成膜藥劑在甲醇裝置節能減排中應用
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摘要:為保障廢熱鍋爐的正常運行，傳統爐水處理工藝加入磷酸鹽，并通過定排、連排，控制爐水達到一定的指標，存在排污量較大、熱能損失較高的缺陷。通過論證分析，引入成膜多胺藥劑對爐水進行處理。結果表明:采用成膜多胺藥劑對爐水進行處理后，廢熱鍋爐產汽率提升了1．8百分點，排污率降低了84．6%，節能減排效果顯著。
關鍵詞:廢熱鍋爐;磷酸鹽;成膜多胺藥劑
近年來，隨著我國經濟的高速發展，資源利用與發展之間的矛盾日益突出，節能減排越來越受到國家和企業的重視［1］。甲醇生產企業作為傳統的用水用能大戶，普遍存在能源利用率低、水耗高的問題。甲醇生產過程中的余熱大都采用廢熱鍋爐進行回收，爐水的處理是廢熱鍋爐穩定運行的關鍵。傳統的爐水處理工藝是加入磷酸鹽，并通過定排、連排，控制爐水水質達到一定的指標，以防止廢熱鍋爐結垢、保證蒸汽品質、防止汽水共沸等［2］。但該工藝排污率一般在3%以上，存在排污量較大、熱能損失較高的缺陷。
1余熱廢熱鍋爐運行現狀
某公司甲醇裝置現有廢熱鍋爐4臺，設計蒸發質量流量合計350t/h，具體參數見表1。甲醇2．5MPa廢熱鍋爐(S15503)正常運行過程中為連排狀態，排放質量流量約為6．5t/h，其余廢熱鍋爐為定排，無連排。定排為8h排放1次，每次約10min。鍋爐排污不僅僅是水的損失，還由于爐水含有大量的熱量而造成能源的浪費。因此，鍋爐排污量直接影響余熱蒸汽回收的經濟性。從環保的角度來說，還會對環境造成噪聲污染和水污染［3］。鍋爐排污的主要目的是控制爐水含鹽量，以避免結垢和爐內腐蝕風險［4］。而爐水含鹽量除了受到給水含鹽量的影響外，還與爐內加藥有關。傳統的磷酸鹽處理工藝增加了爐水含鹽量，并由此導致爐水電導率指標的上升，是進一步降低鍋爐排污率的重要障礙。
2采取的措施和應用效果
2．1采取的措施
為進一步做好節能節水工作，降低系統排污率，減少熱量損失。2020年6月，經多次考察、論證，公司引進了南京某公司的“HELAMIN”無磷爐水處理新技術。為配合新型藥劑的使用，公司新增了1套加藥控制系統，確保加入量精準、合理。2020年8月開始在甲醇余熱廢熱鍋爐使用“HELAMIN”成膜多胺藥劑。
2．2應用效果
“HELAMIN”成膜多胺藥劑使用至今裝置運行平穩，排污率顯著下降，產汽量明顯增加，爐水各項指標穩定。使用“HELAMIN”成膜多胺藥劑前和使用2個月后爐水水質控制參數見表2。由表2可以看出:使用“HELAMIN”成膜多胺藥劑前各廢熱鍋爐電導率、pH和PO3－4質量濃度波動相對較大。其中，E15104爐水電導率、PO3－4質量濃度異常偏高，S15503、E15102和E15104爐水pH超出控制范圍。使用“HELAMIN”成膜多胺藥劑后，各廢熱鍋爐電導率、pH和PO3－4質量濃度波動趨于平穩。E15104爐水電導率由296～662μS/cm降至20～30μS/cm;PO3－4質量濃度由37～86mg/L降至0．03～3．00mg/L。S15503、E15102和E15104爐水pH達到9．0～9．7。各廢熱鍋爐電導率、pH的穩定有利于降低廢熱鍋爐結垢風險，提高廢熱鍋爐的穩定性。此外，PO3－4質量濃度的降低，有效減少了污水處理裝置磷元素的處理壓力。隨著后期藥劑的持續加入和裝置的連續運行，廢熱鍋爐內的PO3－4還會不斷地排出，直至最后質量濃度趨于0。雖然現有系統汽側積鹽現象改善很多，但根據指標顯示，汽側沉積物仍在置換過程中。使用“HELAMIN”成膜多胺藥劑前后余熱廢熱鍋爐排污率見表3。排污率是評價鍋爐水藥劑性能的關鍵性指標。在使用“HELAMIN”成膜多胺藥劑后調試階段，通過逐步關小S15503排污閥，連排排污率逐步下降;按照少量多次原則，逐步提高廢熱鍋爐E15102、E15103、E15104定排周期，在每次排放時間不變的情況下，由原來的8h1次降至7d1次。從表3可以看出:使用“HELAMIN”成膜多胺藥劑后，廢熱鍋爐產汽率由96．7%提高至98．5%，提升了1．8百分點;排污率由2．02%降至0．31%，降低了84．6%。分析原因為:(1)“HELAMIN”成膜多胺藥劑能夠提高余熱鍋爐換熱能力。該藥劑由全揮發性有機物組成，其投加不會增加水中總溶解固形物(TDS)含量，不影響爐水電導率。因此與傳統磷酸鹽處理工況相比，即使維持相同的電導率，爐水的濃縮倍數也遠遠高于前者，這意味著應用該藥劑時鍋爐排污率更低，從而大大降低鍋爐排污率，節水的同時節約熱能，提高鍋爐熱效率。(2)該藥劑能夠將爐內本已存在的沉積/垢層逐步清除，并形成穩定的20～50μm的保護膜，因清垢護壁成膜后其各部件受熱均勻，從而提高系統熱效率。
3經濟效益
按照甲醇裝置年運行330d，除鹽水成本為10元/t計算，原鍋爐補除鹽水質量流量約為264萬t/a，則使用“HELAMIN”成膜多胺藥劑后，全年節省除鹽水費用45．14萬元;蒸汽按照100元/t計算，則全年多產蒸汽效益約475．2萬元。調試期使用藥劑相對較多，后期用量逐步下降，按照年增加費用60萬元計算，則年產生效益為460．34萬元。
4結語
成膜多胺藥劑的成功應用，不僅使爐水各項指標更加穩定，同時大幅度減少了熱量損失，節省了除鹽水，提高了蒸汽產量，取得了良好的經濟效益。該技術徹底解決了傳統水處理技術的不足，33實現了鍋爐水系統安全高效、節能減排的目標，節能潛力巨大，具有良好的推廣價值。
參考文獻
［1］韓秋月，沈紅新，王仲賢．新型鍋爐水處理技術在煉油廠鍋爐系統中的應用［J］．水電技術，2011(15):499-501．
［2］陸慷，劉敏．HELAMIN多胺成膜技術的實際應用［J］．企業技術開發(下半月)，2016，35(15):53-55．
［3］鄭軒．HELAMIN多胺成膜技術在水垢和腐蝕預防上的應用研究［J］．化工管理，2014(20):143．
［4］張偉．工業鍋爐節能減排應用技術［M］．北京:化學工業出版社，2009．
作者:蔡可慶 馮玉祥 單位:江蘇索普化工股份有限公司
