反渗透水处理在小型蒸汽锅炉系统中的应用 4页

工业锅炉2015年第3期(总第151期)文章编号：1004—8774(2015)03-0034-03反渗透水处理在小型蒸汽锅炉系统中的应用张建华，袁长军(江苏油田分公司试采二厂，江苏淮安211600)TheApplicationofReverseOsmosisWaterTreatmentinSmallSteamBoilerZHANGJian—hua，YUANChang-jun(StopesinJiangsuOilfieldBranchFactory，Huaian211600Jiangsu，China)第一作者：张建华(1964一)，男，毕业摘要：针对锅炉房原水碱度高，现有逆流再生钠离子交换器只除硬不除碱，导致锅炉排于承德石油高等专污率居高不下、热能浪费严重以及蒸汽换热系统腐蚀严重的问题，采用反渗透水处理装置，较好科学校热能工程专地解决了此类问题，取得了很好的节能效果，换热系统维修成本明显降低。业，江苏油田分公司关键词：蒸汽锅炉；水处理；反渗透；节能试采二厂安全科科中图分类号：TK223．5文献标识码：B员，工程师。O前言1现状及问题分析随着企业对节能降耗意识的增强和反渗透水处江苏油田分公司试采二厂共有9个锅炉房、23理技术的日益成熟，工业锅炉采用反渗透水处理技台蒸汽锅炉(4t／h蒸汽锅炉14台，2t／h蒸汽锅炉9术获得除盐水的逐渐增多。与软化水相比，除盐水台)，均采用地下水源供水，原水碱度普遍较高(检是将水中的溶解固形物、硬度、碱度大部分除去，锅测结果如表1)，低的5．0mmol／L，最高的达9．03水碱度很低，锅炉排污率可降至1％以下，对节能降mmol／L，水处理设备为逆流再生钠离子交换器，只耗意义重大；另外锅水溶解杂质较低，易结垢物质较除硬度，不除碱度。GB1576-2008<工业锅炉水质难达到过饱和，对防止锅炉结垢有很大帮助，大大提标准》要求蒸汽锅炉锅水碱度控制在6—26mmol／L，高了锅炉运行的安全性和经济性。为保证锅水碱度不超标，必然要大量排污，热能浪费严重，且排污频次高，工作量大。表1锅炉房原水碱度检测结果锅炉排污率计算如下：A汽一蒸汽碱度，mmol／LP排=Q污／Q汽×100％A污一排污水碱度，mmol／L式中P排一锅炉排污率，％当碱度为9．03mmol／L时，锅水碱度要控制在Q污一锅炉排污量，t／h6—26mmol／L，如全部采用软化水作为锅炉给水，其Q汽一锅炉蒸发量，t／h排污率至少为：根据物料平衡关系，带入锅炉的碱度等于排出P排=Q污／Q汽×100％锅炉的碱度，其公式如下：=A给／(A污一A给)×100％Q给A给=Q汽A汽+Q污Am=9．03／(26—9．03)×100％式中Q给一锅炉给水量，t／h=53．2l％A蛤一给水碱度，mmol／L如此高的排污率，已远远超出对蒸汽锅炉排污率的要求，导致锅水碱度控制困难，排污操作频繁、收稿日期：2014-08-28工作量大，能源浪费极大。\n·水处理技术·反渗透水处理在小型蒸汽锅炉系统中的应用35在对原水进行碱度滴定过程中发现，当用酚酞(3)由于钠离子的当量值要比Ca、Mg的当量作指示剂时(滴定终点为8．3)，酸的消耗数为0，即值大，故经钠离子交换后，水中的含盐量稍有增加。酚酞碱度A=0，也就是说A。j=A(全碱度)，水中钠离子交换剂运行一段时间后，交换剂上的钠基本上是HC03形式的碱度。离子已大部分转变为钙、镁离子，以致出水的硬度又当HC03-进入锅内经加热后，发生热分解，放将增高，这说明交换剂失效，即丧失软化能力。失效出CO，其反应式如下：后的钠离子交换剂要用浓度为5％～8％的食盐(即2NaHCO3_cO2T+H20+NaCO3NaC1)溶液进行还原(称为再生)，即再用Na把交Na2CO3+H2OcO2f+2NaOH换剂上的Ca¨、Mg置换出来。反应式如下：生成的CO，与蒸汽一起流经蒸汽管道，经汽水2CaR2+2nNaC1=2NaR+CaC12+2(n一1)NaC1换热器溶人换热后的凝结水中，使凝结水呈酸性。CO2+H2O与H+HC03-2MgR2+2nNaC1=2NaR+MgC12+2(n一1)因此造成换热器底部、尾部及换热器出口至凝NaC1结水箱的凝结水管线腐蚀，腐蚀产物污染了凝结水3反渗透原理(呈红色)，为保证锅炉安全运行，凝结水回收量减反渗透是自然现象——渗透的逆过程，对透过少或者直接不回收，浪费热能和水资源。的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能2逆流再生钠离子交换器交换原理透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想的半透与原水中的碳酸盐作用时：膜，当把相同体积的稀溶液和浓溶液分别置于半透2NaR+Ca(HCO3)2=CaR2+2NaHCO3膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自发地透过半透膜2NaR+Mg(HCO3)2=MgR2+2NaHCO3向浓溶液一侧流动，这就是渗透现象。与非碳酸盐作用时：当渗透过程达到平衡时，浓溶液侧的液面会比2NaR+CaSO4=CaR2+Na2SO4稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，称为2NaR+CaC12=CaR2+2NaC1渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即2NaR+MgSO4=MgR2+Na2SO4与溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质2NaR+MgC12=MgR2+2NaC1无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压从上述可见：力，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始(1)经钠离子交换后，水中的钙、镁盐类都变成从浓溶液向稀溶液一侧流动。了钠盐，因此除去了水中的硬度。4应用效果(2)原水中的重碳酸盐碱度均转变为钠盐碱度(1)锅炉给水碱度明显下降。(NaHCO，)，所以钠离子交换只能软化水，但不能除应用反渗透水处理装置后，锅炉给水碱度指标碱，即经钠离子交换前后原水的碱度保持不变，这也明显改善，碱度指标测试结果如表2。是钠离子交换法的最主要缺点。表2使用反渗透水处理后各锅炉房碱度指标测试结果从表2可明显看出，经反渗透处理后，锅炉给水MPa的水饱和温度151．84℃，焓值640．11kJ／kg，碱度下降幅度较大，排污率得到较好控制，不但解决20℃水的焓值84．476kJ／kg，计算每吨排污水的热了锅炉碱度超标问题，消除了事故隐患，还节约了大量：量能源。(640．11—84．476)×1000=555634kJ(2)锅炉排污率下降，节能效果明显。原油低位发热量40600～43100kJ／kg，该热量根据现场锅炉运行参数统计，锅炉运行表压折算成原油约13，即每少排污1t水少消耗原油0．4MPa，给水温度20℃，查焓值表可得，表压0．413kg。\n\n42工业锅炉2015年第3期(总第151期)置的原理，经简化后推荐按如下公式计算]：=1一(1—0．17×0．23)弼=0．78总效率计算结果表明，如果锅筒内的蒸汽经过m(8)一次分离设备后，蒸汽湿度达到除沫器前的湿度即4％，则经过除沫器的湿度将降至4％×(1—0．78)A=()}(9)=0．88％。式中d——水滴直径(雾沫粒度)，m2．2．4除沫器的阻力计算”——锅筒内蒸汽上升速度，rn／s蒸汽通过丝网除沫器后的压降损失由下列公式u”——蒸汽运动粘度，m／s计算：根据锅炉原始数据，按照式(8)、式(9)，水滴直△p=-：坳”(1一c)／Gd(10)径d。计算如下：式中卜摩擦系数，f=5．3×(d·)，对，一!Q：墨金属网丝一般取1．51·8×10x3600G——重力加速度，取9．8m／su·41m／g——操作气速，m／s(墨：二：Q墨Q)：．：1÷一网层厚度，m，网层厚度取0．15m4一一＼225×4．08×3．6×10／(2．2．2尺寸计算)=2833．67p，——蒸汽密度，k1TI主：3mm4。‘。。0m则：碰撞系数按式(6)计算如下：△p=52·76×o·5×4·084×(一，、K=‘p’／9‘‘d0·9839)／()=490Pa=0．00014×897．74×2．76／(9×0．0529×结遘()=0·443此种丝网除沫(雾)器适用范围广，可广泛应用咖=9p．d．·p于对蒸汽要求较高的燃油燃气蒸汽锅炉及余热蒸汽一4．×75．9×霎器嚣耋卷箸897．74)参考文献=1．99X10I3[1]吴月馨，张多文．化工工艺设计手册[M]北京：化工工业根据K、值查图4得基本效率=0．23，则得出版社，1981．总效率[2]李守桓，杨励丹，王振文，等·电站锅炉汽水分离装置的E，：1一(1一)n原理和设计[M]·北京：水利电力出版社，1986·(上接第36页)5结论韦二锅炉房2013年3月投入使用，同比减少自反渗透水处理技术在蒸汽锅炉房给水处理中应用原油219．67t；杨家坝锅炉房反渗透系统2013年用取得了明显的效果，给水碱度明显下降，确保了锅8月投用，同比少消耗自用油66．88t。(统计截至水碱度达标；大大降低了蒸汽锅炉的排污率，降低了2013年11月底)排污热损失；由于水中HCO；和CO；一离子被除去，应用反渗透系统对锅炉给水进行处理后，减少换热系统腐蚀明显减缓，凝结水不再呈红色，在延长的排污量和凝结水有效回收，取得了良好的节能效系统使用寿命的同时，回收利用了凝结水，取得了明果，截至2013年11月底，同期对比少消耗自用油显的效益。反渗透水处理技术在高碱水源锅炉房具606．53t，同时由于锅炉给水中钙镁离子含量大大有较高的应用推广价值。翳降低，使锅炉内部受热面不再结垢，进一步提高了锅炉安全运行水平。