工业锅炉排污热能的利用

摘 要：工厂在进行正常的工业生产中会正常地进行锅炉污水排放，锅炉的污水经过多重机械加工具有比较大的热能，温度较高。对于这种具有较高温度的污水，如果不经冷却直接排放，势必会对环境造成极为恶劣的影响。但如果直接自然冷却，则造成大量的热能浪费。如何妥善利用好高温污水热能，无论是环保要求的满足上还是经济效益的保障上，都具有十分重要的意义。该文就从实际情况入手，介绍工业锅炉排污热能如何利用的具体做法。

关键词：锅炉 排污 影响因素 热能利用

中图分类号：TK224 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（b）-0087-02

在很多工厂中，作为重要的能力来源，锅炉是整体生产和生活产生耗能最大的设备。通过对锅炉的污水进行热能回收利用的潜力非常大。因此，提升锅炉的使用热效率，降低锅炉的热能消耗，减少锅炉污水排放具有十分重要的意义。在实际生产工作中，除了排污热损失之外，排烟、气体未完全燃烧、固体未完全燃烧、散热损失等热损失也非常巨大。所以要求在对热能进行回收利用的同时，为整个锅炉的供热管网和换热设备进行优化，提升绝热保温性能，对于锅炉的节能减排具有十分重要的意义。而对于锅炉从高密度到低密度段多种多样的热损失进行各种途径的利用，则是提高锅炉热效率提升节能减排水平的重要措施。

1 锅炉排污热能

在锅炉的工作过程里，锅炉内的水体在不断地蒸发过程中逐步浓缩，从而在锅炉水的表面残留下大量的浮油、各种悬浮物和浓缩盐，容易在锅炉底部产生沉积的泥渣、泥垢等物质。为了保证锅炉的工作效率，保持锅炉蒸汽高品质运转，防止锅炉沉积对锅炉壁产生腐蚀，保障锅炉的安全运行，锅炉上具有连续排污、定期排污的特殊装置。连续排污主要是排去锅炉水表面和水体内的油污、悬浮物和浓缩盐，从而降低锅炉水的碱性，提高锅炉蒸汽的品质。定期排污则针对锅炉底部的泥渣和泥垢，通过定期派出污水，防止锅炉底部出现结垢现象。锅炉在连续排污和定期排污的过程中产生的热损失跟很多因素都相关，包括锅炉的热负荷、给水品质以及排污量等。热负荷大的锅炉，蒸发量也大，锅炉水的浓缩情况严重，排污量也就随之上升。给水的水质差也不得不迫使锅炉增大排污量。而在锅炉水的碱性不高或者说热负荷较低的状况中，过量的排污会增加热损失。为了提升锅炉的热效率，必须令锅炉的燃烧负荷同热负荷维持在比较稳定的状态下，同时保证给水的品质，减少过量排污和其他各种排污热损失。其次就是要合理的科学有效地利用排污热能，对于污水的余热进行利用，从而达到最佳的节能减排效果。

2 排污量的影响因素

2.1 热负荷对排污量的影响

锅炉的热负荷大小对排污量有着比较大的影响。在给水品质保持在比较稳定的状况下，如果蒸汽的用量大，锅炉热负荷高，必然导致锅内锅炉水的蒸发速度快，盐浓度升高也相对快，那么排污量也就随之增大，与此相反则排污量就相对较小。大多数工业锅炉参数体现的是饱和蒸汽，而大部分企业却没有装备低输配的蒸汽压力热储存装置，处于用气的不均衡状态时，锅炉的压力和蒸汽的流量波动往往较大，锅炉水的盐浓度也处于高低波动的不稳定状态，这时连续排污量的大小就比较难以控制。为了解决这一问题，就必须对锅炉水的水质进行化验检测，更为严格地控制锅炉水的碱度大小指标，及时地对连续排污阀门进行控制，避免过量排污造成锅炉设备的热量产生大量浪费。

2.2 给水品质与排污量

对于锅炉给水进行管理，保证锅炉给水的品质维持在稳定的较高水平，是保证锅炉安全运行、提升节能减排的重要一环。对于国家规定的GB 1576-2001《工业锅炉水质》标准，企业必须严格遵守，从而保障锅炉用水的安全[1]。

工业锅炉水处理往往采用的是锅外离子交换法，经常采用的方法是根据锅炉水的水质状况选择恰当的锅炉水预处理办法，防止出现泥渣泥垢的污染、降低交换剂的品质、避免对水处理能力和效果产生负面的影响。对交换剂按操作的规章制度进行再生处理，完成再生处理后进行充分的清洗，防止交换后水中的各种盐离子再次进入锅炉内部，影响锅炉的运行效果。定时的对锅炉内的水质进行检测化验，保持锅炉水的pH值恒定，及时监控交换剂效果，防止因交换机失效、操作失误或阀门的泄露，向锅炉内灌注生水，导致锅炉使用效果大幅下降。以上提到的各个环节，一旦出现问题，都会对国内的给水品质带来不利影响。如果锅炉水的水质恶化，那么排污量必然随之增大[2]。

3 连续排污热能的利用

3.1 排污率

一般正常的锅炉排污率在5%～10%的范围内，也就是连续排污污水占整体锅炉运行用水的比率。排污率的决定因素有3个，即由水的碱度、水的硬度和锅炉水的碱度控制值共同计算确定。但锅炉水的盐浓度比较低时，排污率通常会维持在比较低的水平，即4%～5%左右。实际操作中，以1太SHL10-1.27-AⅢ型锅炉的运营监测为考察样本，当实际监测的流量是0.557t/h，工作压力大小为0.8 MPa，饱和温度达到174.5oC时，每小时产生的热损失达到了40×104 kJ，与32 kg的原煤燃烧热值相当，从此不难看出排污水的热损失是多么的巨大[3]。

3.2 污水加热锅炉给水

锅炉在连续排污时期的热能完全可以被用于对于锅炉给水的加热过程。通常在锅炉的软水罐内，加装盘管装置，为水-水热交换提供场所及空间。这样可以将给水的水温提升到45oC左右。但是这样的热利用方式的效率并不高，通过一次热交换之后的污水水温仍然可以达到90oC的高位。究其原因，是因为锅炉软水罐的水温不可以维持在太高的水平。如果锅炉的给水水泵没有达到足够的水位灌注的高度，就可能会导致水泵入水口的流速太高，进而产生气化现象，对锅炉的给水造成不利影响。另外给水的水温如果过高达到50oC以上时，给水分次向锅炉内添加给水就会在水泵里产生气室，从而存在给水水压压力骤降或失压，一旦出现这种情况，通常需要停止水泵工作并再次启动，才能彻底消除水泵的失压。这就严重影响锅炉工作的效率。

3.3 热能用于采暖及生活用水的加热

既然将锅炉连续排污的污水对锅炉给水加热，并不能充分利用好污水的余热，所以其余的污水热能可以利用在人们日常的生活上。为了实现这一目标，可以充分利用原有的排污膨胀器加热冬季采暖用水，以及平时使用的生活用水等。一般我国北方冬季采暖可以利用为汽、水两种类别的排污余热，汽暖生成的凝结水可以与给水箱直接接触，而水暖产生的连续排污水可以进入给水箱的加热管进行水-水热交换后，再对外排出。同时，在其余季节将水暖污水引入水箱进行热交换后排出，也可以完成对锅炉排污的余热利用。一言以蔽之，就是通过热交换，将锅炉排污余热充分利用。

3.4 补充热源

连续排污的余热可以被充分用于社区的采暖和生活热水的补充热源，这是社会实现整体节能减排的良好办法。大多数社区的热交换站都具有不止一组的热交换设施，为排污余热与生活用热的交换提供了优质的热交换场所。这样的热交换站配置就可以实现余热的综合利用，即先用工业锅炉用水进行水体热交换，向社区供暖或提供日常使用的热水，如果排污余热不足以满足生活热能的需求，再使用去其余能源对社区热水源进行加热，来达到供暖供热需求。这样的利用方式可以大幅降低社会的供热成本，减少化石能源的使用量。同时，工业锅炉的热效率也得到提高，工业锅炉的综合效益大大提升。

当然，在利用锅炉污水余热，作为社区生活供暖供热来源之时，锅炉房同社区热交换站的距离仍然受到比较大程度的制约，而且要尽量减少热交换联排管的管阻。距离太远，污水余热在运输过程中就大量损耗，而如果采用高效的远程保温输水线路，一次投入成本实在太高。这时利用污水余热作为供暖源，社会总体的经济效益不光不会提高，还有可能下降。如果热交换联排管的管阻太大，无疑会严重影响热交换的效果，并直接影响生活供暖热水的温度质量，也不利于经济效益的提升。在生产稳定的大型工厂，如果锅炉房同社区交换站实在比较远，仍然是可以利用在社区供暖的，因为这样的工厂排污量大，可利用余热高，且热源十分稳定。这时只要在工厂锅炉房内部直接进行热交换，再将交换过后的水直接注入社区管网即可。

4 排污水其他用途

4.1 油污清洗

大部分工厂锅炉的排污水pH值在12～13之间，是明显呈碱性的，对于工业设备及零部件上的油污污渍，具有十分出色的清洗效果，甚至优于蒸汽清洗。对于完成热交换的污水，可以再次利用到油污的清理上，从而对经济效益能够进行进一步的提升。

4.2 脱硫及中和

充分利用排污水的碱性性质，可以在完成热交换后，进行脱硫反应和酸碱中和反应，既可以降低锅炉污水自身对环境的污染程度，也可以降低脱硫、酸碱中和对象对环境的影响。这就大大降低了排污污水二次污染环境的可能。

5 优秀案例

西安制药厂锅炉对锅炉排污污水的余热利用已经超过了30年，产生了非常大量的综合经济效益。西安制药厂的污水热能利用类型更为广泛，除文中提到的诸多利用方式，还包括除氧、烘干、加湿等，对于各个企业都有十分重要的借鉴意义[4]。

6 结语

由案例可知，锅炉排污热能的利用只是对锅炉排污综合利用的一个方面，但这简单的一个方面就已经可以大大提升工业锅炉节能减排的效率。这充分证明了节约能源技术是可行的。对于污水的利用，虽然会提升企业、工厂一次投入的成本，但其产生的综合效益远远大于初次投入成本的增加。节能减排、保护环境是实现可持续发展的重要途径，锅炉作为高耗能设备，在对其使用和运营上，必须对节能减排的因素进行充分考量。

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）：52.

[2]王才卓.浅谈工业锅炉水质对锅炉的影响及防护措施[J].科技咨询，2011（6）：32.

[3]彭韶明.浅析工业锅炉节能降耗[J].民营科技，2009（8）：24.

[4]林兆安，姜晓东.浅谈工业锅炉能耗问题及其节能方式[J].广东科技，2011（16）：36.

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