唐暉迪，姚 妮，曠運坤，龔育婷，黃秋妹，韋炳聰

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗研究院，廣西 南寧 530219）

0 引言

注重工業(yè)鍋爐水質(zhì)處理問題始終是提升工業(yè)鍋爐生產(chǎn)安全以及節(jié)能環(huán)保運行效益的重要舉措。如果工業(yè)鍋爐水質(zhì)處理工作落實不到位或者相關(guān)設(shè)備配置不合理，就很容易誘發(fā)資源浪費現(xiàn)象。嚴重時，可能會導(dǎo)致一系列生產(chǎn)污染和安全隱患問題出現(xiàn)。舉例而言，如果鍋爐水處理作業(yè)人員對于鍋爐水質(zhì)檢測缺乏規(guī)范操作，那么很容易因為檢測結(jié)果有誤導(dǎo)致鍋爐設(shè)備出現(xiàn)腐蝕或者結(jié)垢問題，容易影響鍋爐設(shè)備安全運行效果。一旦鍋爐出現(xiàn)上述質(zhì)量缺陷問題，很容易會對鍋爐熱傳熱性造成不利影響，并相繼引發(fā)鍋爐熱效能下降以及受熱面過熱等風險問題。近些年來，為全面增強工業(yè)鍋爐安全節(jié)能環(huán)保運行效能，管理人員針對工業(yè)鍋爐水處理問題的重視程度逐漸提高。從客觀上講，提高工業(yè)鍋爐水處理能力在很大程度上可以提高鍋爐水處理效率、減少污染物排放量、降低鍋爐結(jié)垢腐蝕等問題帶來的負面影響，同時滿足安全節(jié)能減排要求。為此，本文在分析工業(yè)鍋爐水處理檢驗和節(jié)能減排現(xiàn)狀，剖析鍋爐水處理檢驗中遇到的常見缺陷和典型案例的基礎(chǔ)上，探討工業(yè)鍋爐水質(zhì)檢測及節(jié)能方法。

1 工業(yè)鍋爐水處理檢驗和節(jié)能減排現(xiàn)狀分析

我國的淡水資源僅占全球的6%，是水資源比較緊缺的國家，水資源節(jié)能減排是實現(xiàn)綠色經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，而工業(yè)鍋爐系統(tǒng)水介質(zhì)處理節(jié)能減排的現(xiàn)狀不理想，主要體現(xiàn)在：給水雜質(zhì)高、排污率偏高、回收率偏低、除氧率偏低、水處理設(shè)備有效運行效率偏低、化學(xué)清洗液亂排放等方面[1]。結(jié)合以往的水質(zhì)檢驗經(jīng)驗來看，部分工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在鍋爐水處理檢驗方面存在不重視鍋爐水處理、鍋爐水處理管理混亂、水處理設(shè)備效率低下、節(jié)能減排落實效果不強等問題。

舉例而言，當前大部分鍋爐水處理設(shè)備并未結(jié)合水源實際情況對水處理方式進行合理選擇，導(dǎo)致水處理效率低下且浪費資源問題較多。尤其是某些地區(qū)采用地下時水金屬離子超標問題比較突出，在未采取預(yù)處理措施的情況下將攜大量鐵離子的原水泵入到水處理設(shè)備當中，導(dǎo)致鈉離子樹脂快速“中毒”失效，繼而引發(fā)水處理設(shè)備運行效率低下、再生周期縮短、水資源浪費和化學(xué)廢液排放污染等一系列問題。

大部分微小型企業(yè)未按國家的建議要求配置專門的鍋爐水處理作業(yè)人員，對于鍋爐水介質(zhì)處理大部分僅僅是應(yīng)付各類檢驗檢查，并未解決鍋爐介質(zhì)不達標的實際運行問題，在鍋內(nèi)水處理的藥劑選擇、加藥調(diào)控比例、參數(shù)監(jiān)測方式和鍋爐水介質(zhì)的管理制度等方面未采用科學(xué)合理的方法，不利于保障鍋爐水的品質(zhì)，甚至會引發(fā)熱源損失和安全隱患等問題。除此之外，管理人員并未對鍋爐凝結(jié)水、疏水等進行合理回收與科學(xué)利用，最終導(dǎo)致能源與水資源浪費問題出現(xiàn)。

2 工業(yè)鍋爐水處理檢驗檢測實踐分析

2.1 日常檢驗發(fā)現(xiàn)的問題

為消除結(jié)垢問題對工業(yè)鍋爐水處理檢驗效果帶來的負面影響，水處理作業(yè)人員應(yīng)該提高對鍋爐結(jié)垢的重視，當檢查中發(fā)現(xiàn)水垢厚度超過1 mm時或者受熱面銹蝕問題相對嚴重時，或鍋爐排煙溫度突然變高或者大幅度下降時，水處理作業(yè)人員應(yīng)即刻開展除垢防腐工作。在結(jié)合鍋爐垢樣類型和企業(yè)自身情況合理選擇除垢方法，化學(xué)清洗前應(yīng)選擇具備正規(guī)資質(zhì)的鍋爐清洗機構(gòu)，同時向具有相應(yīng)監(jiān)督檢驗資質(zhì)的檢驗機構(gòu)提交清洗過程監(jiān)督檢驗的申請。若選擇鍋爐運行除垢，應(yīng)注意加強鍋爐水質(zhì)化驗監(jiān)督，適當增加化驗項目以確保鍋爐安全運行的情況下達到除垢的效果。

工業(yè)鍋爐腐蝕問題基本上可以視為工業(yè)鍋爐運行過程中常見的質(zhì)量缺陷問題。從成因上來看，工業(yè)鍋爐腐蝕問題的發(fā)生與鍋爐水溶解氧、堿度、pH值調(diào)節(jié)存在著緊密關(guān)系。因此在日常開展鍋爐水處理作業(yè)工作期間，水處理作業(yè)人員應(yīng)該加強對鍋爐水溶解氧、堿度、pH值的重點調(diào)控。發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)盡早展開無損檢測等活動，避免腐蝕問題進一步擴散，導(dǎo)致鍋爐運行安全問題出現(xiàn)[2]在實際檢驗中發(fā)現(xiàn)，采用多種類型藥劑進行調(diào)節(jié)的鍋爐水更容易符合工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準。

使用單位應(yīng)當結(jié)合本單位的實際情況，明確崗位職責，建立健全水（介）質(zhì)處理管理制度并且嚴格執(zhí)行，確保水（介）質(zhì)的質(zhì)量符合要求，這是增強工業(yè)鍋爐水處理檢驗效果的重要保障。在具體實現(xiàn)過程中，水處理作業(yè)人員應(yīng)該對常規(guī)化驗分析環(huán)節(jié)予以高度重視，基礎(chǔ)要求化驗的項目硬度、堿度、pH值，根據(jù)鍋爐實際情況增加磷酸根、溶解氧等項目，當水汽質(zhì)量不符合標準要求時，應(yīng)當及時查找原因并處理至合格。

2.2 事故調(diào)查分析

在注重鍋爐定期水介質(zhì)檢驗遇到的問題的同時，通過對典型事故案例進行原因分析，總結(jié)水處理過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)，能夠避免類似事故重復(fù)發(fā)生，提高鍋爐水處理運行和管理能力，保障鍋爐安全生產(chǎn)。

2018年某藥企一燃氣鍋爐發(fā)生停爐后爐內(nèi)漏水事故，該鍋爐在發(fā)生滲水前一段時間已存在明顯的上汽困難、燃氣消耗量上升的情況，鍋爐最大出力下降，同等蒸發(fā)量下燃氣消耗量增加近30%，自投運2年多以來發(fā)生過2起爆管事故。經(jīng)過現(xiàn)場勘查、事故前水質(zhì)檢驗報告調(diào)查和現(xiàn)場垢樣化驗結(jié)果顯示，該鍋爐水質(zhì)長期處于給水硬度超標、鍋水加藥量不足的情況下運行，且用氣量大、負荷高，使用單位沒有安排專門的水處理作業(yè)人員管理，最終導(dǎo)致鍋爐受熱面結(jié)垢最終危及鍋爐的安全運行發(fā)生事故。針對上述問題，應(yīng)采取修復(fù)鈉離子交換器、調(diào)整鍋水加藥量、配置專門的水處理作業(yè)人員對鍋爐水汽質(zhì)量進行管理等措施，以保證鍋爐安全節(jié)能經(jīng)濟的運行。

2020年某企業(yè)高壓電站鍋爐水冷壁發(fā)生爆管事故，于爆管前72 h出現(xiàn)回水“跑堿”現(xiàn)象，即氧化鋁工藝車間的堿液漏入了鍋爐系統(tǒng)，并在鍋水pH值嚴重超標（pH值10.5～12.5）的情況下持續(xù)運行20 h以上，水處理管理人員在“跑堿”發(fā)生并發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常超標后并未及時按照水質(zhì)劣化三級處理要求處理，給鍋爐系統(tǒng)埋下了不可逆的隱患。此后兩年該鍋爐頻發(fā)爆管事故，且爆管部位多數(shù)位于長期堿腐蝕減薄和高熱負荷重合區(qū)域。針對上述問題，應(yīng)采取措施對鍋爐進行較溫和的化學(xué)清洗以降低跑堿遺留缺陷，并做好水質(zhì)異常的應(yīng)急預(yù)案，加強回水水質(zhì)監(jiān)控，以確保鍋爐汽水質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

通過典型案例分析可見，鍋爐水處理應(yīng)當予以足夠重視并納入鍋爐安全運行管理制度中；日常水質(zhì)化驗監(jiān)測應(yīng)為水質(zhì)調(diào)節(jié)起到指導(dǎo)作用，在不符合標準范圍時及時找出原因并調(diào)整；出現(xiàn)鍋爐結(jié)垢的情況應(yīng)及時處理，經(jīng)過垢樣分析后運用適當?shù)姆椒ㄟM行除垢。

2.3 實驗研究

在水介質(zhì)檢驗檢測的實踐中仍存在許多尚需進一步明確和探討的問題，為找出并解決諸多未知細節(jié)和邊界問題，還需要做大量的基礎(chǔ)實驗研究，為檢驗檢測的方法標準優(yōu)化提供理論支撐。

首先是鍋爐水藥劑調(diào)節(jié)量的探究，目前大部分工業(yè)鍋爐的鍋水加藥量均憑借“經(jīng)驗值”確定，尚未形成廣泛適用的通用方法或標準以指導(dǎo)實踐，是鍋內(nèi)水處理調(diào)節(jié)方法的一大空缺。針對上述問題，可通過蒸餾實驗從硬度、藥劑、試驗時間三個維度來進行模擬試驗，利用高密度點位數(shù)據(jù)進行曲線擬合，最后在鍋爐中進行驗證，從而提出鍋爐藥劑調(diào)節(jié)的指導(dǎo)建議。

其次為模擬鍋爐內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)情況，通過腐蝕指示片實驗，對處于工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準值臨界點的試片腐蝕程度進行分析，分別在不同酸堿度、不同腐蝕時間的工況下，對試片的腐蝕量和腐蝕速率進行對比測試，獲得腐蝕速率曲線，分析鍋爐水側(cè)腐蝕的相關(guān)因素及其影響程度，從而為鍋爐水介質(zhì)檢驗結(jié)果判定和處理意見提供更有力的數(shù)據(jù)支撐，能更好地把握鍋爐安全運行控制范圍。

2.4 新技術(shù)研究

目前，常規(guī)檢測手段仍存在檢測步驟復(fù)雜、數(shù)據(jù)精準度不高等局限性，為提高水介質(zhì)檢測能力水平，拓展檢驗檢測范圍，可引進相關(guān)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備作為解決途徑。

在日常進行溶解固形物測定，運用傳統(tǒng)的重量法時，操作繁雜、耗時長、效率低，目前已很少采用；固導(dǎo)比法測定簡單、快捷，但固導(dǎo)比系數(shù)不易準確測定，常導(dǎo)致溶固物測定誤差很大[3]?，F(xiàn)采用智能烘干恒重自動稱量系統(tǒng)測量溶解固形物，將大幅減少操作繁雜的步驟，同時可解決方法標準要求的反復(fù)恒重導(dǎo)致效率低下和系統(tǒng)誤差等問題，智能恒重系統(tǒng)一次可同時烘干數(shù)十個樣品，可有效提高檢測效率和數(shù)據(jù)準確度。

隨著水處理設(shè)備技術(shù)的不斷進步，大型企業(yè)對水質(zhì)問題管控的重視逐步提高，將對痕量元素的檢測分析能力提出更高要求。針對電廠鍋爐水汽質(zhì)量，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）對其進行金屬離子痕量分析，在分析能力上，ICP-MS可取代傳統(tǒng)的電感耦合等離子體光譜（ICP-AES）、石墨爐原子吸收光譜（GF-AAS）、火焰原子吸收光譜（F-AAS）等分析技術(shù)。與傳統(tǒng)無機分析技術(shù)相比，ICP-MS技術(shù)具有更低的檢出限、更寬的動態(tài)線性范圍、更高的分析精密度和分析速度等優(yōu)點，并可提供精確同位素信息。運用該項技術(shù)將進一步滿足企業(yè)對于水汽質(zhì)量的精準調(diào)控要求，為特種工業(yè)設(shè)備安全與技術(shù)深化提供有力的支持。

3 工業(yè)鍋爐水處理節(jié)能建議

隨著人們綠色發(fā)展意識的提高，盡量減少水處理過程中產(chǎn)生的各類污染，不用或少用化學(xué)藥品已成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。隨著水資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深化，作為耗水占比最大的工業(yè)生產(chǎn)，如何正確合理地利用水資源，提高水的重復(fù)利用率已成為工業(yè)水處理工作的緊迫任務(wù)[4]。

3.1 正確選擇水處理方式

各鍋爐使用單位的實際情況存在很大差異，必須按照鍋爐使用參數(shù)和原水水質(zhì)情況，選擇最適合自身的鍋爐水處理方法。這對于后期水質(zhì)達標和降低經(jīng)濟成本尤為關(guān)鍵，也是確保鍋爐高效安全運行的重要前提[4]。對于鍋爐參數(shù)較低、負荷不高的工業(yè)鍋爐，如額定蒸發(fā)量≤4.0 t/h且額定蒸汽壓力≤1.0 MPa的鍋爐，當給水硬度不大于4 mmol/L，生產(chǎn)工藝對蒸汽質(zhì)量要求不高時，建議使用單純鍋內(nèi)水處理的方式處理，根據(jù)水質(zhì)特點選擇單一藥劑或多種混合藥劑；對于一些生產(chǎn)地區(qū)較為特殊的高硬度水質(zhì)情況，可選擇在軟化處理之前增加石灰澄清池、機械過濾等預(yù)處理步驟，以降低雜志過多的水質(zhì)進入樹脂軟化器降低其使用壽命；采用軟化與鍋內(nèi)加藥聯(lián)合處理的鍋爐，當其他項目指標符合標準時，鍋水加藥量可以適當減少使鍋水堿度建議保持在標準范圍的低值即可。

3.2 提高水處理作業(yè)人員的專業(yè)能力

鍋爐使用單位應(yīng)配置專業(yè)的水處理作業(yè)人員監(jiān)督管理鍋爐水汽質(zhì)量，有條件的單位應(yīng)定期對水處理作業(yè)人員進行專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，幫助作業(yè)人員提高鍋爐水介質(zhì)管理、現(xiàn)場預(yù)判、檢測化驗、應(yīng)急處理、問題診斷等綜合技術(shù)能力。新型綠色工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展對專業(yè)的水處理作業(yè)人員不斷提出更高要求，水處理技術(shù)人員不僅要滿足能調(diào)節(jié)鍋爐水質(zhì)指標合格的基本能力，還要在此基礎(chǔ)上以節(jié)能環(huán)保為目標進一步降低鍋爐能耗和對環(huán)境的污染。加強水處理管理的監(jiān)管力度，培訓(xùn)更多水處理專業(yè)技術(shù)人才，合理利用科學(xué)方法解決問題是提升水處理管理能力的重要手段[5]。

3.3 水處理系統(tǒng)節(jié)能管理

通過鍋爐水質(zhì)日?；灡O(jiān)測數(shù)據(jù)和鍋內(nèi)添加藥劑的特性，在水質(zhì)數(shù)據(jù)達標的前提下可適當降低磷酸鹽類藥劑的添加，降低化學(xué)藥劑成本，減少工業(yè)磷酸鹽廢水對環(huán)境水體的污染危害，避免磷酸鹽添加不當導(dǎo)致的磷酸鐵沉積物對鍋爐產(chǎn)生的不良影響。

如何通過利用科學(xué)合理的排污方式，加強對排污量和頻次的控制管理，一直是大部分鍋爐水處理急需解決的問題。為保證在水質(zhì)達標且不影響蒸汽品質(zhì)的條件下實現(xiàn)鍋水利用率最大化，可以嘗試結(jié)合鍋水的溶解固形物數(shù)據(jù)和給水、鍋水氯離子濃度計算得出的排污率數(shù)據(jù)作為參考，并根據(jù)鍋爐的具體運行情況，靈活地調(diào)節(jié)排污量和頻次，從而降低鍋爐的熱能損失，同時減少水資源的浪費。若排污量較大且排污頻率較高的單位，建議配備排污擴容裝置和換熱器等設(shè)備，從而有效回收污水含有的熱能，以達到節(jié)能減排的目的[6]。

冷凝水作為鍋爐給水回收利用的最佳資源，在回收利用過程中，可通過利用閉式和開式系統(tǒng)類型實現(xiàn)高效回收利用過程。但是需要注意的是開式系統(tǒng)雖然相對簡單且經(jīng)濟，但是冷凝水回收時應(yīng)經(jīng)過精處理裝置，并經(jīng)檢測合格后方可回收利用，避免將雜質(zhì)引入系統(tǒng)造成安全隱患。

4 結(jié)語

為積極響應(yīng)國家工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃要求，深化傳統(tǒng)工業(yè)向節(jié)能環(huán)保綠色企業(yè)轉(zhuǎn)型，助力我國工業(yè)鍋爐節(jié)能生產(chǎn)效果達到預(yù)期，建議在今后的發(fā)展過程中，企業(yè)鍋爐管理人員應(yīng)繼續(xù)加強對工業(yè)鍋爐水介質(zhì)管理以及節(jié)能環(huán)保方面的重視程度。在具體實現(xiàn)過程中，應(yīng)該嚴格按照鍋爐的安全技術(shù)規(guī)程和工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準要求，根據(jù)企業(yè)自身制定出完善的鍋爐水介質(zhì)處理管理制度和節(jié)能管理制度，重點針對工業(yè)鍋爐水處理檢測所涉及的技術(shù)、工藝以及節(jié)能環(huán)保方法進行積極落實，明確鍋爐水介質(zhì)定期檢測的頻次、項目和合格標準并且做好定期自行檢查記錄，當水汽質(zhì)量不符合標準要求時，應(yīng)當及時查找原因并處理至合格做好水質(zhì)異常記錄。在此期間，企業(yè)管理人員以及水處理作業(yè)人員應(yīng)該深刻意識到鍋爐水節(jié)能處理的重要性，進一步加強對鍋爐水介質(zhì)管理、檢測和節(jié)能工作的實踐開展。