关于锅炉水处理节能减排的措施研究思考

郭邦佳

摘  要：新时代，随着对总体经济理论的运用，与实施工业化改革、产业化升级，我国经济增长模式，需要从粗放型转逐渐向集约型。为了全面实现该目标，一方面需要结合“双碳”目标，合理的推动能源结构调整，另一方面需要在生态文明主导，工业文明与城市文明同步发展的新路子下，较好的开展节能减排工作。本文以此为背景，选取关于锅炉水处理节能减排的措施研究思考作为题目，概述了锅炉水处理节能减排的内涵，剖析了水处理技术及高质量发展阶段面临节能减排问题。并以此为基础，分别从现状、技术、培训、运维四个层面，提出了几点较有针对性的建议。

关键词：锅炉;水处理;节能减排;措施

“双碳”目标包括了2030年的必须达到的“碳达峰”目标与2060年预期实现的“碳中和”目标。根据现阶段各行业诸领域对“双碳”目标的研讨情况看，其重点集中在经济增长模式、能源结构转型、生态环境保护三个方面。其中，经济增长模式要求从粗放型转向集约型，提高全要素生产率。能源结构转型要求在化解能源危机的前提条件下，用新能源逐渐取代非可再生能源。生态环境保护方面要求应对气候变化，科学设置二氧化碳指标、扩大碳市场，以及运用新材料、新技术、新工艺等，在修复生态、保护环境的路径下，推动生态文明建设工作的深化与城市文明、工业文明，以及农业文明的良性发展。

1、鍋炉水处理节能减排概述

工业锅炉水处理与整个锅炉系统运行密切关联，在“双碳”目标下，一方面需要明确集约型发展方向，另一方面则应该将能源危机、生态环境保护关联起来。从而使工业锅炉水处理节能减排实践中，借助具体、实用的节能减排技术，在锅炉燃料环节改变能源结构，在锅炉水处理环节，解决水杂质含量高、排污率高、余热利用不足、烟气排放污染大等粗放型发展阶段遗留的问题。

从当前锅炉水处理节能减排实施现状看，多数工业企业已经在较大程度上将燃煤锅炉，转向了燃气锅炉，增加了对新能源的研发应用。近年来，虽然在总体上的节能减排已经起到了较好的减排效果，但是在锅炉水处理与节能减排中的水质化验、水处理装置升级、运行管理、监督机制，以及环境保护自主验收等方面，仍然有较大的提升空间。

2、锅炉水处理技术分析

2.1常规锅炉水处理技术

在锅炉水处理技术方面，常规技术包括给水加氨、给水除氧、锅内水处理。分述如下：

2.1.1以给水加氨为例

该技术的应用目标是调整pH值。从技术优势看，原料容易获取、成本投入较低、使用时间较长、应用工艺简单。但是由于除氧器出口的pH值相对较低，氨富集区域会现出腐蚀铜合金材料的现象，加上氨水气味大会造成臭气，于环境不利、对人体健康存在威胁，所以需要对其进行转变。

2.1.2以给水除氧技术为例

该技术是补充热力除氧不足。常用的方法包括了联氨、乙醛肟。由于联氨存在较大毒性已经不用于除氧剂，可是在反应速度方面，其它除氧剂比较慢，而且容易在pH、温度、过剩量的影响下进一步降低反应效率。尤其钝化效果方面并无明显优势，以小于5PPb的氧含量为例，依然不能排除腐蚀现象。所在多数工业企业认为氧腐蚀问题属于处理中的难点之一。

2.1.3以锅内水处理为例

中压、高压锅炉中通常选择磷酸三钠与氢氧化钠、磷酸氢二钠等作为处理材料进行操作，可是由于属性的影响处理中也存在一定缺陷，尤其在主观因素影响下，水质指标控制不严格时也会导致处理效果下降。例如，当前在中压锅炉中时有出现的夹带现象、蒸汽品质降低现象、排污率与排污量均持高不下的现象等，均使锅内水处理的能耗费有所增加。由此可见，在锅炉水处理中应该使用一些新技术。

2.2新型锅炉水处理技术

与常规锅炉水处理技术相比，新型锅炉水处理技术原理发生了变化，主要是根据系统性处理思维梳理出了腐蚀控制问题，与沉积结垢、腐蚀夹带控制问题，选择适用于解决实际问题的水处理技术。

2.2.1MFT多功能缓蚀处理技术

该技术整体上属于特殊复合有机产品，在使用能够较好的控制给水pH的稳定性，同时预防酸性水质产生负面影响。从应用效果看，一方面可以使给水中的溶解氧符合国家相关规定标准，另一方面起到保护给水系统、水系统、蒸汽系统、凝结水系统的作用。例如：（1）与水分子缔和合可以较好的提高pH值，化学反应式为：R[（CmHn）O—NH2]P+H2O→[（CmHn）O—NH3OH] P。

（2）应用该产品后可以较好的中和酸根离子，化学反应式为：R[（CmHn）O—NH2]P[OH-+H+]HCO3→R[（CmHn）O—NH2]PHCO3+H2O。

（3）可以对腐蚀产物起到钝化的明显作用，包括氧化铜被钝化为氧化亚铜保护膜、氧化铁红钝化为磁性四氧化三铁保护膜等，进而实现防腐蚀的目标。用公式可以表示为：[NH2—CO—NH2]m+CuO/Fe2O3→Cu2O/Fe3O4+H2O+N2。

（4）需要注意的是，该技术中也存在反应残余氧，用化学公式表示为：[NH2—CO—NH2]m+O2→N2+H2O+CO2。

再如，长链化合物在金属基体表面上会产生一种单分子保护膜，进而起到对氧气、二氧化碳、腐蚀产物侵蚀现象的有效预防（如对汽轮机、管线的腐蚀保护等），而且于高温、高压条件下的反应物不含有机酸，也不会影响蒸汽品质等。

2.2.2AOT锅水处理技术

该技术主要是通过无磷锅水处理剂，其中包括了高效分散剂、有机聚合物、助剂等。目前使用该技术可以起到较好的分散硬垢、防结垢、防电位腐蚀等作用。

具体而言，当该产品与铁、铜、硅发生化学反应后，就可以实现防结垢、防腐蚀目标。用化学公式可以表示如下：

（1）R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P+pM2→pM（R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P）。

（2）R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P+pN→pN（R’（CH2）m（COOH）n—R（CH2）O（COOH）P）

（3）反应后生成的粘泥、沉积物，会在有机聚合物螯合、分散、调节处理等作用下，转变为另一种具有自由流动属性的形式并从锅炉中排出。由于包括了对铁、铜氧化物粘性的调节，因此可以起到对局部电位腐蚀防护的作用，并借助金属表面产生的钝化层较好的控制腐蚀现象的产生。当前阶段的实践经验表明应用上述技术后，可以较好的提升锅水临界含盐量、减少排污率与排污量、降低能耗、提高锅炉传热效率等。

3、锅炉水处理节能减排问题分析

3.1从能源结构调整角度分析

当前阶段，多数工业锅炉从燃煤锅炉转变成了燃气锅炉，整体上的能源结构获得了优化，降低了污染物种类与排量。对于部分仍然采用燃煤锅炉的工业企业而言，燃烧系统中增加了均匀分层给煤技术，并且结合炉墙改造实现了对燃烧系统的优化。而且，近年来通过对燃气锅炉、燃煤锅炉能效与排放实测调研发现，工业锅炉的排烟温度、回水温度均有较大的可利用空间。尤其是在节能减排潜力方面，余热的回收利用为其提供了必要途径。

例如，根据2021年《暖通空调HV&AC》第51卷第12期的专题研究内容看，宁夏大学、北京建筑大学、宁夏特种设备检验检测院、宁夏建筑设计研究院有限公司等多家机构以联合方式，对宁夏地区的供热炉、工业锅炉进行了调查研究，结果显示在氮氧化物排放量较高、排烟温度约在130摄氏度到190摄氏度范围之内，而且，回水温度达可以达到20摄氏度到47摄氏度，一旦对其进行有效利用，可以降低污染、提高余熱回收后的锅炉热效率（约在6%到17%左右）。由此可见，现阶段的锅炉水处理中应该配套的提高余热回收工作。

3.2从节能减排措施角度分析

工业锅炉系统水处理通常包括多个阶段，不同的阶段处理效果也会相应的对系统运行状况产生影响。以国内的10.MPa高压锅炉、余热汽包，与4.0MPa中压锅炉、余热汽包的使用情况看，在应用MFT多功能缓蚀处理技术与AOT锅水处理技术后，可以较好的提升燃烧效率、化解难题、扩增综合效益，可是技术要素的配置，并不能全面的实现节能减排目标，仍然需要配套的解决设备运行管理、监督，以及相关工作人员的综合素质培育问题等。

例如，对于部分工业企业而言，在分析锅炉水处理需求时存在不足，选择节能减排技术时以其优势为准进行技术引进，导致了技术适用性差的现象。同时在技术要素主导的条件下，未能区分清楚技术要素主导下的生产要素配置，与单一的技术生产要要素配置差异，造成了配套性资源配置不足的情况，由此也容易造成技术要素配置后应用效用大大折扣的现象。尤其在现代工业锅炉水处理及节能减排中，将重点转移到了前端的研发、设计，与后端的运维管理环节，事实上部分工业企业缺乏对产业链思维的吸收与应用，造成了重前端研发设计、轻后端运维管理的现象，由此也弱化了对相关人员的管理，降低了检查、监督、处理措施实施后的执行效力等。

4、锅炉水处理节能减排应对措施

4.1结合现状，科学选择锅炉水处理方法

首先，化工企业在锅炉不处理节能减排过程中，应该对在用锅炉的类型、规格、发电机组发电能力、动力蒸汽作用、装置、供气对象等进行全面剖析。其次，建议在此基础上制作锅炉水处理节能减排要素清单。例如，将给水、炉水、过热蒸汽等，细化到pH、电导率、溶解率、磷酸根、二氧化硅、钠离子等要素指标上，根据加药前、加药后（主要指应用新型锅炉水处理技术产品及各类处理剂）的指标变化、合格率（如在技术指标合格率可以根据加药调试期、减排调试期、稳定期等计算出总合格率）、排污率（主要根据加药前三个月、加药期的耗水量、产汽量、排污率等进行计算）比较，最终对选择的锅炉水处理技术进行节能效果分析。第三，经济效益分析中包括了药剂总费用、节省原药剂费用、节约脱盐水经济效益、降低排污率与多产蒸汽效益等，最后根据各项经济效益相加计算出总经济效益。并对社会、环境效益开展综合评价等。

4.2借助技术，提升锅炉水处理管理水平

首先，建议结合工业企业产业升级中的经验，在锅炉相关部位安装传感器或执行器，将传感器与数据库进行关联，对于未建设锅炉水处理节能减排数据库的工业企业，应该通过引入SQL数据技术，结合现用的企业信息管理系统，建设节能减排要素库、指标库，并将传感器与数据库进行通讯关联，完成数据采集、数据上传、数据存储管理其次，为了提升锅炉水处理管理水平，有必要在数据管理的基础上，增加数据分析环节。例如，目前可以通过引入大数据技术，增加数据抽取、数据分析、生成分析报告、将报告分发给各管理部门的环节，进而建立一个从终端数据采集到PC端数据分析管理的数据化管理体系，实现对锅炉水处理技术应用中的全过程监测等。

4.3开展培训，增强锅炉水处理人员素质

首先，建议开展知识结构优化培训，结合工业企业产品生产制造产业链条，从宏观上梳理锅炉装置应用流程。然后，结合微观实践中的锅炉水处理技术，开展专项技术应用培训，确保在应用新技术时，工作人员能够满足实际的操作需求。其次，应该根据信息化管理现状，增加数据库技术应用方法与数据分析管理技术培训，以此满足“双碳”背景下的锅炉水处理节能减排对工作人员的综合素质要求。尤其是在发现问题、处理问题过程中，需要一定的职业素养、创新能力，开展持续性的培训工作，有利于推进员工与企业的共同发展，并为企业创造更大价值。

4.4重视运维，确保检查监督处理的效果

首先，建议按照产业链思维增加对运维管理的重视程度，并结合人员培训环节，共同促进对运维管理方案的研发设计。例如，当前可以由部门进行研发设计、员工进行应用与检验，并在反馈机制作用下，较好的推动对运维管理方案的持续完善。其次，应该根据常态化检查、全过程监督、及时处理的基本要求，对运维管理方案中的要素、指标进行梳理与检验，最终保障锅炉水处理相关的要素，均能够与具体的技术指标匹配起来，从而使工作人员结合“线上+线下”模式实现高效化运维管理目标。

结束语

总之，新时期我国各行业诸领域进入到了高质量发展阶段，既要保障集约型经济增长模式的完善，也要使“碳达峰”目标加以实现，并为“碳中和”目标奠定必要条件。从手段上看，工业锅炉升级改造中的主要以能源结构转型、水处理节能减排为主。因而在当前应该以实际的节能减排现状为准，合理的选择一些锅炉水处理方法，并结合信息化管理向数据化管理的转型机遇，引入数字化技术提升锅炉水处理管理水平。由于锅炉水处理节能减排需要通过综合措施才能获得较好实现，因此，建议配套的开展工作的知识结构优化与专业技能培训，同时加大运维管理环节的投资比重，发挥节能减排措施应用效用。

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