目前我国供热采暖水处理存在的主要问题及解决方法 (NXPowerLite).ppt

目前我国供热采暖水处理存在的主要问题及解决方法 北京联合大学王雅珍教授2007年1月 前言 随着国民经济的日益飞速发展 展现在中国人民面前日益突出的问题是能源紧缺 水资源匮乏和环境污染日益加重 锅炉废水和工业废水的排放是使地下水日益遭受污染的最大污染源 如何充分利用能源 减少能耗 节约用水 减少环境污染 是摆在每个供热企业面前的重要任务 在供热采暖方面与同纬度先进国家相比 每平方米建筑面积我国能耗是先进国家的2 3倍 我国建筑能耗占全国商业能耗的27 建筑能耗包括围护结构 采暖 空调 照明等 在 十一五 规划期间 国家要求建筑节能50 其中供热节能要占16 20 其实只要水处理工作做好了 节能16 20 是一点不成问题的 目前我国供热采暖水系统存在的主要问题分四大类 二是各设计院在进行锅炉房和换热站设计时 水系统设计不合理 设备选型不合理 三是部分供热单位选用伪劣药剂 四是运行管理质量差 一是由于国标1576 2001 工业锅炉水质 的误区导致的水处理方法选择误区和除氧误区 一 水处理方法选择误区和除氧误区 1 水处理方法选择误区第一种 单纯钠离子交换软化法此种方法只防垢 但不能做到根本性防垢 全国约有70 采用此法单位的锅炉和换热器结垢 而且 软化水的腐蚀性比自来水还强 导致整个水系统腐蚀加重 英国标准 民用住宅热水集中供暖系统中水处理实施法规 britishstandard bs7593 1992 总则中规定 在任何一个集中供暖系统中都不应该使用经过软水器的供水 除非特别地明确表示已经为此添加了腐蚀抑制剂 从英国标准规定中可看出 集中供热给水中不应该使用软化水 如果非要用软化水 必须在软化水中加防腐药剂 这就说明单纯使用钠离子交换软化法是不正确的 第二种 软化水辅加投药法此种方法是为了解决软化水的腐蚀性问题 以及附加防垢 防止因软化水不合格而导致设备结垢 为此各地锅炉检验所和很多企业都配制了防垢剂 防腐阻垢剂 水质稳定剂及ph调节剂 这类防垢剂品种繁多 效果差异极大 因此在选择药剂品种时要认真研究 以便确保所选药剂质量最好 即使用效果最好 费用最低 按每年每平方米的用药费用计算 使用操作最简便 目前大型集中供热和区域供热一般都选择软化水加药这种水处理方法 在此要强调一点 由于我国北方大部分原水是易结垢的碳酸盐水质 因此石灰处理是一种十分好的软化处理方法 它既去除水中的碳酸盐硬度 又使给水呈碱性 从而防腐 而且水处理费用低 第三种 自来水投药法 即锅内水处理法自来水直接加药 由于取消了软化水 减少了设备投资 节约了人力 只是在选择药剂时要十分注意 此法适用于7mw以下的直供式热水锅炉以及任何传热量的二次换热采暖系统 对于传热量大于7mw的热水锅炉 要因炉 因水 因地制宜选择水处理方法 从2005年11月1日开始实施的国家标准gb t16811 2005 工业锅炉水处理设施运行效果与监测 中规定 对热水锅炉的额定热功率不作限定 标准中增加的这句话 就是为锅内投药处理打开了大门 对于任何传热量的热水锅炉都可以因炉 因水 因地制宜地选择水处理方法 当然也包括锅内处理 齐齐哈尔阳光热力集团有限责任公司 共有供暖面积700多万m2 其中120万m2采用昱真公司的yz 101防腐阻垢剂进行试点 通过2005年采暖期的试用 取得了较理想的效果 自来水或地表水直接加药 取消了软化水 减少了设备投资 节约了人力 经过一个采暖期的实际运行 锅炉设备平均故障率从16 下降到了0 平均综合节能效率达到60 给我们带来了可观的社会效益 2005年采暖期应用此技术的锅炉房设备完好率达到了100 用户投诉率控制到了0 02 之内 各项生产运行管理指标均达到了历史最好水平 例如在零下30 的条件下 采用昱真技术的锅炉 用自来水加药每蒸吨轻轻松松带1 2至1 3万m2供暖面积 而没用昱真技术的锅炉采用软化水加药 每蒸吨只能带0 8万m2供暖面积 过去有些锅炉 爆管频繁 甚至每两天爆一次管 采用昱真技术后 一冬天不爆管 防腐 阻垢 育膜保护 节能 节水 环保 除生物粘泥等功效显著 yz 101型防腐阻垢技术的应用给使用此药剂的锅炉房带来的巨大经济效益如下 1 平均节煤35 每平方米节省8kg煤 是药剂款的20倍 2 根据使用前后两个运行期供热报表 平均节水35 节水款折合成热水是药款的30倍 3 实际节电款约等于药款 4 实际节盐款约等于药款 5 不用除氧约等于药款 6 实际节省人工费用约等于药款 7 实际节省维修费是药款的2倍 8 实际延长设备使用寿命至少是药款的50倍 第四种 物理方法此类方法一般指场处理 选用此法要非常慎重 因为到目前为止效果较好的物理处理方法很少 上述四种水处理方法中 方法一是不可取的 方法二和方法三是应该推广的 在方法二和方法三中 关键是按三条标准选择优质防垢剂 我研制的yz型防腐阻垢剂能达到防垢 防腐 防人为失水三大作用 具有防垢 防腐 除垢 除锈 育保护膜 防人为失水 湿法停用保护及强大的修复功能 药剂拥有的八种功能均十分优秀 投药后十五天内基本除净整个水系统中的垢和锈 减少水中的含盐量和杂质 净化水质 减少杂质对整个水系统设备的磨损 延长设备使用寿命 目前仍有相当一部分供热单位认为只要采用钠离子交换就是采用正确的水处理方法了 殊不知正是由于采用了单纯钠离子交换软化法才导致了整个供热采暖系统设备腐蚀加重 从而使设备发生跑冒滴漏 维修量增大 使用寿命缩短 这正是国标1576 2001 工业锅炉水质 标准的误区导致的后果 由于我国地域辽阔 水质差异较大 因此药剂的适应水质能力要强 也就是说防垢的幅度和范围要大 我研发的药剂其防垢范围非常宽 可应用于硬度 50mmol l的水质中 它们的阻垢率要达到100 在实验室的96小时模拟试验中 阻垢率达到了99 从1989年开始应用于实践 至今已有约4亿m2供暖面积采用yz 101防腐阻垢剂 2 除氧误区 由于国标1576 2001 工业锅炉水质 标准中规定 额定功率大于等于4 2mw的承压热水锅炉给水应除氧 额定功率小于4 2mw的承压热水锅炉和常压热水锅炉应尽量除氧 标准要求采用锅外化学处理的给水要除氧 即给水的溶解氧 0 1mg l 这条标准导致全国集中供热的给水系统都安装上了各种除氧设备 既增加设备投资 运行费用 又产生各种后遗症 可谓得不偿失 这也正是国标的除氧误区 其实 供热采暖水系统在运行中不是以氧腐蚀为主 是以co2腐蚀和垢下腐蚀为主 co2来源于生水中的碱度 hco3 受热分解 冬季生水中的溶解氧含量只有11mg l左右 而循环水中的溶解氧主要来源于循环水泵负压侧的吸气及水系统漏水时跑风处 形成负压 的吸气 这二处的进气导致循环水中的氧气是补水中溶解氧的几十倍 几百倍 几千倍甚至几万倍 由于上述原因 在北京顺义县某农机公司 从1984 1991年曾导致每二年报废一台锅炉 由此可见 只给补给水除氧 解决不了循环水系统的氧腐蚀问题 可详见我的论文 走出热水锅炉 采暖系统的防腐误区 我的防腐理念是用最小的经济代价 最简单有效的手段达到设备根本性防腐 为此我在yz型系列防腐阻垢剂中设置了三种防腐功能 我的防腐理念写入了北京市地方标准dbj01 619 2004 供热采暖系统水质及防腐技术规程 中的第17页 使用固体防腐阻垢剂后一般不再除氧就能有效地防腐 它有以下三种功能 1 由于除垢除锈 就等于除掉了电化学腐蚀的阴极 从而阻止了电化学腐蚀 2 含有几种育膜剂 在铁的表面生成一层黑亮的保护膜 可阻隔氧和二氧化碳的腐蚀 3 它是碱性药剂 能迅速提高水的ph值 当ph值 10时 铁处于钝化区中 腐蚀最小 防腐阻垢剂在使用实践中证明是集中供暖系统的一种简单而行之有效的水处理方法 在只有铁和不锈钢的水系统中 最好控制循环水ph 10 在含铜 铝材质系统中控制循环水9 ph 10 经过两年多的严格筛选 在众多优质药剂中 yz型防腐阻垢剂最终成为北京市地方标准 供热采暖系统水质及防腐技术规程 中唯一推荐的水处理药剂 三道根本性防腐措施 yz 101防腐阻垢剂替代热力除氧在热水锅炉中的应用 已通过了科研鉴定 济南市南郊热电厂在2005 2007两个采暖年度在2台64mw热水锅炉上使用yz 101防腐阻垢剂代替热力除氧取得了巨大的经济效益 yz 101防腐阻垢剂替代热力除氧在热水锅炉中的应用 于2007年2月份通过了由济南市科技局组织的鉴定委员会专家鉴定 该项目被列为济南建委2006年的科技项目 济南南郊热电厂自2005 2006年采暖期开始在2台64mw热水锅炉上使用yz 101防腐阻垢剂 第一年用药12吨 第二年用药5吨 用药量有明显的降低 每个采暖期用药成本不到10万元 取得的经济效益如下 1 节省水款20万元 2 煤款60万元 2000吨煤 3 减少再生用盐70吨 3 5万元 4 减少再生废水排放2000吨 环保节水 5 节约热力除氧所耗蒸汽600吨 8万元 6 节约用电款5万元 7 减少设备维修量 延长使用寿命 大同矿务局机关直属11个供热站75万m2供暖面积 从2000年起使用yz 101型防腐阻垢剂 每年节煤8000吨 合每平方米每个采暖季节煤10 6kg 节水30万吨 每日平均节水2000吨 节电20万度 锅炉少烧一半 平时只烧1 3 极冷日烧2 3 摘自 中国建设信息供热制冷 杂志2002年第12月刊题为 采用高新技术 防止系统人为失水 确保锅炉安全运行 作者大同煤矿集团平旺物业管理公司主任杨国富 总工杨彦 大同矿务局同台锅炉投药前严重结垢 投药后彻底除垢 选自央视七套 星火科技 科教片 包头市热力总公司投药前后板换对比图 2005 2006年采暖度上海昱真水处理公司承包了包头市热力总公司1048万平方米供暖面积的全部水处理服务工作 一次网系统保有水量42000吨 拥有200个换热站 一个采暖年度昱真技术为热力公司节能2000多万元 包头热力总公司青山锅炉房2005 2006采暖年度投药运行第12天时割管检查情况 2005年夏季青山锅炉房没有进行清炉 部分炉管已被水垢堵死 投入yz 101防腐阻垢剂后 凡是水能流通的水冷壁管运行12天垢锈均被除净 并育有完好保护膜 哈尔滨华欣热电公司在2台64mw 相当于90t h 的热水锅炉上试用yz 101防腐阻垢剂 从2005年2月20日以后投药 共运行2个多月 打开锅炉后 老锈被除净 并育好了完整的保护膜 彻底解决了锅炉腐蚀问题 图1可以看出 锅炉原来腐蚀比较严重 由于是在锅筒中 水流速低 故只将绝大部分锈垢除掉 基本育上保护膜 如果再继续运行2个月就可把锅筒彻底 修复 好 育上完好的保护膜 图2图3水系统除掉原有的老垢老锈 并育上完整的保护膜 设备焕然一新 就连循环泵上的锈也清除得干干净净 图1 图2 图3 中原油田采用约50 地热水供暖 矿化度为21555mg l 其中ci 为12003mg l so42 1268mg l 历年来解决不了腐蚀问题 从2005年开始使用yz型防腐阻垢剂 开炉检验效果很好 此例说明yz 101防腐阻垢剂所育保护膜具有极强的抗腐蚀能力 在2006至2007采暖年度中原油田700万平米采暖面积全面推广此项技术 北京热力公司虎背口热力站 东便门 历史博物馆 93 94年使用yz 101 从过去每日补软化水11 3t降到补自来水0 83t 94年4月放水 管式换热器在空气中暴露半年 在有水 空气的情况下 所育保护膜完好无损 在任何规模的二次换热系统及小型直供式锅炉房使用yz 101防腐阻垢剂完全可以用自来水取代软化水 二 锅炉房和换热站水系统设计不合理 设备选型不合理 我每年要走访检查几百个锅炉房和换热站 发现很少有水系统设计合理的 总是存在各种各样的问题 导致运行中水处理效果不好 主要体现在以下几点 1 补水箱设计不合理 补水箱的容积不应过大 底部应装排污阀 补水出水管距水箱底部应 20cm 水箱顶部加药口应远离补水泵吸水口 2 一次网或二次网水系统均应安装立式扩容式除污器目前在一次水系统中所安装的除污器大部分都是直通过滤式的 这种过滤除污器只能在运行初期截留水中的建筑垃圾 以后没有多大除污作用 反而增加了运行阻力 浪费电能 在二次水系统中一般安装的除污器有直通过滤式的 y字型的 漩流式的等等 但是基本上都是截留建筑垃圾或增加运行阻力的 个别类型的除污器运行阻力极大 这些都不科学 应安装基本无运行阻力的立式扩容式除污器 此种除污器既可截留建筑垃圾 又可沉淀掉絮状沉淀 无论是在一次水系统还是在二次水系统 都应该在循环水泵的入水口侧 低压侧 安装立式扩容式除污器 这种除污器既能截留建筑垃圾 又能沉淀下来小于200目的水渣沉淀物 而且运行中没有阻力 基本上不消耗水系统的动能 造价低 投资少 运行中水中的ca2 mg2 与药剂反映产生的沉淀物非常细小 200目过滤网也不能将其滤下 只有这种利用扩容 降低流速的方法 才能将沉淀物沉下来 从而通过排污排出水系统 3 锅炉排污阀应安装二道快开阀 目前极个别的锅炉房锅炉每个排污口只装了一道截止阀或二道截至阀 这样都不是正确的 截至阀不能将锅内水渣顺利 干净地排出炉外 不能采用 三开三关法 排污 正确的应安装二道快开阀 有的锅炉每个排污口里阀是截止阀 外阀是快开阀 建议将里阀也换成快开阀 因里阀是截止阀时 司炉工在排污时阀开的不彻底 不能有效地除渣 时间长了也易引发爆管 三 部分单位选用了伪劣水处理药剂 目前市场上的水处理药剂鱼龙混杂 真正优秀的水处理药剂极少 在选择水处理药剂时一定要慎重 在选购药剂前要进行实地调查 看看其他单位使用的效果如何 功能是否全 是否节能 节水 环保 要看性价比 不能光看多少钱一吨药剂 而要看每平方米每冬要用多少钱药剂 用药后每平方米每年能节约多少煤 水 电等 另外还要考察此种水处理药剂是否能够多年连续使用仍能保持良好的水处理效果 四 部分单位运行管理质量差 运行管理质量差主要体现在两个方面 一是补水泵和循环水泵漏水 二是日失水严重 1 补水泵 循环水泵漏水导致的危害我每到一个供热单位 都要检查一下补水泵和循环水泵是否泄漏 这是因为补水泵或循环水泵密封不好 导致漏水 在水泵负压侧会吸入大量空气 这些空气中的氧会导致整个水系统发生严重氧腐蚀 进而使整个水系统发生跑 冒 滴 漏 最终导致维修量大 使用寿命缩短 在运行中使用yz 101防腐阻垢剂可弥补这一损失 因yz 101在整个管网水系统设备上均育上十分致密的保护膜 可阻止任何腐蚀 2 失水严重导致的危害正常情况下 20万m2供暖面积日补水不应大于40吨 北京市地方标准 供热采暖系统水质及防腐技术规程 中第10页中写明 系统在运行期间 每24小时的累积补水量等于或大于系统总水容积的1 时 应及时查找原因 采取措施 失水严重不但会导致热能和水的损失 最主要是导致整个水系统的co2腐蚀加重 这主要是因为补水中的碱度即hco3 受热分解后会产生co2 而co2是不消失的循环腐蚀源 发生co2腐蚀后 最终释放出来的仍是co2 反应式如下 软化水 2nahco3 na2co3 h2o co2 生水 ca hco3 2 caco3 h2o co2 co2能促进铁的腐蚀 铁初期腐蚀产物fe oh 2能和co2作用 生成溶解于水的碳酸氢亚铁 当有o2存在时 进而氧化成氢氧化铁 同时放出co2 游离出来的co2成为循环腐蚀源 危害极大 国外有资料介绍 热水锅炉co2腐蚀是氧腐蚀的20倍 fe2 2oh fe oh 2fe oh 2 2co2 fe hco3 24fe hco3 2 o2 2h2o 4fe oh 3 8co2 讲到这里我们就明白了 对于供热采暖水系统来讲 防止失水是具有重大意义的 失水分两种 一种是机械失水 应进行检漏 一种是人为失水 人为失水是由两方面的因素引起的 一是暖气不热放水 另一个是取用暖气水 在补水中投加yz 101后 在半个月内除掉了整个水系统中的垢 锈 使远端从来不烫的暖气都烫了 再者投加yz 101后 当ph值达到10时 水为黑色 阻止了人为取水 1 比色管 北京自来水 每吨水投120克 ph 9 2 配制6个月 沉淀比重大 体积最小 2 比色管 北京自来水 每吨水投200克 ph 10 0 配制6个月 沉淀比重较大 体积中等 3 比色管 北京自来水 每吨水投400克 ph 10 7 配制6个月 沉淀比重轻 体积最大 1 2 试管分别各倒置一次 沉淀立即混匀 ph值达到10时 水为黑色 防人为失水 4 比色管 软化水配药 每吨水投100克 ph 11 2 配制6个月 无沉淀 5 比色管 软化水配药 每吨水投200克 ph 11 4 配制6个月 无沉淀 6 比色管 软化水配药 每吨水投500克 ph 11 7 配制6个月 无沉淀 沈阳黎明航空发动机厂从2000年使用yz 101型药剂至今 日补水量从每日800吨下降到现在的100多吨 日节约资金1000余元 随着跑 冒 滴 漏的减少 能源利用率显著提高 与1999年相比 供暖面积增加了近47万多平方米 该厂七台10 30t h的蒸汽炉排污率从 35 下降到10 以内 使吨汽耗水量从2000年的1 82吨下降到2001年的1 33吨 2002年的1