抚顺石化乙烯裂解余热锅炉炉水处理

工作压力12.2 MPa，饱和蒸汽温度327 ℃，过热蒸汽温度535 ℃;低温过热器和高温过热器之间，设有喷水式减温装置;锅炉排污率设计为蒸发量的1﹪。

1  锅炉给水的构成

由热电厂供给的二级除盐水，经E-1942（ABC）、E-1920预热至100 ℃，与三机透平凝结水（180～200 t/h），经管路混合后，再经旋膜式热力除氧器热力除氧，铺助化学除氧处理后，由超高压给水泵送入余热锅炉汽包;热力除氧器设计处理量580 t/h，工作压力0.069 MPa，最高工作温度115 ℃，溶解氧小于7μg/L，除氧塔进汽压力0.4 MPa。

锅炉给水的水质处理设计为，锅炉给水为全挥发水质处理，炉内水为固体碱化处理水质;配置了中和剂、除氧剂、炉内水阻垢剂加注装置（表1-2）[2]。

（2）锅炉给水阻垢剂加注困难，炉内水pH值、磷酸根不能稳定控制。

（3）冬季运行锅炉给水阻垢剂加注管路药剂结晶，堵塞管路。

（4）爐水循环系统连续、定期排污控制不严。

（5）炉区SS蒸汽、炉内水品质监测设施存在污堵、样品闪蒸超温、流速不稳定等问题，造成监测数据失真，不能正确指导水汽品质的调节控制，严重时水汽运行品质不能监测。

3  利用新的药剂技术进行炉水处理

根据锅炉给水系统的腐蚀特点，针对上述问题，联合台湾钜迈公司，共同分析制定炉水水质控制处理措施。余热锅炉水处理可分为给水处理、冷凝水处理、锅炉水处理三个部份，其处理的要领见表3。

3.1  氧腐蚀控制

锅炉给水系统主要着重在氧腐蚀及酸腐蚀的控制。由于水中的溶存氧在高温下，会严重引起给水管线炉管及蒸汽系统的氧腐蚀，此种腐蚀过程非常迅速，且金属表面会形成严重点蚀（Oxygen Pitting）[3]。

3.1.2  处理方案

锅炉给水经过低压热力除氧装置除氧后，锅炉给水依然有溶解氧残留，因此仍需铺助添加化学除氧剂去除水中的溶解氧，去除溶解氧至7 ppb以下。

3.1.3  使用新型复合药品

药品名称：钜迈ZB-1350C脱氧剂（主要成份：含有催化剂的有机胺）。药品特性：不含亚硫酸钠和联胺的药剂。反应速率快，不会增加炉水导电度，且不具毒性。（可免除传统所用联胺─为致癌物质）。其能促进铁管表面形成 Fe3O4保护膜，达到双重腐蚀抑制作用。其脱氧反应如下：

3.2  酸腐蚀控制

（1）锅炉给水由二级脱盐水（pH=6.5～7.5）、三机凝结水组成。水汽循环系统的设备管线材质，其中凝汽器管束为黄铜，其余均为碳钢。为控制水汽循环系统前、中、后段设备管线的酸腐蚀，因此锅炉给水pH值，必须稳定控制在8.8～9.4之间，并要求锅炉给水中和剂具有宽泛汽液分配比。冷凝水主要是酸腐蚀的问题， 由于给水中所含的碳酸盐于高温下分解产生二氧化碳， 随着蒸汽携出并迅速溶解于冷凝水中生成碳酸， 其将降低冷凝水pH， 而造成酸性腐蚀， 其反应机理为[4]：

（2）处理方案

（a）锅炉给水及冷凝水系统腐蚀主要为酸腐蚀，水质pH在9～10，碳钢的酸碱腐蚀率较低，在锅炉给水中添加中和剂，可中和CO2所产生的H2CO3，提高锅炉给水、冷凝水的pH值，减少腐蚀情形发生，其反应为： RNH2 + H+→ RNH3+。

（b）因二氧化碳溶于液相中，生成碳酸产生腐蚀作用，因此中和胺的选择常视现场冷凝管线情况而选择不同DR值的中和胺，以保证汽液分配合理。

（c）中和剂加注过低，无法控制设备管线酸腐蚀的腐蚀速率，中和剂加注过高，凝汽器易产生氨富集，造成凝结器管束发生胺铜腐蚀，因此要求中和剂的加注平稳合理。

中和剂投加的注剂泵，由2台流量12.83 L/h注剂泵，更换成1台流量12.83 L/h，一台流量2.95 L/h的注剂泵，小流量注剂泵可以连续运行，保证中和剂加注平稳合理。

（3）使用新型复合药品

药品名称： ZB-1320C（中和胺）。

药品特性：由数种胺组成，D.R.值分布宽广，因此各段（高、中、低）压力下的冷凝水皆能有效提升其pH值，防止酸腐蚀。此药品碱性度强，因此加入给水管线可有效提升给水pH值。

3.3  炉内水处理要点

炉内水处理重点在防止酸腐蚀、氧腐蚀、夹带及炉管产生结垢、沉积等。酸腐蚀、氧腐蚀机理如前所述，而且还存在部分炉水被直接携带进入蒸汽系统，影响蒸汽质量的问题[5]。

3.3.1  处理方案

保持炉水PH值稳定;保持适当水位及稳定操作，以防夹带;防止铁离子进入锅炉（防止给水及冷凝水系统腐蚀）或对于进入炉内的铁离子附着物加以控制﹑分散﹑排放。

（a）由原设计10台，流量0.505 L/h，出口压力13.5 MPa的注剂泵，更换为7台流量7.6 L/h，1台流量2.5 L/h，出口压力18.5 MPa的注剂泵。同时对复配的锅炉给水阻垢剂进行20%的稀释，增加药剂运行流量，防止冬季运行药剂结晶。

（b）制定合理的炉内水排污操作规程，并监督严格执行炉内水排污操作规程，杜绝不按规定执行定期排污的同时，防止连续排污过渡排放。

（c）设计更新SS蒸汽、炉内水监测设备的冷换设备，保证监测样品具有代表性，以利水质调节控制正确进行。

3.3.2  使用新型复合药品

药品名称： ZIMMITE ZB-538C（主要成分：磷酸盐）。

药品特性： 含有分散剂，避免铁离子及盐类沉积。可降低夹带情形。控制高浓缩倍数，减少排污，节能减排。

4  应用效果

经过对药剂投加设备的技术改造及新型药剂的应用，同时加强管理、严格控制，锅炉给水、SS蒸汽、三机凝结水水质各项控制指标均达标运行，并有效控制了炉内水循环系统的腐蚀结垢问题。

4.1  汽包拆检情况

对比2014年传统药剂投加和2017年新型药剂投加后的设备腐蚀情况见图1-3。

结果如下：2014年4#炉汽包拆检，汽包中清理出的垢物较多，垢物成份95%由铁构成，说明炉内水循环系统存在腐蚀问题。2017年4#炉、8#炉汽包拆检图片看，汽包内部清洁，保护膜良好，汽包底部无沉积垢物，说明炉内水运行品质控制良好，炉内水循环系统腐蚀问题得到有效控制。

4.2  裂解气压缩机透平拆检情况

裂解气压缩机透平已连续运行4年，透平转子高、中、低压段叶片表面光亮，无沉积垢物，无腐蚀，说明高压蒸汽运行品质控制良好（图4）。

4.3  除氧器拆檢情况

除氧器拆检图片说明，除氧头、除氧水槽内部腐蚀性的保护膜良好，除氧水槽底部无腐蚀沉积情况，除氧剂应用良好（图5-6）。

5  结束语

锅炉水处理关系到设备的使用寿命、工艺的安全运行、系统的节能降耗。影响水处理成效的因素，除了行之有效的方案，更重要的是解决防范问题的能力。抚顺石化公司通过采用新型复合药剂技术，对乙烯裂解炉余热锅炉水处理系统氧腐蚀、酸腐蚀的有效控制，达到了安全、平稳、长周期运行的目标。

参考文献：

[1]古大田， 方子风. 余热锅炉[M]. 北京： 化学工业出版社，2012.

[2]刘小平， 等. 除盐水制备技术进展[J]. 工业水处理， 2008， 28 （4）：6-9.

[3]范从振. 锅炉原理[M]. 北京： 水利电力出版社.

[4]陈复. 水处理技术及药剂大全[M]. 北京： 中国石化出版社，2002.

[5]周柏青， 陈志. 热力发电厂水处理[M]. 北京： 中国电力出版社，2012.

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