對采暖鍋爐蒸汽凝結(jié)水進行處理后回收利用，是鍋爐系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能的一項基本措施。文章通過在晉城古礦采暖鍋爐系統(tǒng)進行凝結(jié)水回用技術(shù)研究試驗，提出了凝結(jié)水保護劑BF-31T的應(yīng)用方法和工藝特點。

　　《礦業(yè)工程》礦業(yè)期刊，創(chuàng)刊于2003年，由中國冶金建設(shè)集團鞍山冶金設(shè)計研究總院主辦。主要報道當(dāng)代國內(nèi)外冶金礦山行業(yè)在科研、生產(chǎn)、管理、信息等方面的先進技術(shù)及經(jīng)驗。本刊誠摯歡迎科研、生產(chǎn)、管理、信息等方面的專家、學(xué)者和廣大工程技術(shù)人員有關(guān)國內(nèi)外冶金礦山方面的最新科技動態(tài)、生產(chǎn)實踐等的學(xué)術(shù)論文和先進經(jīng)驗以及國家(省、部)基金資助項目的研究成果及出國考察報告。

　　1、概述

　　鍋爐蒸汽凝結(jié)水回用技術(shù)是一種新的鍋爐水處理技術(shù)，是鍋爐系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能最有效的措施之一。蒸汽凝結(jié)水由于其水質(zhì)優(yōu)于軟化水，回收后可以有效改善鍋爐系統(tǒng)水質(zhì)工況，使鍋爐系統(tǒng)運行更加安全。同時，蒸汽凝結(jié)水本身含有蒸汽總量20%-30%的熱量，回收使用可以收到顯著的節(jié)水節(jié)能效果。處理回收蒸汽凝結(jié)水重復(fù)使用項目，是符合國家當(dāng)前政策和具有前瞻性的一項課題。

　　晉城古礦東十噸鍋爐房主要供工業(yè)廣場的汽暖和通過汽水換熱器供東家屬區(qū)的水暖。該鍋爐房凝結(jié)水由于腐蝕導(dǎo)致凝結(jié)水中鐵離子嚴重超標(biāo)，不符合鍋給水標(biāo)準(zhǔn)，致使全年約有3—4萬噸的凝結(jié)水全部排放至地溝，造成了極大的浪費。

　　2、晉城古礦采暖鍋爐凝結(jié)水回用技術(shù)研究試驗過程：

　　2.1、現(xiàn)場條件與參數(shù)

　　東西區(qū)鍋爐房條件及鍋爐運行參數(shù):

　　東區(qū)鍋爐房，位于古書院礦東生活區(qū)，安裝4臺十噸燃煤蒸汽鍋爐，鍋爐冬季運行，使三備一，蒸汽系統(tǒng)運行壓力 0.5～0.55Mpa。水處理采用鈉子交換軟化法，水源為生活自來水，水處理中無熱力除氧。西區(qū)鍋爐房坐落于古書院礦西生活區(qū)，距離東區(qū)鍋爐房約1公里。西區(qū)鍋爐房共安裝3臺十噸燃煤蒸汽鍋爐，鍋爐冬季運行，一般使二備一。水處理采用鈉子交換軟化法，水源為生活自來水，水處理中無熱力除氧工藝。

　　2.2、鍋爐蒸汽的用途，凝結(jié)水水質(zhì)及回收利用狀況:

　　東、西區(qū)鍋爐房同屬于蒸汽鍋爐房，主要蒸汽用于冬季供暖。東鍋爐房工業(yè)蒸汽供轄區(qū)內(nèi)三處供暖，分別是站內(nèi)生活區(qū)、井口和工業(yè)廣場。其中，工業(yè)廣場蒸汽供暖面積8萬平米，采暖采用蒸汽回路的直接連續(xù)供汽方式，平均流量為10 m³/h，采暖后大部分的凝結(jié)水能夠回收于洗煤廠回水池。洗煤廠回水池距離東區(qū)鍋爐約500米。凝結(jié)水水質(zhì)經(jīng)檢測鐵離子嚴重超標(biāo)、總硬度超標(biāo)，不符合鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)，全年約3~4萬噸不合格的凝結(jié)水排放至地溝。處理前凝結(jié)水西區(qū)鍋爐房，蒸汽用于生活區(qū)采暖，蒸汽在站內(nèi)通過換熱器給二次采暖水加熱，間接使用，蒸汽冷凝水部分回收復(fù)用，水質(zhì)合格。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查西區(qū)鍋爐房到洗煤廠凝結(jié)池距離長度不超過600m，無管道連接。西鍋爐房生活區(qū)供暖系統(tǒng)，通過改造后可與洗煤廠冷凝水池連通，東區(qū)工業(yè)廣場的冷凝水可直接作西區(qū)供暖系統(tǒng)補水，達到東區(qū)冷凝水到西區(qū)復(fù)用的效果。西鍋爐房的現(xiàn)有凝結(jié)水池一個，但無法使用。

　　2.3試驗改造方案

　　當(dāng)前凝結(jié)水不能回收使用源于凝結(jié)水中的鐵離子污染。凝結(jié)水回收管道金屬腐蝕是凝結(jié)水鐵離子含量超標(biāo)的主要原因。因此，向凝結(jié)水回收系統(tǒng)中加入能有效抑制金屬腐蝕同時不改變蒸汽品質(zhì)的緩蝕劑—BF-31T凝結(jié)水保護劑，能從根本上解決腐蝕及凝結(jié)水的污染問題。

　　對于現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)實現(xiàn)凝結(jié)水回收技術(shù)改造，首先必須具備或建立凝結(jié)水回收系統(tǒng)。凝結(jié)水回收系統(tǒng)包括凝結(jié)水回收管道、凝結(jié)水回水箱及回收裝置。關(guān)鍵技術(shù)是增加全自動凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備向系統(tǒng)中投加BF-31T凝結(jié)水保護劑，防止凝結(jié)水系統(tǒng)的金屬腐蝕，使凝結(jié)水符合2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)[1]。

　　2.3.1設(shè)備選型

　　a.凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)測控制設(shè)備

　　東區(qū)鍋爐房設(shè)計一套凝結(jié)水水質(zhì)在線檢測及BF-31T自動投加控制裝置----即凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)測控制設(shè)備。

　　凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)測控制設(shè)備選型及配置參數(shù)：凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)測控制設(shè)備選型為 BGK-DP/NS-20t;設(shè)備外形尺寸700*550*1700，藥箱容積300升;凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)測采樣設(shè)備采用FLN-C18型風(fēng)冷凝器，采樣流量大于180L/h，采樣凝結(jié)水溫度小于70℃;處理蒸汽的最大流量10 m³/h，藥劑投加量按150ppm，藥劑的額定投加量為0.36 m³/d，蒸汽系統(tǒng)運行壓力為0.5～0.55Mpa，投藥泵的型號為 AA946 (1.73Mpa/2.2L/h)

　　b.變頻器及高溫?zé)崴��?/p>

　　用恒液位變頻控制方式控制洗煤廠凝結(jié)水池的熱水泵(兩臺泵一用一備)將洗煤廠凝結(jié)水池中工業(yè)廣場采暖蒸汽產(chǎn)生的凝結(jié)水輸送至西鍋爐房的凝結(jié)水箱。用恒壓力變頻控制方式控制西鍋爐房凝結(jié)水箱的熱水泵將西鍋爐房凝結(jié)水水箱的凝結(jié)水輸送至西鍋爐房的采暖二次系統(tǒng)。即選擇四臺熱水泵，設(shè)計兩臺變頻控制設(shè)備。

　　凝結(jié)水回水泵選型及參數(shù)：洗煤廠凝結(jié)水池兩臺熱水泵和西鍋爐房凝結(jié)水箱兩臺熱水泵均選用格蘭富非自吸、立式多級離心泵。溫度范圍：-20～120℃，材質(zhì):不銹鋼;洗煤廠凝結(jié)水池兩臺熱水泵型號為CR20-3，揚程 32 m;流量 20 m³/h ;電機功率為3.0KW。西鍋爐房凝結(jié)水箱兩臺熱水泵型號為CR20-5，揚程 60 m;流量 20 m³/h ;電機功率為4.0KW。

　　兩臺變頻控制柜選型及參數(shù)：控制柜外形尺寸：800*450*1800。每臺控制柜內(nèi)安裝一臺西門子公司生產(chǎn)的11KW的變頻器，可通過人工選擇分別控制兩臺熱水泵電機。洗煤廠水池內(nèi)安裝液位變送器一臺連續(xù)檢測水池中凝結(jié)水的液位。鍋爐房的采暖二次系統(tǒng)安裝壓力傳感器一臺連續(xù)檢測系統(tǒng)中水壓。

　　2.3.2管網(wǎng)改造

　　新建西鍋爐房凝結(jié)水箱，維修洗煤廠凝結(jié)水池，及洗煤廠凝結(jié)水池到西鍋爐房凝結(jié)箱回水管線的改造敷設(shè)。

　　西區(qū)鍋爐房因凝結(jié)水水池?zé)o法使用需新建凝結(jié)水回水箱一個：3m×4m×2m，用于收集輸送回來的冷凝水。凝結(jié)水箱的液位變化范圍即液位檢測量程不超出1.5m;清洗洗煤廠凝結(jié)水池，根據(jù)情況做防漏，防水處理。水箱人孔蓋采取密封措施，安裝排氣管;敷設(shè)洗煤廠凝結(jié)水池到西鍋爐房凝結(jié)水池回水管線，共安裝管道長度590米，其中地上490米(架空敷設(shè)，巖棉保溫)、地下100米(直埋方式，聚氨脂保溫)，管徑159;東區(qū)鍋爐房安裝凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備的取樣，給水，投藥管道及電力設(shè)施;西區(qū)鍋爐房凝結(jié)回水管道末端安裝高溫流量計對凝結(jié)水回收量作統(tǒng)計，并且安裝15mm取樣器。

　　2.4、研究試驗過程：

　　2.4.1根據(jù)現(xiàn)場采集水樣進行小型模擬試驗

　　現(xiàn)場采集鍋爐給水，進行化驗。選用500毫升三口瓶及合適大小的電加熱套，在三口瓶的三口處分別連接溫度計、計量泵入口和水冷凝管。在水冷凝管中掛入20﹟標(biāo)準(zhǔn)碳鋼監(jiān)測試片。模擬蒸汽鍋爐系統(tǒng)運行，用古礦鍋爐補水(現(xiàn)場采集水)加入不同種類、不同濃度的藥劑做為配置水(10升)，通過計量泵連續(xù)將其補入三口瓶中，用電加熱套將配置水加熱至沸騰，產(chǎn)生蒸汽后通過水冷凝管冷卻降溫成蒸汽凝結(jié)水。采用減重法[2]計算冷凝水中20﹟標(biāo)準(zhǔn)碳鋼監(jiān)測試片腐蝕速度。計算緩蝕率。

　　實驗結(jié)論：模擬實驗表明針對古書院礦鍋爐用水水質(zhì)情況，選擇BF-31T凝結(jié)水保護劑可最大程度抑制碳鋼腐蝕，降低鐵離子含量，改善冷凝水質(zhì)量。其理想藥劑量150mg/L，pH控制范圍7.5-8.2。

　　2.4.2系統(tǒng)清洗(預(yù)處理)：

　　目的：在冷凝水回收運行前，對工業(yè)廣場進行添加滲透分散劑的方法進行系統(tǒng)清洗，除掉疏松的腐蝕產(chǎn)物以提高換熱效率并清潔管道。

　　地點：在東區(qū)鍋爐房

　　所用設(shè)備：凝結(jié)水水質(zhì)監(jiān)測控制設(shè)備

　　實施過程：

　　在系統(tǒng)清洗前對回收管路系統(tǒng)進行檢查，打開閥門并開通變頻回水設(shè)備，確保回收管道暢通。在東區(qū)鍋爐房冷凝水自動監(jiān)控設(shè)備藥箱中加入揮發(fā)性滲透分散劑ODA，按工業(yè)廣場蒸汽量計算每小時ODA的加入量，根據(jù)計算值手工設(shè)定自動監(jiān)控設(shè)備的投藥速度，以固定比例向工業(yè)廣場蒸汽管網(wǎng)及冷凝水回收管注入滲透分散劑ODA。

　　在西區(qū)鍋爐房的冷凝水回收取樣點檢測冷凝水總固體和總鐵，清洗污水從西區(qū)回收水箱的排污閥排放。清洗過程中，加入滲透分散劑系統(tǒng)的凝結(jié)水中總固含量和總鐵均逐漸升高，在36小時至60小時間達到峰值，之后快速下降，由此表明系統(tǒng)已清洗干凈，可以進行下一步冷凝水處理及回收利用。

　　2.4.3、冷凝水處理及回收

　　系統(tǒng)清洗完成后，運行一體化設(shè)備，自動監(jiān)測蒸汽中藥劑濃度并變流量向蒸汽冷凝水系統(tǒng)進行投藥處理，保證藥劑的濃度相對穩(wěn)定，冷凝水水質(zhì)達標(biāo)。

　　2.4.3.1、設(shè)備調(diào)試運行

　　2.4.3.2、系統(tǒng)參數(shù)確定

　　要充分發(fā)揮Bf-31T凝結(jié)水保護劑的防腐作用，必須保證蒸汽系統(tǒng)中藥劑的濃度在一定的范圍以內(nèi)，模擬實驗中確定的藥劑濃度為150mg/L。

　　檢測蒸汽冷凝以后凝結(jié)水中藥劑的殘留量可確定藥劑投加的量是否準(zhǔn)確。藥劑在凝結(jié)水中的殘留量和凝結(jié)水的pH值有一定的對應(yīng)關(guān)系。所以，控制蒸汽凝結(jié)水的pH值在一定的范圍內(nèi)，就可以保證蒸汽中BF—31T具有一定的濃度。模擬實驗中確定的理想pH值范圍為7.5-8.2，因此取8.0為系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)。

　　在線的PH電極從采樣單元中檢測到凝結(jié)水的PH值的變化，用凝結(jié)水的pH值和設(shè)定值8.0進行比較;將其比較結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后形成頻率可變的脈沖信號;用頻率信號控制投藥計量泵的投藥頻率;受頻率控制的計量泵將BF—31T投加到分汽缸中，凝結(jié)水的pH值會隨著變化，直至凝結(jié)水中的PH與設(shè)定值基本一致，達到我們的期待值。

　　2.4.3.3、系統(tǒng)調(diào)試過程中每天取樣檢測冷凝水回收點的水質(zhì)(PH值、硬度和鐵離子濃度)，水溫，并對以上技術(shù)參數(shù)進行統(tǒng)計，數(shù)據(jù)如下：

　　2.4.3.4、回收：2007年11月14日，經(jīng)檢測水質(zhì)完全處理合格后第三天回用冷凝水，冷凝水在洗煤廠水池匯集，通過變頻泵經(jīng)回收管道將其送至西區(qū)鍋爐房，冷凝水首先進入凝結(jié)水回水箱，通過變頻器定壓向西區(qū)二次采暖系統(tǒng)補入合格的冷凝水，實現(xiàn)了合格高熱冷凝水的回用。

　　3、試驗研究結(jié)論：

　　目前，古書院礦東區(qū)鍋爐房已經(jīng)安裝并運行凝結(jié)水系統(tǒng)水質(zhì)檢測設(shè)備，用于工業(yè)廣場蒸汽供暖部分的凝結(jié)水已符合回收標(biāo)準(zhǔn)，回收于洗煤廠凝結(jié)水池，洗煤廠到西區(qū)鍋爐房的凝結(jié)水回收管線也已敷設(shè)完畢并投入使用，大部分凝結(jié)水均已回收至西區(qū)鍋爐房冷凝水回收水箱，作為西區(qū)鍋爐房采暖二次系統(tǒng)用水。經(jīng)中國鍋爐水處理協(xié)會取樣檢測，回收后的凝結(jié)水水質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，其中， PH值為7.56，鐵離子含量為273 ug/L，硬度為0.02 mmol/L。同時，回收的凝結(jié)水平均溫度65℃，日平均回水量250噸，平均藥劑濃度為138 mg/L。實現(xiàn)了節(jié)水節(jié)能的目的。

　　雖然本項目的實施取得了圓滿成功，但是，在以下幾點上仍存在不足，可在日后改進提高：

　　1、本項目是將經(jīng)過處理后的蒸汽凝結(jié)水作為鍋爐系統(tǒng)采暖二次循環(huán)系統(tǒng)用水，如果使用蒸汽凝結(jié)水作為鍋爐補水，鍋爐的效率將進一步得到提高[3]。

　　2、本項目中蒸汽凝結(jié)水的回收量還不是很充足，如果能進一步增加疏水裝置，提高蒸汽凝結(jié)水的回收量，那么由此帶來的節(jié)水節(jié)能效果將更為顯著。

　　參考文獻：

　　[1] 郝景泰，于 萍，周 英.工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)[M].北京:氣象出版社,2000.

　　[2] 陳亦惠，沈 表.節(jié)能與環(huán)保:鍋爐房實用技術(shù)[M].北京:航空工業(yè)出版社,1996.

　　[3] 張輝.工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)[M].北京：學(xué)宛出版社，2004.