例如:
沈阳黎明航发集团动力分厂平均每平方米供暖面积每年补水量从2000年的414公斤降到目前的小于1公斤。投药两年后做到供暖水系统免拆检、免排放至今(需要正常排污),和投药前相比,节能70%,达到世界最优水平。目前我国平均每平方米供暖面积每年补水量在80-90公斤,先进企业是40—50公斤。北京花家地供热厂从1993年开始采用我研发的水处理技术,至今已做到在230万平方米供暖面积内从6台29MW热水锅到21个换热站再到用户,全部水系统15年没有花费维修费用。上百组不锈钢板式换热器内干干净净,15年没有拆洗过。创造出供暖行业的奇迹。
2008年6月份国家发展和改革委员会发布了2008年第36号公告:《国家重点节能技术推广目录(第一批)》,在被推广的50项高效节能技术中,本人发明的产品和技术是在工业给水领域唯一被国家发展和改革委员会推荐的锅炉防腐阻垢水处理技术。
依据20多年的实践经验,总结出下面几项需供热单位着重注意的一些问题,如果参照这几项改造我们的供热采暖系统,那供热采暖单位一定会做到节能、节水、环保、减少设备的维修量、延长设备的使用寿命。使供热采暖工作走上良性循环。
一、改变传统落后设计,为供热采暖经济环保运行打下物质基础
1、设计安装先进的除污器,让水系统恢复自洁功能
目前设计院设计的除污器和各单位已使用的除污器一般都是直通过滤式、Y字型、旋流式、角式,这些除污器都不适用于供热采暖水系统,其中使用最多的直通过滤式和Y字型除污器只在投运初期能截留建筑垃圾,以后根本起不到除污作用,根本不能净化水系统。要想使供热采暖水系统良性循环,就必须在一次网、二次网安装立式扩容式除污器,此类除污器运行中没有阻力,基本上不消耗水系统的动能。造价低,投资少。这是供热采暖水系统走上良性循环的最主要环节。
例如,枣庄热力总公司在2008年夏天用98万元修一台29MW热水炉,为了从根本上解决防垢、防腐问题,该公司在2008年夏按笔者的设计制造了一台大型立式扩容式除污器,安装在一次网回水总母管上。运行时投加了上海昱真水处理科技有限公司生产的YZ-101防腐阻垢剂。运行17天后停炉检验,水冷壁管中大于5mm的水垢被清除的干干净净并育上了保护膜。立式扩容式除污器上部流出的是棕黑色澄清透明的水(防人为失水),下部排出的是混浊的污垢。流经立式扩容式除污器的水得到了净化,从而净化了整个水系统。
枣庄热力总公司立式扩容除污器2007~2008年采暖期结生的大于5mm水垢2007~2008年采暖期炉管已被水垢堵死投加YZ-101防腐阻垢剂17天后效果。
2、供热采暖水系统不必设计安装任何除氧装置,只需投加YZ-101防腐阻垢剂,就可以做到防垢、防腐、防人为失水等11项作用
1)供热采暖系统除氧是国标1576《工业锅炉水质》标准的误区早在1987年我就提出国标1576《工业锅炉水质》(即低压锅炉水质标准)存在五大误区,供热采暖系统除氧就是其中的一项误区。
人们总把热水锅炉、采暖系统的防腐与除氧直接挂钩。好像只要一提防腐,就必须除氧。而热水锅炉及采暖系统又没有好的除氧方法,因此,这个难题多年来一直困绕着人们,其实,走出这个误区,将是另一片新天地。
GB1576中规定采用锅外化学处理的补给水应该控制溶解氧≤0.1mg/L。由于我国绝大部分热水锅炉和采暖系统的补给水都是采用锅外化学处理,所以设计部门在设计锅炉房时都设计了除氧设备,这是导致人们进入防腐误区的直接原因。
除了适用于蒸发量≥10t/h的蒸汽炉的热力除氧能确保除氧效果外,对于热水锅炉和采暖系统都没有好的除氧方法。
目前采暖系统补给水采用的几种除氧方法都存在不同的缺陷。
2)、热水锅炉和采暖系统在运行中以二氧化碳腐蚀和垢下腐蚀为主:
对于热水锅炉和采暖系统来讲,在运行中以CO2腐蚀和垢下腐蚀为主,以O2腐蚀为辅,在停炉中以O2腐蚀、垢下腐蚀为主。也就是说,在运行中热水炉以CO2腐蚀为主。CO2既使锅炉发生酸腐蚀,又使锅炉发生电化学腐蚀。当生水碱度大时,生水中的碱度进入锅炉受热分解即产生CO2,这是锅水中CO2的主要来源。
国外有资料介绍,热水锅炉CO2腐蚀量是氧腐蚀的20倍。在冬季,北方补给水的溶解氧含量约为11mg/L,相当于1.37mmol/L,而生水的碱度一般都≥4mmol/L,因此,在水系统中CO2的含量是溶解氧的4倍,又由于CO2具有反复参加腐蚀反应的特性,即CO2参加腐蚀反应后又百分之百地析出,因此其危害是大于氧腐蚀的。
既然除氧不能从根本上解决热水锅炉、采暖系统的防腐问题,我们何不寻找另一个途径,用最简单、最省钱、省力而且又从根本上防腐的好办法呢?
3)、热水锅炉、采暖系统防腐的最佳方法选择——投加“YZ-101防腐阻垢剂”:
我是我国主讲《低压锅炉水处理》的教师。我从1987年起发现钠离子交换再生废液对地下水造成严重的永久性污染。从那时起,我致力于研究先进的水处理药剂和设备。我研制的YZ型系列防腐阻垢剂经国家科技部考查,被确定为节能环保型产品。
国家科技部委托中央电视台拍摄了科技专题片《热水锅炉、采暖系统水处理—YZ型防腐阻垢剂》,于2001年10月25日、26日首次在中央电视台第七套节目“星火科技”栏目播出。其中YZ-101防腐阻垢剂是热水锅炉专用药剂、(另外还有蒸汽炉、空调、工业冷却循环水等专用药剂),它具有防腐、阻垢、运行状态下除垢、除锈、育保护膜、防止人为失水等功能,从而达到节能、节水、节盐、延长设备使用寿命减少维修量的目的。
使用由上海昱真水处理科技有限公司生产的这种药剂后不用再除氧,就能达到根本性防腐。它有下述三层防腐功能,其一是在运行中除垢、除锈。除掉锅炉和水系统中的垢和锈后,就等于除掉了电化学腐蚀的阴极。锅炉和水系统发生的主要是电化学腐蚀,去掉了腐蚀电池的阴极,从而阻止了电化学腐蚀。其二是它有几种育膜剂,能迅速渗透过水垢和铁锈,在铁的表面育上一层黑亮的保育膜,从而隔绝O2的腐蚀、CO2腐蚀和垢下腐蚀。
其三是它属于碱性药剂,能迅速提高水系统的pH值,使pH值≥10,从而使铁处在钝化区中,使腐蚀降到最低。
上述三道防腐理念已被收入北京市地方标准BDJ01-619-2004《供热采暖系统水质及防腐技术规程》中的第17页。YZ型固体防腐阻垢剂是唯一过关并被该标准唯一推荐的产品。
例如:北京花家地供热厂从1993年起使用YZ-101防腐阻垢剂,从6台29MW热水炉到21个大型换热站再到230多万平方米供热面积,在从没有除氧的前提下,全部水系统15年没有花费维修费用,上百组不锈钢板式换热器内干干净净,15年没有拆洗过。
例如:济南南郊热电厂、齐齐哈尔阳光热力、包头热力总公司等几百家企业都在使用上海昱真公司产品和技术,这些用户的供热采暖水系统都没有采用除氧措施,但是,他们的水系统都在无垢、无锈、无腐蚀状态下运行。
济南南郊热电厂还将《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1月30日通过了由济南市科技局组织的鉴定委员会专家鉴定,鉴定号为:济科鉴字【2007】第8号。鉴定批准日期为:2007年2月8日。该项目被列为济南建委2006年的科技项目。
经上万台锅炉多年的使用,证明YZ-101防腐阻垢剂能为热水锅炉和采暖系统提高供暖质量、节能降耗、环保等带来福音,它将为热水锅炉、采暖系统走出防腐误区,带来新天地!
3、将集水器设计为拥有自洁功能的装置
很多供热单位都拥有集水器,集水器的形式五花八门,但是,其中只有上进水上出水式的扩容型集水器拥有自洁功能,可以截留水系统中的污物,减轻锅炉或换热器的除污负担,净化水系 统的水质。
例如:供热系统分户计量是目前国家大力推行的节能、节水政策,做好水处理工作是分户计量推行下去的关键。循环水系统的水质情况直接决定了分户计量表的使用寿命及其精确程度。在2006~2007年采暖期间,承德热力总公司将37万平方米带有分户计量表的供暖水处理工作交由上海昱真水处理科技有限公司承包管理。分户计量工作取得了成功,成为全国分户计量工作的典型,并在全国推广。在2007~2009采暖年度承德热力总公司全面推广使用昱真技术。
上海昱真公司之所以敢于承接承德热力总公司37万平方米带有分户计量表的供暖水处理工作,是由于该公司五个换热站都拥有上进水上出水式的扩容型集水器。昱真公司将上进水上出水式的扩容型集水器充当除污器使用,将用药剂除下的垢、锈、污物通过集水器排出水系统,从而使分户计量工作获得成功!
济南南郊热电厂获得的巨大成功中也有上进水上出水式的扩容型集水器的功劳。
4、在板式换热器一次侧、二次侧进、出口安装不锈钢球阀
在板式换热器一次侧、二次侧进、出口安装D25、D40左右的不锈钢球阀,通过用“三开三关振荡法”和“三开三关反冲洗法”在板换内形成振荡,破坏污物在板换内的附着力,达到净化板换、清除板换内污物,使板换免除清洗、在干净状态下运行的目的。
北京花家地供热厂之所以能取得全部水系统15年没有花费维修费用,上百组不锈钢板式换热器内干干净净,15年没有拆洗过的卓越成绩,主要由于王雅珍教授在1995年为他们供热厂出了几项合理化建议。他们按照这些建议对设备进行了适当改造。当年每个换热站在板式换热器一次侧、二次侧出口各安装了一个D25不锈钢球阀,在除污器最下部加装了一个D40不锈钢球阀,每个换热站总计花了70多元改造费。
上海昱真公司从2005年至今承包了包头热力总公司1200多万m2供暖面积的水处理工作,该公司200个换热站板换的一、二次侧均安装了不锈钢球阀,通过用“三开三关振荡法”和“三开三关反冲洗法”维持板换和水系统的干净。
投药前每年酸洗3-4次投药后板换二次侧投药后上千组板换一次侧均干净
二、热水锅炉选型中应注意的几点问题
1、锅炉设计要合理,运行中锅内不能存在死区
1)、当锅炉下降管面积设计不足时会导致上升管上升动力不足,在锅内形成死水区,导致污物在死水区析出。一般在天棚管处易发生此类结垢事故。
2)回水短路,造成冷热水混合,从上锅筒向下40多公分处开始,约有50公分结垢最严重,这 就是由于冷热水混合,导致上升管动力被破坏,从而造成上升管结垢。
2、前、后、左、右下联箱的直径要大,要保证联箱拥有截污能力
近3年很多锅炉厂家为了节约钢材,下联箱直径设计的不足300mm,一般应大于450mm以上。
前者锅炉自洁能力很差,不要选用。
3、锅炉每组排污阀要选用两只快开阀
选用两只快开阀时,可采用“三开三关走三圈法”排污,从而净化锅内水质。
4、地面一定建排污检查口
很多锅炉房的排污管汇集在一起埋入地下,没留检查口,这样无法检查排出污物的多少及形态,当排污管泄露时也不宜发现,易造成失水。
三、几项节能技术在操作不当时导致锅炉结垢
1、当锅炉流量小于设计流量时导致锅炉结垢
为了节约循环泵所用电能,近年来锅炉采用大温差小流量运行。但是,当锅炉流量低于设计流量时,会导致锅炉上升管上升动力不足,造成上升管内结垢。这样不但不节能,反而浪费了能源。此种现象在供暖初期和尾期易发生。因为室外温度高,锅炉外旁通管的流量加大,导致锅内流量大幅降低,从而在锅内形成死水区而析垢。
2、多级泵混水量过大导致锅炉结垢
为了节能近年来在一次网管路上安装了多级泵,采用抻水和混水技术,但是,当混水量过大时,导致回流到锅炉内的水量过低,从而造成锅炉内析垢。此种现象在供暖初期和尾期易发生。
四、水处理方法的选择
1、供热采暖系统水处理方法选择的原则
水处理方法选择的原则是:首先要保证设备安全运行,其次是最经济的、最环保的、操作最简便的、运行最容易控制的水处理方法就是最佳的水处理方法
在北京市地方标准DBJ01-619-2004《供热采暖系统水质及防腐技术规程》中,规定了热水供暖系统水处理设置的基本目标是:
(1)使系统的金属腐蚀减至最小。
(2)与热源间接连接的二次水供暖系统的水质应达到表3-2的标准,与锅炉房直接连接的供暖系统(无压热水锅炉除外)的水质应达到表3-3的标准。同时抑制水垢、污泥的生成及微生物的生长,防止堵塞采暖设备、管道,特别是保证散热器恒温阀、机械式热表等正常运行。
注:表3-2、表3-3是指北京市地方标准《供热采暖系统水质及防腐技术规程》中的表格。
(3)不污染环境,特别是不污染地下水。
(4)方法简单易行,费用较低。
2、应如何选择供热采暖系统的水处理方法
应该因炉、因水、因地制宜地选择水处理方法。可参考下述方法:
1)、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》规定的补水水处理的方式:
(1)投加防腐阻垢剂(首推锅内加药处理,因YZ型固体防腐阻垢剂是DBJ01-619-2004北京市地标唯一过关并被该标准唯一推荐的产品。,)
(2)离子交换软化(锅外处理)
(3)石灰水软化处理(应推广的方法)
2)、一次网水系统水处理方法:
(1)热电联产:自来水投加防腐阻垢剂。
(2)集中供热热水锅炉:软化水投加防腐阻垢剂。
(3)首站汽水换热:在水侧的循环水中投加防腐阻垢剂
(用防腐阻垢剂的投加量控制循环水的pH,初期pH≥10,一个月后pH控制在9.5-10,拥有铜材质的水系统控制pH≤9.9)
3)、二次网水系统水处理方法:
选自来水投加防腐阻垢剂。
4)、直供式热水锅炉水处理方法:
(1)发热量≤7MW(10t/h)采用自来水投加防腐阻垢剂。
(2)传热量>7MW(10t/h)采用软化水投加防腐阻垢剂。
值得一提的是:只要锅炉设计合理,任何发热量的热水锅炉都可以采用自来水投加防腐阻垢剂。用防腐阻垢剂的投加量控制循环水的pH,9.5≤pH≤10.5。
五、在供暖尾期和供暖结束后应做的几项工作
1、对一次网、二次网及锅炉直供水系统投加YZ—101防腐阻垢剂进行运行状态下清洗
在供暖尾期,对已经结垢、结锈换热效果不好的一次网、二次网及锅炉直供水系统投加YZ—101防腐阻垢剂。按系统保有水量计算,每吨水一次性投加1公斤YZ—101防腐阻垢剂(在4小时内投完),从第二天开始每天排污一次。在15天时间内用YZ—101防腐阻垢剂维持循环水系统的PH值在10—10.2,约10天左右可彻底清除水系统中的垢锈,达到节能20%—50%、节水1—2倍以上,并完成对整个水系统的清洗和育保护膜的工作。使整个管网设备光光亮亮,干干净净。在夏季即使不采用任何停用保护措施,设备也不会腐蚀。
2、运行中对板式换热器,可采取二种不拆机方法用YZ系列药剂清洗
对已经结垢、部分堵塞的板式换热器,可采取二种不拆机方法用YZ系列药剂清洗。
第一种:用YZ—101防腐阻垢剂在运行中清除,在15天时间内用药剂维持循环水系统的PH值在10—10.2,约15天左右可彻底清除掉水系统中的垢、锈。
第二种:用YZ—501水垢锈垢清洗剂在三个小时内系统外流动清洗,然后再用YZ-101防腐阻垢剂钝化或用清水冲洗后直接接到已投加了YZ—101防腐阻垢剂的水系统中。只需3—5小时就完成了板式换热器的清洗工作。
板式换热器不拆机清洗可以减少板换机械损伤,并对设备腐蚀小,保护设备,省时省力。而且省去了高额更换密封垫的费用。
3、在供暖结束、管网检修完毕以后。可以使用YZ—101防腐阻垢剂进行湿法停炉保护
湿法停炉保护有三项好处,第一是投加完药剂后可终止水系统中全部设备和管网的电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀。防止夏季水系统滋生细菌、藻类,并剥离生物粘泥。第二是YZ—101防腐阻垢剂可以使水系统中的老垢、老锈变得疏松,在秋季供暖运行时在最短的时间内可以除掉全部水系统中的老垢、老锈并育上保护膜。使设备优质低耗运行!第三是水中的药剂可保留到下个采暖期使用,省药,总体上减少水处理费用。
停炉保护具体投加方法是:按照水系统保有水量,每吨水投加药剂0.5—1公斤,将水系统PH值调到≥11。冷态循环2—4小时,使药剂均匀。每半个月检查一次水位,人工补水或自动补水。停炉结束时,应先冷态循环运转,排污除渣后再点火运行。系统水里的药剂也可继续使用。
4、供暖结束后可对板式换热器采用不拆机清洗
供暖结束后可对板式换热器采用不拆机清洗。方法采用本文五中的2。例如:2008年8月昱真公司为吉林四平热力公司供暖系统不拆机清洗了22台板式换热器(两年没做水处理,没清洗)。
另外又清洗了10台锅炉。在2008-2009采暖年度,上海昱真公司承包了四平热力公司200多万m2供暖面积的水处理工作。2009年1月6日打开一台锅炉、一台板换、一台散热器,检查全部合格。原来结垢、腐蚀很严重的水系统变得既干净又育好了保护膜。
备注:2008年8月昱真公司为吉林四平热力公司供暖系统不拆机清洗了22台板式换热器(两年没做水处理,没清洗)。另外又清洗了10台锅炉。
六、几点节能建议
1、热电联产单位应将凝汽器串入一次网供热水系统
在2007-2009两个供暖年度,济南南郊热电厂为了节能将凝汽器串入供暖水系统,由于水中投加了昱真产品,凝汽器的真空度由小于0.9提到0.98。这意味着同样的煤耗可多发电10%左右。由于采用了这项节能技术,全部吸收了发电的余热,供热能耗从每年每平方米25元降到15元左右。
2、在煤中投加YZ型节能环保剂
在煤中投加YZ型节能环保剂,吨煤投加2-3kg,可节能大于20%,脱硫大于30%,脱硝大于40%,除尘大于40%。
3、改造锅炉尾部省煤器和空气预热器
采用新型省煤器和空气预热器可节能大于20%,增加锅炉出力50%,当锅炉供热量不足时,可采用此方法。