本课题主要研究锅炉供水水质处理技术，在节约能源消耗方面不断探索。我厂使用软化水作为锅炉补给水，但是软化水进入锅炉后经过浓缩，溶解固形物含量急剧上升，导致锅炉炉水电导率超标、锅炉排污率较高、能源浪费严重等问题。经前期考察、分析、论证，目前RO膜反渗透水处理技术属于行业先进技术，如果将反渗透水与软化水掺兑后应用于锅炉补给水可有效解决上述问题。
关键词：汽水比；RO膜；软化水；反渗透水
一、研究背景
我厂现有两台20t/h英国进口考克兰燃气（油）蒸汽锅炉，自投入生产运行以来，可以满足全厂生产生活需求。但锅炉系统仍存在一些问题:由于锅炉系统给水水质的原因，导致排污率较高，能源浪费严重。主要原因为：我厂使用树脂软化水作为锅炉补给水，硬度<0.03mmol/L，可以满足硬度要求，但经过浓缩，溶解固形物含量急剧上升，炉水电导率超标、全碱度偏高。通过近几个月数据分析，锅炉汽水比（产出蒸汽量/供水量）一直较低，维持在70%左右，30%的水以锅炉排污的形式排放掉，浪费了大量水资源，同时排污带走了大量的热量。
二、问题分析
1、现有系统的分析
我厂动能中心现有软化水处理系统一套，其主要负责生产工艺用水和锅炉、空压真空等动力设备补水。软化水系统工艺为传统的一级钠离子交换，采用8组全自动钠离子交换机组，指标为硬度0.03mmol/L以下。系统自投运以来，虽能维持系统运行，但是存在锅炉补给水电导率超标、锅炉排污率较高、人工化盐工作量较大、能源浪费严重等问题。
2、RO膜反渗透技术
RO膜反渗透技术是世界上世纪六十年代后期开始应用的一项新技术。反渗透是1960年美国加利福尼亚大学的洛布(Loeb)与素里拉简(Sourirtajan)发明的一项高新膜分离技术，其孔径很小，大都≤10×10-10（10A），它能去除滤液中的离子范围和分子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等。它已广泛用于海水或苦咸水淡化、电子、医药用纯水、饮用水、太空水的生产，还应用于生物、医学工程。反渗透（RO）亦称逆渗透，主要由高压泵和反渗透膜两部分组成。在足够高压力的情况下，除水分子外、水中其他矿物质、有机及各种离子几乎都被拒之于膜外，并被高压水流冲出。
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三、研究思路
根据我厂老厂区使用反渗透水给锅炉供水经验，单纯使用反渗透水为锅炉供水会造成炉水PH值偏低、全碱度偏低，导致锅炉炉膛内无法形成保护膜，对锅炉安全运行极为不利。老厂区采用锅炉给水反渗透水添加碱度调节剂的方法保障炉水PH值和全碱度在合理范围内，碱度调节剂使用成本较高。同时，由于老厂区采用反渗透水供水，锅炉排污率极低，汽水比可达95%以上。
根据老厂区和新厂区两种不同的供水方式的使用经验，单纯使用反渗透水会造成炉水PH值偏低、全碱度偏低，而单独使用软化水又会造成炉水PH值偏高、全碱度偏高，项目组大胆设想：如果能将两种水质搀兑后使用，既能降低锅炉排污率，又能保证锅炉炉水PH值和全碱度在合理范围。
四、方案设计
该计划方案因工程量较大，需要投资规划，设备占地设计，管道铺设改造等。经前期考察、分析、论证，现软水站内预留有一部分空间，具备增设一台40 m3/h反渗透设备空间。根据以往锅炉供水存在问题，单纯使用软化水作为锅炉供水，会导致软化水进入锅炉后经过浓缩，溶解固形物含量急剧上升，导致锅炉炉水电导率超标、全碱度高、锅炉排污率较高。单纯使用反渗透水作为锅炉供水，会造成炉水PH值和全碱度偏低，导致锅炉炉膛内无法形成保护膜，对锅炉安全运行极为不利。如果能将两种水质搀兑后使用，既能降低锅炉排污率，又能保证锅炉炉水PH值和全碱度在合理范围。根据反复试验，课题组多次调整水箱液位系统，从而调整两种水质进水流量，保证软水箱最终水质电导率在（200-400）μs/cm，如此可以保障锅炉炉水PH值在10-12，全碱度在理想范围内（6.0-18）mmol/L（一般全碱度超过18，系统开始排污）。
五、成果介绍和推广前景
本项目实施后，新增一台40吨/小时反渗透设备为软化水箱补水，同时经过多次试验，软水系统（ 8个树脂罐）对水箱进行少量补水能够满足日最大耗水量600吨的需求。 锅炉供水量符合生产要求，锅炉水质得到有效提高，大大改善了锅炉水质超标、排污量较高和人工化盐工作量较大的问题，有效提升锅炉的供汽能力，提升了我厂节能减排的水平。项目实施后，锅炉汽水比达到95%以上，排污量得到有效控制，相较于实施前的70%左右大大提高，节约了大量软化水资源和减少热量流失，锅炉的热效率得到显著提高。锅炉气汽比降到78m3/t左右，达到先进节能企业水平，有效的节约了能源。本技术方案提高新厂区软化水系统设备保障能力，有效改善锅炉系统能效水平，缓解新厂区综合能耗较高的局面，节约能源使用成本。
RO膜反渗透技术对水中地无机盐、有机盐、微生物、热源、胶体等具有良好地去除效果,因此发展与推广很快,前已经广泛应用于饮料、食品、医药、化工、电子等领域。在水资源普遍匮乏地今天,对工业企业而言,如何提高水利用率以及降低水处理成本将是关系到企业以及社会利益地大问题。在水处理中运用RO膜反渗透技术,可以避免离子交换法经常出现地诸如:由水质恶化引起地离子交换树脂污染、穿透、再生周期缩短,出水水质恶化、用药量增多等问题,同时降低了运行成本以及水处理成本,切实解决了目前所面临地很多问题，该技术方案在烟草行业尚属首例，未来可推广至更多对水处理有高要求的相关行业，有很大推广前景。
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论文作者:高浩
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期
论文发表时间:2020/1/9
标签：锅炉论文; 碱度论文; 反渗透论文; 水质论文; 较高论文; 系统论文; 软化水论文; 《工程管理前沿》2019年第23期论文;