余热发电锅炉自动排污技改创新实践

张鸿飞田国闯栗堂亮刘飞

摘要：随着我国发电技术的快速发展，在运行过程中锅炉运行是非常重要的，可靠性要求极高的工程，目前普遍存在着对有经验的设计依赖性大等问题。我公司对锅炉排污装置进行了自动化改造，取得了较好的效果。

关键词：锅炉；水质；自动排污；电导率

引言

通过高温余热锅炉和低温余热锅炉等技术解决了能源问题，实现了资源的综合利用，降低了生产成本，提高了企业的经济效益，又缓解了用电紧张的现象。余热锅炉是水泥窖余热发电系统中的核心设备之一，但是由于技术条件的限制，无论是在发电能力、运行的稳定性、设备的寿命以及运行的可调整性上都存在着一定的问题，需要尽快找到相应的解决措施。

1锅炉运行效率

影响锅炉运行效率的因素有很多。对蒸汽锅炉来说，由于锅炉给水中总是含有一定量的溶解固形物，在运行当中必须保证相当的排污量才能保证炉水品质和蒸汽质量。但这时锅炉所排出的是高温高压的锅炉水，含有吸收的大量热量，如能在保证炉水品质和蒸汽质量的前提下，最大限度地减少锅炉排污量，并进一步将排污水中的热量最大限度地回收利用，就能提高锅炉热量利用率，降低成本。一般来说，只要采取合适的水处理工艺和正确的排污控制方法，工业蒸汽锅炉的排污率不会超过10％。但我国目前大部分的蒸汽锅炉，由于排污的控制方法不当导致排污率高达20％~30％。

2锅炉排污控制方法

锅炉给水进入锅炉后，随着炉水的蒸发，炉水中盐分含量越来越高，当达到一定浓度后，炉水会产生泡沫，发生汽水共腾并大大增加蒸汽的湿度，严重时会导致锅炉因低水位而停炉。这种现象在锅炉高负荷以及蒸汽负荷波动时尤为明显。所以必须把炉水含盐量保持在允许范围内才能确保锅炉运行安全稳定。控制炉水品质，降低炉水含盐量的主要方法是在锅炉运行时进行炉水的排污。这种方法是不断地把靠近锅内炉水蒸发表面含盐浓度高的炉水和积存的水渣排放出炉外，同时给锅炉补充含盐浓度相对较低的补给水。显然，通过排污可以使炉水的含盐量降低，改善炉水品质。一台锅炉需要多少排污量才能达到国家标准的要求，必须通过化学分析和计算来确定。如果实际排污量大于计算排污量，炉水品质提高，但同时也排放了含有大量热能的炉水，增加了锅炉排污热损失。

3锅炉排污装置改造工艺

3.1锅炉排污自动化装置改造方案

在原来基础上，改造排污管道，安装阀门支撑，定排二次阀改为电动阀，由PLC定时自动控制，根据厂里需求可以手动调节排污，通过改造提高锅炉汽包定期排污程控的可靠性和稳定性。此次改造为整体解决方案，排污信号在中控DCS出现提醒报警后操作员远程通过中控实现给定阀门开度控制或者现场通过配电柜手动操作。经过一段时间运行，改造后的锅炉排污装置自动运行稳定，各参数正常，根据化验结果，最终锅炉炉水排污率＜20%，排污流量＜181kg/10s，符合锅炉水质标准。从运行参数中可以看出水质的各参数都有了一定程度的改善，运行稳定性也大大提高。

3.2锅炉排污的自动控制与手动控制的比较

目前国内大多数工业锅炉的排污采用手动阀门人工控制，通常是在锅炉的排污口安装一手动截止阀，由炉水化验员定期收取炉水水样，用化学滴定的方法检测氯离子浓度和碱度，根据检测结果通知锅炉操作人员打开或关闭排污阀，一般每班（8h）测试一次或两次。事实上，人工手动控制的方法往往达不到控制炉水品质的要求，为了保证在两次炉水取样化验期间使炉水浓度不超过标准，每次打开排污阀排污时都要将炉水的控制指标排放到非常低的水平，即便如此也不能保证炉水在此期间合格。因为当蒸汽负荷大时，炉水的浓度上升快，而人工控制不能检测到实际炉水中溶解固形物的变化情况，也就无法及时打开或关闭排污阀，不能很好地控制炉水指标，造成能源浪费。而锅炉采用自动控制方式，根据设定系统自动打开排污控制阀门，根据设定时间自动停止排污，排污量得到减少，节约锅炉运行成本。

3.3锅炉排污自动化装置改造后运行状况

从2021年9月7日改造完成运行至今，改造效果显著，不仅解决了装置运行稳定性和水质问题，同时也取得了一定的经济效益。（1）运行稳定可靠。经现场长期试运行，程控启、停及各种功能均正常。（2）结构简单。不需专门的控制装置，只需将电动门的I/O线与PLC连接即可。由于采用软件完成其操作控制，因此，不存在控制装置硬件故障的问题。（3）操作使用方便。在DCS操作画面上设计弹出窗口，直接在弹出窗口上进行软操作。弹出窗口中显示每一个门的操作情况和运行状态，便于运行人员观察。（4）运行灵活。在操作画面上可切除故障的电动门（不参与程控），投入正常的电动门参与程控，增加了运行的灵活性。（5）功能齐全。在画面上可进行手动、自动操作，还具有显示、报警功能，以便运行人员掌握运行情况并提醒运行人员及时排除故障。（6）修改参数方便。可根据现场的实际需要，在组态中修改电动门的排污时间。

4工业锅炉排污热能的充分利用

4.1利用补给水或蓄热池进行充热

工业锅炉的生产用途、设备类型参数及锅炉容积不同，其对排污锅水水质的处理要求也存在较大差异。宜选用容量和燃烧设备容量相同的锅炉。当使用不同容量、类型、蒸汽参数或用途的锅炉时，因水处理方法不同或对水质要求不一，可将中压、水质要求高的锅炉排污水用于低压小型锅炉，提高小型锅炉的给水焓值。当蒸汽及热水锅炉同时存在时，可将蒸汽锅炉高碱度无硬度的高温排污水，作为热水锅炉的补给水；或当蒸汽锅炉兼供换热器向外供热时，亦可将定期或已调整好的连续排污水直接排入蓄热池内，使其充热。蒸汽锅炉和热水锅炉同时存在时，可将蒸汽锅炉内的高碱度高温排污水当作热水锅炉补给水进行充热。而当蒸汽锅炉向外供热时，可将定期或连续排污水直接引入蓄热池用于取暖，沉淀后可与生活用水混合，按照生活用水指标分类使用。排污水本身具有较高的碱度但无有害气体，经过蓄热池器或蒸汽锅炉、热水锅炉加热利用之后具有较好的节能效果，不仅有益于锅炉管壁的防腐防蚀，还能明显提高补给水的pH值。

4.2做好锅炉定期清理工作

采用定期清理的方式保证锅炉受热面日常清洁，从而提高锅炉热运行效率。水垢的形成不仅影响工业锅炉运行效率，还容易造成锅炉事故。通常在锅炉运行中，发现水垢厚度达到1mm以上且锅炉受热面遭受严重锈蚀的情况，需立即除垢，同时对于锅炉排烟系统温度升高或排烟出力下降的情况，需立即进行除垢，通过除垢排污处理之后锅炉运行效率将提升3％～5％。锅炉表面除垢通常采用酸洗、碱煮和运行除垢等方式。酸洗方式能获得更好的除垢效果。利用碱煮方式除垢需判断水垢类型，碱煮完成之后应及时清除锅炉内脱落的水垢，防止锅炉受热面被水垢堵塞。采用运行除垢方式尽管可避免停机的麻烦，但对运行控制及处理成本有较高的要求，锅炉水质必须达到规定标准。

结束语

我公司在遵照锅炉水处理理论和技术原则的基础上，对排污装置进行了自动化改造，取得了较好的效果。实现了自动控制排污，具有密封性能好、排污效果好、使用寿命长、安装方便、省时省力等有益效果；减少人工排污浪费，节省软化水和确保水质有利于锅炉防垢防腐；能承受高负荷运行，安装方便，运行可靠，便于维修与管理；可实现远程启、停、报警、手动、自动控制等功能。

参考文献

[1]蔡祖明.工业锅炉水质要求及处理方法[J].科技致富向导，2011（20）：277-278.

[2]么书勤.锅炉水处理作业[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2012.

[3]陈丽芬.工业锅炉的节能措施分析与应用[J].华章，2011（14）：319.

[4]关文吉.蒸汽锅炉连续排污余热回收分析[J].暖通空调，2010（1）：51-54+70.