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      成膜藥劑在甲醇裝置節能減排中應用

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      成膜藥劑在甲醇裝置節能減排中應用

      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

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