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【摘要】通过研究一种新型复合再生剂在工业锅炉中的实际应用，对比了软化器使用复合再生剂前、后锅炉水质变化的情况，探讨了对工业锅炉安全运行的重要性及节约能源的作用，为复合再生剂的进一步应用推广提供了初步的重要依据。
【关键词】复合再生剂 工业锅炉 软化器
节约能源是我国实现可持续发展战略的一项基本国策，而锅炉是高耗能的特种设备之一。因此，学者们都在积极寻找如何建立一套能有效的提高锅炉的热效率、降低能耗的方法，这为工业锅炉节能降耗和安全使用提供了一个重要的、必不可少的手段。
一直以来，提高锅炉冷凝水回收利用率、减少排污、确保热力系统安全运行是促进工业锅炉节能降耗的重要研究手段。而对于以软化水为补给水的工业锅炉，普遍存在冷凝水（生产回水）腐蚀蒸汽管道的情况。主要原因是采用单一钠盐对软化器进行再生，软化水中的NaHCO3在锅内分解成Na2CO3、NaOH和CO2。其中CO2随蒸汽带入用汽设备和冷凝水系统，造成冷凝水显酸性，腐蚀用汽设备和冷凝水系统的金属。Na2CO3和NaOH存在于锅水中，可能造成锅炉的碱性腐蚀，增加排污频率，当相对碱度大于0.2时，胀接和铆接锅炉会发生苛性脆化，导致锅炉爆炸事故的发生。与此同时，软化器树脂常受到重金属如铁、铜、铝等的污染，难溶物质沉积在树脂表面，导致树脂破碎，缩短树脂的寿命。
因此，能否研发一种复合再生剂，集提高工业锅炉冷凝水回收利用率、减少排污、确保热力系统安全运行和提高树脂的再生效率的作用，至今尚未有相关报道。
本文在保证锅炉给水水质要求的前提下，通过研究一种新型复合再生剂在工业锅炉中的实际应用，对比了软化器使用复合再生剂前、后锅炉水质变化的情况，探讨了对工业锅炉安全运行的重要性及节约能源的作用。
1 复合再生剂的原理1.1 复合再生剂的成分
复合再生剂是在工业锅炉软化器再生剂工业盐（一般为氯化钠）中加入一定比例的强酸性铵盐和少量络合物或螯合物，配制成可以因鍋炉源水不同而调节锅炉锅水、蒸汽、冷凝水质量的再生剂。
1.2 复合再生剂的作用
软化器失效后用含有铵盐的氯化钠再生，离子交换树脂一部分为钠型，一部分为铵型，铵盐随软化水进入锅炉后，在高温下可发生如下化学反应：
反应说明，在锅内重碳酸铵分解为氨气和二氧化碳，随蒸汽输出，这部分碱度基本上被除掉。硫酸铵、氯化铵和硝酸铵分解成的氨气随蒸汽输出，中和酸性气体CO2对金属蒸汽及冷凝水管路潜在的腐蚀危害；生成的硫酸、盐酸和硝酸存于锅水中，中和锅水中过高的碱度成分。
2 复合再生剂的初步应用试验2.1 铵盐再生添加剂和钠盐的配比
软化水中的铵盐和钠盐一定要保持适当的比例。如果铵盐所占比例过小，锅水碱度降不下来，分解的NH3无法全部中和蒸汽中CO2，达不到减少排污、节能降耗、提高水资源循环利用的效果；如果铵盐所占比例过大，锅水会呈酸性，容易造成锅炉腐蚀。因此再生添加剂与钠盐的配比非常重要，一定要根据原水水质来确定，既保证锅水维持正常的碱度和pH值，又能中和锅水中过量的碱度和蒸汽中的二氧化碳。
2.2 复合再生剂的初步应用
使用复合再生剂前，该单位采用工业盐为再生剂时，锅炉运行情况为：
（1）锅水碱度超标，采用表面排污和底部排污向结合的方式，排污率为13%左右；
（2）回水因无法解决含铁量超标，没有回收利用；
（3）水处理设备周期制水量约60m3；
（4）因锅炉排污量过大，锅水热量浪费严重，燃气、水量消耗较大。
水处理设备使用复合再生剂再生后，锅炉运行状况得到了显著改善：
（1）使用1周后，锅水碱度开始稳定，给水、回水含铁量≤0.15mg/L，不需采用表面排污，排污降低到4.8%，水质稳定。
（2）使用30天后，锅炉水质稳定，因生产回水被利用，水处理设备制水周期延长为3天再生一次，再生次数减少，再生剂使用量降低到每月约280Kg。
（3）因生产回水回收利用、排污量降低，锅水热量消耗也大幅度减少，通过检查该单位锅炉使用记录，该单位补充水减少了15%，天然气消耗量减少了4.5%。
节水与节能状况（每月按照30天计算）：
（1）节水状况：每天减少排污水量（13%-4.8%）×3t/h×18h=4.4t；回水回收利用，每天减少补充水量15%×3T/ h×18h=8.1t；每月节水量（4.4t+8.1t）×30=375t。按照每吨水2.5元计算，每月节约经济效益为375×2.5=937.5元。
（2）节能状况：天然气消耗量每天减少4.5%×2400 m3=108m3，每月节约燃气3240m3。按照每立方天然气3.1元计算，每月节约经济效益为3.1×3240=10044元。
（3）按照每吨复合再生剂2500元，工业盐每吨1400元计算，用工业盐是每月成本为0.4×1400=560元，用复合再生剂后每月成本0.28×2500=700元，再生剂成本略有增加。
3 总结
本复合再生剂是针对以软化水为补给水的工业锅炉进行研发的，目的是优化锅炉炉外补给水，节能降耗。经初步试验后，达到了预期效果：
（1）复合再生剂在降低工业锅炉锅水碱度、减少排污、提高生产回水品质及回收利用率、减少蒸汽管道腐蚀、降低锅炉能耗方面具有明显效果，有力地促进了锅炉的安全运行。
（2）复合再生剂可防止再生时重金属对树脂的污染，提高树脂的再生效率，降低再生剂的比耗，提高了经济效益。
（3）复合再生剂的使用可按照正常的锅炉水处理设备和系统再生操作，不需要增加任何硬件设施，有广泛的推广应用价值。
参考文献
[1] 工业锅炉水质.GB/T 1576-2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布
[2] 工业循环冷却水及锅炉用水中pH的测定.GB/T 6904-2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布
[3] 锅炉用水和冷却水分析方法 硬度的测定.GB/T-2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布
[4] 锅炉用水和冷却水分析方法 铁的测定 GB/T 14427-2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布
[5] 水质 铵的测定 蒸馏和滴定法.GB 7478-87.国家环境保护局发布
【关键词】复合再生剂 工业锅炉 软化器
节约能源是我国实现可持续发展战略的一项基本国策，而锅炉是高耗能的特种设备之一。因此，学者们都在积极寻找如何建立一套能有效的提高锅炉的热效率、降低能耗的方法，这为工业锅炉节能降耗和安全使用提供了一个重要的、必不可少的手段。
一直以来，提高锅炉冷凝水回收利用率、减少排污、确保热力系统安全运行是促进工业锅炉节能降耗的重要研究手段。而对于以软化水为补给水的工业锅炉，普遍存在冷凝水（生产回水）腐蚀蒸汽管道的情况。主要原因是采用单一钠盐对软化器进行再生，软化水中的NaHCO3在锅内分解成Na2CO3、NaOH和CO2。其中CO2随蒸汽带入用汽设备和冷凝水系统，造成冷凝水显酸性，腐蚀用汽设备和冷凝水系统的金属。Na2CO3和NaOH存在于锅水中，可能造成锅炉的碱性腐蚀，增加排污频率，当相对碱度大于0.2时，胀接和铆接锅炉会发生苛性脆化，导致锅炉爆炸事故的发生。与此同时，软化器树脂常受到重金属如铁、铜、铝等的污染，难溶物质沉积在树脂表面，导致树脂破碎，缩短树脂的寿命。
因此，能否研发一种复合再生剂，集提高工业锅炉冷凝水回收利用率、减少排污、确保热力系统安全运行和提高树脂的再生效率的作用，至今尚未有相关报道。
本文在保证锅炉给水水质要求的前提下，通过研究一种新型复合再生剂在工业锅炉中的实际应用，对比了软化器使用复合再生剂前、后锅炉水质变化的情况，探讨了对工业锅炉安全运行的重要性及节约能源的作用。
1 复合再生剂的原理1.1 复合再生剂的成分
复合再生剂是在工业锅炉软化器再生剂工业盐（一般为氯化钠）中加入一定比例的强酸性铵盐和少量络合物或螯合物，配制成可以因鍋炉源水不同而调节锅炉锅水、蒸汽、冷凝水质量的再生剂。
1.2 复合再生剂的作用
软化器失效后用含有铵盐的氯化钠再生，离子交换树脂一部分为钠型，一部分为铵型，铵盐随软化水进入锅炉后，在高温下可发生如下化学反应：
反应说明，在锅内重碳酸铵分解为氨气和二氧化碳，随蒸汽输出，这部分碱度基本上被除掉。硫酸铵、氯化铵和硝酸铵分解成的氨气随蒸汽输出，中和酸性气体CO2对金属蒸汽及冷凝水管路潜在的腐蚀危害；生成的硫酸、盐酸和硝酸存于锅水中，中和锅水中过高的碱度成分。
2 复合再生剂的初步应用试验2.1 铵盐再生添加剂和钠盐的配比
软化水中的铵盐和钠盐一定要保持适当的比例。如果铵盐所占比例过小，锅水碱度降不下来，分解的NH3无法全部中和蒸汽中CO2，达不到减少排污、节能降耗、提高水资源循环利用的效果；如果铵盐所占比例过大，锅水会呈酸性，容易造成锅炉腐蚀。因此再生添加剂与钠盐的配比非常重要，一定要根据原水水质来确定，既保证锅水维持正常的碱度和pH值，又能中和锅水中过量的碱度和蒸汽中的二氧化碳。
2.2 复合再生剂的初步应用
使用复合再生剂前，该单位采用工业盐为再生剂时，锅炉运行情况为：
（1）锅水碱度超标，采用表面排污和底部排污向结合的方式，排污率为13%左右；
（2）回水因无法解决含铁量超标，没有回收利用；
（3）水处理设备周期制水量约60m3；
（4）因锅炉排污量过大，锅水热量浪费严重，燃气、水量消耗较大。
水处理设备使用复合再生剂再生后，锅炉运行状况得到了显著改善：
（1）使用1周后，锅水碱度开始稳定，给水、回水含铁量≤0.15mg/L，不需采用表面排污，排污降低到4.8%，水质稳定。
（2）使用30天后，锅炉水质稳定，因生产回水被利用，水处理设备制水周期延长为3天再生一次，再生次数减少，再生剂使用量降低到每月约280Kg。
（3）因生产回水回收利用、排污量降低，锅水热量消耗也大幅度减少，通过检查该单位锅炉使用记录，该单位补充水减少了15%，天然气消耗量减少了4.5%。
节水与节能状况（每月按照30天计算）：
（1）节水状况：每天减少排污水量（13%-4.8%）×3t/h×18h=4.4t；回水回收利用，每天减少补充水量15%×3T/ h×18h=8.1t；每月节水量（4.4t+8.1t）×30=375t。按照每吨水2.5元计算，每月节约经济效益为375×2.5=937.5元。
（2）节能状况：天然气消耗量每天减少4.5%×2400 m3=108m3，每月节约燃气3240m3。按照每立方天然气3.1元计算，每月节约经济效益为3.1×3240=10044元。
（3）按照每吨复合再生剂2500元，工业盐每吨1400元计算，用工业盐是每月成本为0.4×1400=560元，用复合再生剂后每月成本0.28×2500=700元，再生剂成本略有增加。
3 总结
本复合再生剂是针对以软化水为补给水的工业锅炉进行研发的，目的是优化锅炉炉外补给水，节能降耗。经初步试验后，达到了预期效果：
（1）复合再生剂在降低工业锅炉锅水碱度、减少排污、提高生产回水品质及回收利用率、减少蒸汽管道腐蚀、降低锅炉能耗方面具有明显效果，有力地促进了锅炉的安全运行。
（2）复合再生剂可防止再生时重金属对树脂的污染，提高树脂的再生效率，降低再生剂的比耗，提高了经济效益。
（3）复合再生剂的使用可按照正常的锅炉水处理设备和系统再生操作，不需要增加任何硬件设施，有广泛的推广应用价值。
参考文献
[1] 工业锅炉水质.GB/T 1576-2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布
[2] 工业循环冷却水及锅炉用水中pH的测定.GB/T 6904-2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布
[3] 锅炉用水和冷却水分析方法 硬度的测定.GB/T-2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布
[4] 锅炉用水和冷却水分析方法 铁的测定 GB/T 14427-2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布
[5] 水质 铵的测定 蒸馏和滴定法.GB 7478-87.国家环境保护局发布