工业锅炉饱和蒸汽品质恶化的危害及监测和控制方法

工业锅炉饱和蒸汽品质恶化的危害及监测和控制方法 工业锅炉饱和蒸汽质量恶化的成因、危害及监测和控制方法 苏勇(1) 尕尔代(2) 新疆巴州特种设备检验检测所 841000 摘要:对于不供汽轮机用汽的额定蒸汽压力在3.8MPa以下工业锅炉的蒸汽质量指标和控制范围，GB/T1576-2008《工业锅炉水质》没有具体限定。只规定了蒸汽回水的硬度、全铁、油等指标和控制范围。本文讨论了工业锅炉饱和蒸汽质量恶化的原因以及对安全经济运行的危害，提出饱和蒸汽品质的监测指标。以饱和蒸汽湿度控制指标为基础，根据锅炉水质监测结果和运行确定了所提出监测项目的控制范围。总结了工业锅炉饱和蒸汽质量的控制方法。 关键词: 工业锅炉 蒸汽品质 汽水共腾 饱和蒸汽湿度 蒸汽回水 正文: TSG G5002-2008《锅炉水处理监督管理规则》第二章第十一条规定额定蒸发量大于或等于1t/h的蒸汽锅炉，对蒸汽质量有要求时应当设有蒸汽取样冷却装置。GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准中规定对于额定蒸汽压力在3.8MPa以下供汽轮机用汽的锅炉，蒸汽质量应执行GB12145规定的额定蒸汽压力为3.8MPa—5.8 MPa汽包炉标准。对不供汽轮机用汽的额定蒸汽压力在3.8MPa以下工业锅炉，对饱和蒸汽质量指标和控制范围GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准没有具体限定。只规定了蒸汽回水硬度、全铁、油等质量指标和控制范围。这些指标针对回用蒸汽回水的锅炉，以控制给水水质为目的。 2010年度对本地区90多家使用单位150多台3.8MPa以下工业锅炉水处理检验发现只有一家安装了蒸汽取样冷却装置，但没有确定监测方法和 1 控制措施，取样装置形同虚设。蒸汽品质检测和控制未引起重视。工业锅炉运行期间，使用单位对蒸汽品质有要求时，首先需要明确控制工业锅炉蒸汽质量的重要意义，并根据炉型、水质、生产等具体情况确定锅炉蒸汽采样方法、监测项目和控制方法。 一( 工业锅炉饱和蒸汽质量恶化的原因 : 1. 水质方面的原因:水处理方法选择不得当，锅炉给水悬浮物、胶体杂质、含盐量、碱度高，浓缩倍率在10倍以下时，锅水溶解固形物、碱度已经严重超标。蒸汽回水回用后进一步增加给水盐类和碱性成分浓度，导致蒸汽带水愈加严重。 2.锅炉及加药水处理操作方面的原因: 1)锅炉排污率控制低于要求范围，锅水浓缩倍率高，锅水盐类等杂质浓度升高，造成蒸汽带水。 2)补水不均衡或超高水位运行。 3)蒸汽阀门开启过快，尤其是在工作压力较高的情况下，锅炉负荷急剧增加，锅水在短时间剧烈蒸发。 4)投加水处理剂未作到定期、定量、均衡投药，投药过程中没有进行化监督，超量投药使锅水含盐量、碱度、有机缓蚀阻垢剂等含量急剧增加，使饱和蒸汽湿度增加。 5).锅炉汽包内部汽水分离装置存在缺陷或损坏，如汽水分离器或挡板脱落。 锅炉汽包内部进水分配管布置不合理。进水管位置过高在补水过程中也可能加重蒸汽带水。 二(工业锅炉饱和蒸汽质量恶化的危害: 2 由于饱和蒸汽品质恶化引起蒸汽管道及承压设备腐蚀，因汽水共腾产生安全隐患甚至引发事故并不少见。此类事故往往在锅炉满负荷、高压工作状态下发生，其危害尤为严重。主要现在以下几个方面: 1:蒸汽品质恶化严重影响锅炉安全运行。 蒸汽带水后经蒸汽管道和用汽设备降温、减压形成积水增加流体阻力。产生水击，使蒸汽管道出现振动，破坏蒸汽系统连接处密封，热容量大的高温高压汽水混合物突然泄漏易造成严重事故。 锅水表面的泡沫致使水位计内充有气泡，使水位液面显示不清，不利于锅炉安全运行。 2006年8月，博湖某番茄酱厂的一台SZL10-1.25锅炉蒸汽阀门法兰连接部位密封垫片松动，汽水混合物瞬间布满整个锅炉房，蒸汽泄漏产生巨大响声和强烈震动，检查得知该厂蒸汽管道有3处曾出现反复泄漏，泄漏部位积存较多盐垢。上述锅炉有锅水溶解固形物和碱度超标的记录，化验蒸汽回水发现其电导率、碱度、氯离子含量都比较高。2008年8月，本地某番茄酱厂在生产高峰时段发生一起分汽缸蒸汽阀门超压爆裂，分气缸中的存水和含水率较高的蒸汽突然泄漏造成人员伤亡严重事故。 2:蒸汽品质恶化影响蒸汽回水质量，不利于降低能耗和水耗。 首先控制蒸汽品质是保障蒸汽回水质量的前提，回用合格的蒸汽凝结水可降低给水含盐量、碱度、硬度。蒸汽品质差造成蒸汽回水质量差，回用后引起炉水含盐量、碱度不断升高的恶性循环，操作者不得已排放回水并提高排污率。近年现场监测记录表明这一问题比较常见。 另外根据电解质水溶液的特性，锅水温度一定时锅水含盐量增高使锅 3 水表面水的饱和蒸汽压降低。一定的工作压力下锅水温度高于相同饱和蒸汽压力下的正常值。为保持压力需提高炉膛温度，必然使排烟温度上升增加燃料消耗。 3:引起蒸汽流通管道、用汽设备产生盐垢，严重时堵塞管道。由于蒸汽对硅酸盐的选择性携带，用汽设备内部可能结生难以清洗的硅酸盐垢。 2010年6月，本地某乳品厂给水碱度为4.92mmol/L，蒸汽品质带水严重，回水碱度高达19.5mmol/l，回用后给水碱度达到15.3mmol/l ，虽然提高了排污率，炉水碱度时常超过100mmol/l。分气缸及用汽设备疏水量大，蒸汽管道由于水击振动，个别连接部位出现泄漏。不锈钢夹层浓缩锅汽测粘结质地坚硬的2mm盐垢，垢样二氧化硅含量较高。 4:高浓度盐类杂质与蒸汽中的二氧化碳共同作用，加速金属电化学腐蚀反应速度，造成蒸汽管道、阀门、用汽设备的腐蚀。 5:蒸汽品质恶化影响物料与蒸汽直接接触的产品质量。饱和蒸汽带水使其杂质含量大幅上升，用蒸汽直接蒸煮或加热物料引入大量盐类杂质，影响产品质量。 因此定期监测工业锅炉饱和蒸汽质量并加以控制不仅是保障蒸汽品质的手段，也是保障锅炉安全运行和节能降耗的重要措施。 三:饱和蒸汽样品的采样方法: 为了从锅炉汽包导管或蒸汽管路取出有代表性的蒸汽试样，需要专门、制造、安装特制的取样器(包括取样器、导管、阀门、冷却器、试样容器等)，把蒸汽试样经导管、减压、引至冷却器，冷却成凝结水后采集蒸汽试样。取样装置应符合GB/T14416-93《锅炉蒸汽的采样方法》。 4 蒸汽经过减压、降温、冷凝等物理过程产生的蒸汽回水与所流经的蒸汽管道和用汽设备表面的腐蚀产物接触，储存过程中被废水或水箱表面的腐蚀产物及水处理药剂污染，此时不可用回水样品代替饱和蒸汽样品。污染较轻时可以考虑以回水样品代替蒸汽样品。 四:检测项目和检测方法: 锅炉饱和蒸汽是多组分物质，其中所含杂质可分为固体、液体、气体杂质。固体杂质包括炉水中存在的氯化物、氢氧化物、硅酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐等。液体杂质包括蒸汽的湿分等。气体杂质包括氨、二氧化碳、氧、氮、挥发性胺及联氨等。 不供汽轮机用汽的3.8MPa以下工业锅炉饱和蒸汽质量的检测项目应根据炉型，蒸汽用途、生产工艺以及蒸汽用户负荷等情况确定。考虑一般使用单位人员和仪器设备条件，以能够反映饱和蒸汽质量为原则。方法应简便、实用，尽量采用工业锅炉水质标准规定的检测方法和仪器设备，以下监测项目可供参考。 1. 饱和蒸汽湿度: 1)控制目的:控制饱和蒸汽含水量，为防止汽水共腾提供依据，首先应定期检测饱和蒸汽湿度。 2)监测方法:饱和蒸汽湿度的测量参照热工测试方法，通过检测饱和蒸汽 -和锅水Cl含量，通过下式计算取得结果: ,Cl,bqClW = g --W—蒸汽湿度，%。 Cl—饱和蒸汽氯根，mg/L Cl—锅水氯根，mg/L bpg 3) 控制范围:参照热工测试技术指标饱和蒸汽湿度应控制在3%以下。 5 2:溶解固形物(RG): b 1)控制目的:饱和蒸汽溶解固形物直接反映饱和蒸汽带水的严重程度。 2)监测方法:参照GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准引用方法。 3)控制范围:以饱和蒸汽湿度低于3%为准，确定RG控制范围。 b RG?锅水溶解固形物标准上限值×3% b 3碱度、氯离子、电导率、PH值项目: 1)控制目的:工业锅炉水处理检验发现采取软化处理并且给水碱度较高的工业锅炉，蒸汽回水总碱度、酚酞碱度、PH值、氯离子含量通常比较高，严重情况下甚至接近锅水。饱和蒸汽带水后，其中主要杂质成分是锅水表面存在的氢氧化钠、碳酸钠、硅酸盐等碱性物质和氯化钠、硫酸盐等溶解性盐类。通过检测饱和蒸汽(凝结水)样品的碱度、PH值、氯离子、电导率等常规项目中的2-3项，可及时发现蒸汽品质恶化的程度，为控制饱和蒸汽质量提供依据。 2)监测方法:检测饱和蒸汽(凝结水)样品的碱度、PH值、氯离子等项目的方法可参照GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准引用方法。 3)控制范围:以饱和蒸汽湿度低于3%为准，根据现场监测结果和运行经验，确定上述指标控制范围如下: PH值: 7.0 – 8.0 碱度?标准规定锅水碱度上限值×3% 氯根?(锅水溶解固形物上限值 / 锅水固氯比)×3%， 电导率:电导率检测快速简便，可间接反映饱和蒸汽样品的盐分。蒸汽凝结水固导比一般在0.5-0.6之间，根据监测记录和运行经验，饱和蒸汽凝结 6 水电导率控制范围:k?20μs/cm。可以放宽至100μs/cm。 b 五:工业锅炉饱和蒸汽质量的控制: 1:控制给水含盐量、浊度、碱度及氢氧化铁胶体杂质含量 1)选择与水源水质和炉型相适应的水处理工艺:对高碱度、高含盐量给水，如锅水碱度、溶解固形物、PH等指标控制在标准范围内，并且回水回用率已经达到极限时，排污率仍然在10%以上，应采取给水除盐措施。给水碱度较高时采取氢钠离子交换或适量投加酸性药剂等降碱措施。原水悬浮物和胶体杂质含量不符合标准要求，应采取混凝、沉淀、过滤(精密过滤)等预处理措施，并适量投加消泡剂。 2)提高蒸汽回用率:饱和蒸汽湿度在3%以下时，回用蒸汽凝结水可降低给水碱度和含盐量。排污率不变时锅水含盐量随蒸汽回用率的提高大幅降低，对保障蒸汽品质起到积极的作用。 3)防止钠离子交换再生液污染给水:定期检测钠离子交换器出水氯离子浓度，不得高于进水的1.1倍，防止再生液污染给水。出现异常应及时检查阀门或自动控制装置，调整再生剂用量及树脂清洗时间。 4)控制防垢防腐药剂用量:根据上水量、给水、锅水水质化验结果计算确定投药量，严格控制加药量防止过量投药增加锅水碱度及溶解固形物含量。 5)如蒸汽管道腐蚀严重，回水Fe(OH)胶体含量高，应适量投加挥发性胺3 等气相缓蚀剂，以减缓蒸汽管道腐蚀，降低回水含铁量。 2锅炉运行过程中严格控制汽包水位均衡上水，从较低压力开启蒸汽阀门，分次增加开度，避免负荷急剧增加。有条件的应安装汽包水位自动控制装置。汽包内汽水分离器及挡板脱落的应及时复位。按设计要求安装给水分 7 配管。 3 定期监测饱和蒸汽质量。对检测数据进行分析及时发现异常，找出原因并采取相应措施。 2011年五月十六日 8