）綜合考慮冷凝水中SiO的脫除率、PO3-24對(duì)陽極床壽命的影響，以及冷凝水的熱量損失率等因素，將磷酸濃縮蒸汽冷凝水經(jīng)兩級(jí)板式換熱器降溫后進(jìn)入冷凝水箱儲(chǔ)存，再通過混床進(jìn)水泵加壓進(jìn)入混床凈化處理合格后，產(chǎn)品水才可進(jìn)入脫鹽水箱。一級(jí)板式換熱器利用脫鹽水作為降溫冷源，二級(jí)板式換熱器利用廠區(qū)循環(huán)冷卻水作為降溫冷源。為減少冷凝水的熱量損失，同時(shí)降低除氧的蒸汽消耗，混床進(jìn)水溫度控制在45 ℃內(nèi)。經(jīng)計(jì)算，利用回收磷酸蒸汽冷凝水的熱量，能將145 t脫鹽水從約45 ℃加熱至98 ℃，其余熱量利用冷卻水帶走。脫鹽水主管及旁路增加2只電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，循環(huán)水主管增加1只電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，便于冷凝水的水量及溫度發(fā)生變化時(shí)調(diào)節(jié)冷源水量，控制高溫混床的出水溫度。

2）對(duì)于其他裝置的冷凝水，經(jīng)脫鹽水站中間水箱上部的板式換熱器降溫后進(jìn)入中間水箱，后續(xù)進(jìn)入混床進(jìn)行深度脫鹽處理。

3）增加pH值、電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)儀表，當(dāng)水質(zhì)偏酸性時(shí)排入污水池，保證脫鹽水系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.4 加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)

按照GB/T 12145—2016的要求，對(duì)未納入監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目建立分析要求，及時(shí)對(duì)原水、脫鹽水、除氧水、鍋爐給水、蒸汽及冷凝水的水質(zhì)進(jìn)行分析，確保水質(zhì)符合要求。

實(shí)行鍋爐用水嚴(yán)格分類，在確保脫鹽水的產(chǎn)量和質(zhì)量滿足要求外，對(duì)回收的各路冷凝水點(diǎn)增加監(jiān)控手段，余熱發(fā)電的凝結(jié)水、磷酸石墨換熱器的冷凝水以及其他蒸汽管道的冷凝水，均增加電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)儀表，統(tǒng)一送到脫鹽水站經(jīng)混床處理后再進(jìn)入脫鹽水箱，杜絕冷凝水未經(jīng)處理直接進(jìn)除氧器產(chǎn)生危害。

2.5 加強(qiáng)鍋爐排污管控

對(duì)鍋爐污水的定排、連排加強(qiáng)管控，對(duì)排污的時(shí)長(zhǎng)、間隔、排污效果進(jìn)行嚴(yán)格管控，確保濃水及時(shí)排出，消除污染物累積的風(fēng)險(xiǎn)，保證脫鹽水及蒸汽的品質(zhì)，確保余熱鍋爐及汽輪發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語

三環(huán)中化通過對(duì)脫鹽水原水進(jìn)行多介質(zhì)過濾預(yù)處理、對(duì)除氧器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整控制和設(shè)備維護(hù)、對(duì)回收的冷凝水進(jìn)行分類處理，以及加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和鍋爐排污管控，脫鹽水水質(zhì)和蒸汽品質(zhì)有所改善。三環(huán)中化硫磺制酸裝置余熱鍋爐采取優(yōu)化措施運(yùn)行半年后，汽輪發(fā)電機(jī)和KKK透平風(fēng)機(jī)的葉輪結(jié)垢明顯減少，實(shí)現(xiàn)了鍋爐用脫鹽水的安全，且節(jié)能效果明顯，對(duì)于同行具有很好的借鑒作用。