锅炉是我国多数行业必不可少的能源输出设备。而锅炉能否正常运行与生产生活有着密切关联。近年来,随着人们物质生活水平不断提升,人们对锅炉水质检测质效提出了更高要求。而水质检测结果与锅炉安全稳定运行息息相关。因此,结合锅炉水质影响因素,有效规避不利因素对水质影响,方可提升锅炉水质,减少锅炉运行中的安全隐患,并提高资源利用率。
1分析锅炉水质相关影响因素数据的重要性
1.1有利于提升动力车间设备安全管理质效
锅炉设备管理是动力车间设备安全管理工作的重要内容。而判定锅炉用水质量的重要因素是锅炉水质影响因素数据。通过分析相关影响因素与数据,可及时发现锅炉用水中潜在的安全隐患与短板,以此制定针对性的整改方案,确保锅炉设备能够安全经济运行。通过整理与分析过往锅炉事故可看出:因水质问题引起的锅炉事故数量占比较大。因此,企业需树立“安全第一”和“质量第一”的思想,加强锅炉用水质量管理、监察、监督、监测和检查,为锅炉安全稳定运行,营造良好条件,推动动力车间设备安全管理工作顺利进行,提高管理质量。
1.2有利于减少资源损耗
在工业生产实践中,工业锅炉是重要的生产设备之一,其样式多样,通过对电能或燃料化学能进行能量输入,可制造出高温水或高温蒸汽。结合锅炉燃料类型,可输出其他热载体,形成相应动力,为生产提供源源不断的动力支持。因此锅炉的安全稳定运行需要其借助自身原理。在燃料燃烧释放热能或其他动能的基础上,凭借锅炉内部介质温度差异,为工业生产或者生活配送各种形式的能量。然而,若锅炉水质欠佳,会出现水垢积累,降低锅炉保温或者传热效能,加大了能源损耗。面对水质不达优的情况,目前主要调节水质的方式是通过排放炉水,提升锅炉炉水质量,这样不仅降低锅炉热效率还会导致进水的浪费。此外,电导率高会造成虚假水位,影响锅炉运行稳定性,更容易造成锅炉腐蚀。因此,合理分析过滤水质影响因素,可发现锅炉运行中的不足,有效改善锅炉水质,优化水质检测与控制工作,提高锅炉运行中的能量使用率,减少能源损耗。
2锅炉水质相关影响因素数据与处理对策
以下内容中收集、调查的数据均由某供暖单位专项调查小组收集、分析。
2.1碱度、电导率、PH值指标影响因素
2.1.1影响因素
在分析冷凝罐供水因素时,小组成员通过人工每小时对各使用点回水进行取样检测,连续在取暖期一月份11、12、13日抽取三天(共72组数据),非取暖期四月7、8、9日抽取三天(共72组数据),数据如图1、图2:通过分析以上数据信息发现:给水电导率存在较高的情况,国家标准给水电导率为≤1.1×102μs/cm2,为此小组成员对水质进行进一步分析、调查。经相关检测机构进一步检查,有效查找问题根源,发现全体浓度较高。相关数据呈现为图3。
图3 Fe含量
因锅水中有游离的NaOH,并在沉积物下会因锅水浓缩而形成很高浓度OH—,使pH值增加而产生腐蚀。一旦全铁浓度较高,会加大锅炉碱性腐蚀,影响到锅炉安体全稳定运行,并缩短锅炉使用寿命。通过追根溯源,进一步探寻问题根源,发现冷凝水罐阀门锈蚀会在一定程度上降低冷凝管供水质量。通过查阅国家相关标准可看出锅炉给水全体含量,需被控制在0.3mg/L内。小组成员在查看查阅编号9916-301x-14x-0/2施工说明文件:生产、生活、循环水补水、给水管道(包括软化水管道)设计施工材料采用薄壁不锈钢管。这不会增加进水输送管道无锈蚀风险,或者出现全铁含量增高问题。通过进一步分析可看出:冷凝罐内胆锈蚀或者冷凝罐附属阀门锈蚀成为诱发冷凝罐含铁量高的重要因素。
2.1.2处理对策
一是在处理冷凝罐内胆锈蚀问题时,加药处理是较为常见的处理对策。经过小组现场分析发现,现锅炉防腐剂、阻垢剂、调节剂加药位置在冷凝水罐出水管后,水质全铁含量调查中经过加药处理后的全铁含量均在规定指标之内,小组决定更改原加药口位置,如图4。图4 加药口位置选择
车间可凭借现有维修力量独立完成加药操作。因此项处理方式简便、易实施,整体成本低,在现实中得到了较为广泛的应用。为提高加药处理效果,锅炉设备管理人员须科学合理选择加药位置。比如,在软化水补水管道处或者冷凝回水管道处加药可有效保护内胆,但其施工难度系数大,对加药人员综合素养有着较高要求,企业需聘请外部专业人员协助完成加药操作,并需有效防范外剂回流。若在冷凝水罐顶部预留口加药,可保护内胆,整体操作具有便捷性,各车间可独立完成操作。从整体角度来看,通过整合与分析,在凝水罐顶部预留口加药效果更加。合理选择加油泵型号是加药操作中的常见内容。供暖单位现在使用的加药泵为普罗名特CONC1203PP1000A002型号,压力为12Bar。水泵出口压力与扬程的换算公式如(公式1):
H=P/ρ=12kg/cm3/1000kg/m3=120m(公式1)
据测量冷凝水罐顶部距离地面约3米,远远小于120米,满足使用条件。本着降本增效的原则,单位决定继续使用普罗名特CONC1203PP1000A002型号加药泵。为优化加药治疗,需在冷凝水罐顶部安装加药孔,保障加药泵性能正常,无药剂外流。
二是在解决冷凝罐附属阀门锈问题时,车间可将附件水阀更换为不锈钢板材质水阀。此项处理方式简便易操作,车间可独立完成。从处理成效来看,可有效降低水质全铁含量,投入成本较低,具有广泛实施价值。
2.2进水流量与加药系统影响因素
2.2.1影响因素
(1)通过前期调查,小组成员发现在能管系统中,锅炉电导率、进水流量及出口蒸汽存在一定关系。为突出调查全面性,小组成员展开了进一步调查,调取了取暖期1-2月(60组数据),与非取暖期4-5月(60组数据),分析结果如图5。通过对数据进行回归分析,发现电导率与进水流量与出口蒸汽量存在回归关系。图5 取暖期1-2月(60组数据)与非取暖期4-5月(60组数据)分析结构
在进一步调查的过程中,小组成员发现2022年5月8日锅炉注水液位从59快速升至83,浮动很大,对此我们调取四月一周数据进行详细的系统分析,并得出:锅炉设备全全天候工作运行时,因负荷变化,补水量也随之改变,为阶段式、间歇式供水,瞬间影响炉水水质。
(2)加药控制系统。加药速度固定验证电导率与进水流量具有一定关系。目前车间加药控制系统为定频,而进水量为持续间歇供给运行模式,为进一步研究加药对水质影响程度,首先对前期化验数据进行等值线图分析如图6。通过理论计算发现电导率控制在浅绿色区域时,碱度、PH值都为合格,因此控制电导率为3700-4000时,即为符合水质指标。由于电导率指标需要在线检测记录,要进一步深入研究当保持加药速度是与目前实际设定参数一致的0.5L/h时,电导率与进水流量的关系。图6 前期化验数据进行等值线图分析结果
2.2.2处理对策
(1)调整药泵频率验证根据进水流量控制加药量维持水质指标稳定的可行性。小组成员在11.8-11.10三天使用此频率调整后的药泵手动根据进水量调整定频加药速度,记录水质指标数据如图7。车间加药泵规格为最大功率4.68L/h,共三个频率,每频率可分100冲程,可无极调加药量。为进一步确定每冲程加药量多少,小组成员通过将药泵频率调整50%,旋钮旋转为10冲量,并外接水瓶,确定药量大约为0.234L/h,正好符合每吨水加药速度为0.0235±0.0025L/h。通过验证发现化验数据全部符合标准,此方式可行,可实现通过进水流量控制加药量。图7 11.8-11.10三天水质指标数据
(2)为降低锅炉电导率、进水流量对锅炉水质影响,设备管理人员可改变控制模式,由原来的间歇式注水改为三冲量注水,确保液位稳定。
(3)通过对取暖期1月12日-1月13日进行分析,与非取暖期4月8日-4月9日两天共96组数据进行数据采集,结合进水流量14t-17.3t的最佳区间数据计算得出每吨水需要加药速度为0.0214-0.0265L/h,提取中位数计算得出每吨水加药速度为0.0235±0.0025L/h,即可符合锅炉水质参数在合格范围内。结合加药控制系统分析结果,小组成员通过进水量及加药量,设计PLC程序,通过进水流量的多少,控制加药速度,进一步控制水质,实现精准加药控制。
3锅炉水质影响因素处理结果
通过前期的数据分析与整理,找出了影响水质的四个因素。结合具体影响因素,给出水质稳定性改造,及精准加药控制供给的指导性建议,可提高炉水质量,为以后在线智能加药系统的建立做好前期探索。也为“十四五”智能工厂建设打下坚实基础。为保障水质处理工作连续性,在下一个锅检所检验时查看炉管腐蚀情况,记录腐蚀厚度,逐步探寻设备腐蚀情况。从后续工作安排来看,小组成员继续将总结的经验方法进行实施,确保锅炉炉水水质稳定,防止锅炉炉内结不成垢,保障锅炉平稳运行,提高锅炉使用周期。
4结语
综上所述,影响锅炉水质的因素不一。企业只有立足企业发展实践与锅炉实际运行情况,组建专业调查小组,全面收集各项影响因素数据,并进行分析,方能发现降低锅炉水质的具体因素,制定针对性策略,优化锅炉水质,促进锅炉安全稳定运行,减少锅炉运行中的资源损耗,继而增加企业经济效益,不断提高企业市场竞争力,助力企业获得持续性发展。
参考文献
[1]郭晓丽.锅炉水质检测方法及其影响因素分析[J].科技创新导报,2020,17(03):51+53.
[2]陈宸.工业锅炉水质不良的影响因素及其检验[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(11):44-45.