第八节　合理控制排污率

一、锅炉排污率与经济运行的关系

1.锅炉排污的原因分析

蒸汽锅炉在运行中，由于锅水的不断蒸发和浓缩，容易造成受热面结垢、结渣，致使热交换恶化，排烟温度升高，热损失加大，并影响蒸汽品质，甚至会发生汽水共腾事故。过高的锅水碱度还会造成苛性腐蚀。因而必须严格控制给水水质，并合理进行排污，及时把锅筒与下集箱等处的高浓度盐水和泥渣、污垢等排出炉外，以保证锅水质量，使其维持在标准要求范围内。

2.排污率的定义与分析

在考核期内，锅炉排出的锅水量与同期锅炉蒸发量之比的百分率，称为排污率，可用以下两种方法进行计算。

用碱度法计算排污率：

式中，P1为按锅水碱度计算的排污率，％；Ags为锅水的总碱度，mmol/L；Ag为锅水允许的总碱度，mmol/L。

按氯根法计算的排污率：

式中，P2为按氯根计算的排污率，％；Clgs为给水中氯根含量，mg/L；Clg为锅水中允许的氯根含量，mg/L。

按碱度和氯根分别计算出P1、P2后，取其中较大数值作为锅炉的排污率。

由上两式可见，工业锅炉排污率主要与给水水质（水处理标准）和各种型号与用途的锅炉在实际运行压力下所允许的锅水碱度或氯根含量有关。如图2-18所示。在炉外水处理的情况下，排污率应控制在10％左右，低压锅炉锅水允许的含盐量应为2500～3500mg/L。

目前，我国中小型工业锅炉的实际排污率均在10％～20％，有的高达20％～30％。其主要原因是水源水质差，炉外水处理不太严格，排污率不考核，排污操作不当，炉内加药处理未能坚持等。

3.锅炉排污率与经济运行的关系

锅炉排污率高，排出炉外过多的饱和水，造成热能的损失、水资源的浪费，加大炉外水处理费用，必然降低锅炉的运行效率，同时排污水还造成环境污染。不同压力下锅炉排污率与节约燃料的关系如图2-19所示。经综合考核，目前锅炉的高排污率，至少降低锅炉热效率1％～3％。对于这一点，在锅炉热平衡测试或节能监测时，是在临时关闭排污条件下测取的数据，所计算的锅炉热效率，叫做测试热效率，不包括排污热损失，因此，不能代表锅炉的平均运行效率。

二、排污方法的合理选择与控制

工业锅炉排污方法主要有两种，即连续排污和定期排污。

1.连续排污法

连续排污也叫表面排污，这是大中型工业锅炉常采用的一种排污方法。在锅炉的上锅筒蒸发面以下100～200mm之间的高浓度含盐区锅水中设置排污装置。锅炉正常运行时，可连续不断地向外排出部分高浓缩的含盐锅水，并可同时把锅水表面的油脂和泡沫等污垢物排出炉外。

2.定期排污法

定期排污也叫间歇排污。就是在上锅筒和下集箱的底部安设排污管道，并串联两只并排设置的排污阀。靠近锅炉侧的为慢开阀，较远者为快开阀。利用这两只阀门，定期进行排污。即使设置有连续排污装置，还必须进行定期排污。因为连续排污难以排掉沉积在锅筒和下集箱底部的淤垢、泥渣等。

3.经济排污法

针对以上实际情况，有必要提出经济排污概念。所谓经济排污，就是根据水处理达到的水质标准和锅水浓缩后含盐量实际达到的范围，通过试验研究，制订一个勤排污，每次少排污、均匀排污的合理规定，以取得安全、节能减排的综合效果，如图2-20所示。

以经济排污规范来指导排污工作，需要做到以下六点：

①工业锅炉制造厂家应配齐连续排污与定期排污装置，并设置余热回收设备。如未设连续排污，可根据实际情况进行改造。

②要改变目前存在的大间隔排污方法，应依据经济排污规范的炉水含盐量允许上下限，每班排污一次，达到勤排、每次少排、均匀排污的要求，并用水位计标高法自动计算显示每次排污量。

③应以炉外水处理与炉内加药处理相结合的方法管理好经济排污工作。严格给水处理标准与锅水浓度允许上下限规定，加强锅炉水质化验监督工作，为降低排污率提供科学依据。

④锅炉排污是一项关系安全运行与节能减排的重要工作，要改变以往忽视考核、轻视管理、排污量宁多勿少、怕麻烦的思想。

⑤锅炉每次停炉检查时，对于受热面结垢、淤渣等的黏附情况、厚度、分布部位、软硬程度等进行测量与记录，用以指导水处理和经济排污工作。

⑥根据实践经验控制排污量是中小工业锅炉推行经济排污的重要方法。在运行时要注意监视水位计，观察水位计玻璃管内水的浑浊程度，有无铁锈色；取锅水样时，盛放在玻璃管内，透过灯光观察水的颜色与浑浊程度；在实施排污时，专人观察排出炉水的浓度和颜色等，都对合理判断与控制排污量有参考价值。应该不断总结司炉工与锅管人员的实践经验，反复修订经济排污规范。

三、排污高温水的回收利用

1.排污水热能的利用

锅炉排污水系运行压力下的饱和水，含有相应温度下的物理显热。如若随便排放掉，必然造成热能的浪费，增加燃料消耗。一般工业锅炉排污率每提高1％，燃料消耗要增加0.2％以上，同时还要增加给水处理费用并污染环境。国家对锅炉节能减排工作很重视，已有很多厂家采用多种方法来回收利用排污水热能，取得了良好节能效果，如图2-19所示，可节约燃料2％～5％。经归纳整理，有以下几种：

①增设排污膨胀器，将连续排污水排入膨胀器内，随压力降低产生二次蒸汽（闪蒸汽），可直接用作低压用汽设备加热源；也可经闪蒸汽回收装置，用新型“量调节多喷嘴热泵”专门设计的回收系统，就近回收全部闪蒸汽，用于需要蒸汽压力较高的场合（沈阳鸿达节能设备技术开发有限公司生产）。

②锅炉连续排污水经热交换器，预热软化水，提高软化水温度，降低除氧器的耗汽量；也可依据企业的具体实际情况，用于预热其他工艺用的溶剂、溶液或气体以及液体燃料等。

③利用排污水作为热水采暖热源或制冷空调热源。此种余热回收方式，设备简单，效果也很好。例如某厂一台4t/h锅炉，利用连续排污水供800m2办公楼与托儿所冬季采暖，一年可节省燃煤20t左右。

2.排污水资源有效利用

目前多数企业把排污水排放到水渣池中，作为废水排放掉，既造成热能损失，又浪费了宝贵的水资源，非常可惜，应当进行回收利用。最简单的回收利用方法有：

（1）用于水膜除尘器用水，提高烟气脱硫效率　排污水系锅炉排出的高碱度锅水，采用以上方法回收热能之后，还应当用于水膜除尘，脱除烟气中的SO2或起中和作用，一般脱硫效率可达30％～50％。这是一项非常好的应用技术，对保护环境有利。除尘器用后，再回到水渣池，用于水冲渣，充分利用了水资源，还可提高烟气露点温度，适当降低排烟温度，减少q2热损失，而且设备简单，投资低廉，效果很好。

（2）用于中和废酸液达标排放　酸性水或废酸排放，必然造成环境污染。污水处理，达标排放是水处理的重要指标，锅炉排污水碱度很高，pH值在12左右，可用于中和酸性废水，再补充必要药剂，便可达标排放，节省水处理费用。

3.排污水中碱的回收利用

锅炉排污水中含有一定量的NaOH和Na2CO3等碱性物质。不同压力下锅炉排污水的含碱量如表2-5所示。

由表2-5可见，在锅水碱度为20mmol/L的情况下，如锅炉运行压力为0.5MPa时，排污水中的总碱量为1.02kg/t，运行压力为1.0MPa时，总碱量为0.95kg/t。因此，锅炉排污水中NaOH、Na2CO3等含量是比较多的，如若随排污水排放掉了，不仅在经济上造成损失，而且还污染环境。对于这些有用的物质，应当进行回收利用，设法提纯，这在化工界是不太难的事情。目前虽然尚无应用实例，但经试验研究和经济效益分析，是有价值的。

四、应用反渗透水处理技术，彻底解决排污问题

工业锅炉多使用传统的钠离子水处理方法，已运行几十年，效果尚可，但有它特定的局限性，只能去除形成水垢的Ca2+、Mg2+等大部分阳离子，而不能除掉由于锅水蒸发浓缩使碱度升高的阴离子和氯化物等。为保证锅炉安全、经济运行，必须实施排污，浪费了大量水资源与热能并造成环境污染。反渗透水处理技术能制得纯净水，更适合锅炉水质标准，排污率可降到1％左右，实现无垢运行，已在电站与热电联产锅炉中得到广泛应用。近年来随着水价的升高，环境保护的严格要求，工业锅炉开始应用，并取得良好效果，一年左右便可收回投资，具有推广应用价值。有关问题详见第七章。