壳式蒸汽锅炉连续排污量的计算

壳式蒸汽锅炉连续排污量的计算
壳式蒸汽锅炉连续排污量的计算
壳式蒸汽锅炉的连续排污又俗称表面排污,其目的是降低锅炉水的化学物质浓度。
蒸汽锅炉的给水中必然会含有化学物质(例如离子交换水处理方式,只是用Na离子置换原水中的Ga、Mg离子;例如为了使给水的PH值提高到9.2,在给水中加入PH值调节剂;例如采用加药除氧,在给水中加入除氧剂),这些化学物质并不会随着蒸汽输出,而是保留在锅炉水中。随着蒸汽的不断产生,锅炉水内的化学物质浓度不断提升,过高的水浓度将导致:
1, 沸腾现象加剧,容易形成假水位:化学物质浓度越高,在蒸汽产生过程中的汽泡越不容易破裂,外观上看就是液面沸腾更加剧烈,从而导致虚假的水位探测,更有甚者会使得换热面暴露在蒸汽侧,造成换热面过热变软,进而发生蒸汽爆炸危险;
2, 输出蒸汽带水,降低蒸汽品质:液面的沸腾现象加剧,汽泡不容易破裂,会使得汽泡层接近蒸汽输出口,汽泡破裂产生的水滴会随着蒸汽的高速流动而输出,形成汽中带水现象;
3, 影响换热:当化学物质的浓度超过溶解上限时,就会出现析出现象,这种现象优先在换热面发生,形成另类的水垢,严重阻碍热交换。
判断炉水化学物质浓度最可行的方式是检测炉水电导率,即炉水的导电能力,化学物质的浓度越高、温度越高,炉水的导电能力越强。根据GB/T1576-2018(工业锅炉水质),自然循环蒸汽锅炉的炉水电导率应≤5600µS/cm(锅炉额定压力1.0-1.6MPa,检测水温25度时)。在实际使用中,一般采用两种检测炉水电导率的方法,一是定期取样,冷却至25度左右时利用仪器检测电导率;二是采用电导率传感器,可以在控制屏上适时查看炉水电导率,但需注意,炉水是高温状态的,电导率值应进行温度修正(25℃时电导率=实测电导率÷[1+0.02(t-25)])。
那么如何降低炉水中化学物质的浓度呢?最有效的办法就是排放掉高浓度的炉水,利用低浓度的给水来稀释,这就是蒸汽锅炉的连续排污,也叫表面排污。根据炉水电导率的上限、给水电导率,我们可以很容易的计算出每小时排污量与蒸发量的比例,下表是几种典型的给水,计算得出连续排污与蒸发量的比例关系:
给水的水质 | 给水电导率 | 连续排污与蒸发量的比值 | 热损失 |
| µS/cm | % | % |
RO水 | 60 | 1.21 | 0.38 |
自来水1(离子交换方式) | 300 | 6.38 | 2.02 |
自来水2(离子交换方式) | 1250 | 33.33 | 10.55 |
注:
锅炉运行压力8bar,炉水电导率控制在5000μs/cm;
RO水的理论电导率应为0,但考虑到为达到蒸汽锅炉给水的PH值,需在给水中加入PH值调节剂,因此RO水的实际电导率为60μs/cm左右;
自来水电导率一般为300-1250之间,大多300-500;
离子交换方式的水处理,由于没有降低化学物质的总量,因此电导率基本不变。
由于蒸汽锅炉在运行期间,炉水为高温高压的饱和水,为降低炉水电导率不得不排放,这必然会造成能量的损失,导致蒸汽锅炉热效率的降低,降低比例见上表中的“热损失”,我们可以进行简单的举例计算年损失的燃气费用:
锅炉吨位:4t/h
日累计生产蒸汽:24吨
年累计生产蒸汽量:7000吨
天然气热值:8600kcal/m3(10kWh/m3)
天然气单价:4.0元/m3
自来水电导率:400µS/cm
蒸汽锅炉热效率:92%
计算得出连续排污量与蒸发量的比值为8.7%,导致热损失2.75%,因此导致的年天然气额外耗量=7000×700×2.75%÷0.92÷10=14646.7m3,所产生的额外天然气费用=14646.7×4.0=5.86万元。(此费用尚未包括因此而产生的电费、水费等)
总结:通常情况下,连续排污所导致的热损失是用户经常忽视的,我们推荐年消耗蒸汽量比较大的用户考虑RO水处理方式,尽管投资会高些,但可以节省可观的运行费用。