在电站、印染、化工和其他诸多行业的热力系统中,往往都以蒸汽作为介质,做功后的蒸汽一般全部强制冷却为凝结水。这些凝结水经给水泵送入锅炉,再次吸热产生高温、高压蒸汽。由于锅水不断蒸发浓缩,剩余水中的杂质含量越来越高。为降低锅水中盐、碱的含量,排放锅水中的水渣和其他杂质,保证锅水的质量,必须经常地从锅水中排放一部分浓缩后的污水。将锅炉工质中的污物排出的过程称为排污。通过排污可降低锅水含盐量,避免发生汽水共腾,保证蒸汽品质,但会导致锅炉的热损失和水损失增加。排污可排出积聚在锅筒和下集箱底部的泥渣、污垢,当锅炉水位过高时,还可通过排污降低水位。
进口的锅炉不论蒸发量大小,均既设定期排污又设连续排污。而国产的蒸发量在4t/h及以下的蒸汽锅炉一般只设有定期排污不设连续排污,而且大多数供热锅炉的连续排污采用手动阀门人工控制。锅炉连续排污的手动控制方式控制不稳定而且滞后,降低了锅炉整体的控制水平,给锅炉的运行带来安全隐患,容易过量排污造成巨大的能源浪费。也可导致因排污量不足而不能保证锅水品质,容易产生虚假水位,导致锅炉水位控制系统误操作,甚至造成水位停炉,严重影响锅炉供汽的安全性和稳定性。一般来说,只要采取合适的水处理工艺和正确的连续排污控制方法,供热蒸汽锅炉的排污率不会超过10%。我国目前大部分的供热蒸汽锅炉,由于连续排污的控制方法不当导致排污率高达20%~30%。再加上排污的热量没有进行有效的回收或回收比例低,成为影响锅炉运行中热能有效利用的主要因素之一。调查显示,供热锅炉普遍存在着排污过量的问题。一般情况下,蒸发量较大的锅炉在水处理以及综合管理方面要好于小锅炉,其排污的合理性也优于蒸发量较小的锅炉。
供热锅炉的排污系统随着热用户的不同而存在着很大差别,连续排污和定期排污形式的选择也不尽相同。但供热锅炉的排污系统都有一个显著的特点,那就是排污系统中对工质和热量的回收考虑得很少或者就是根本没有考虑,有的甚至将二次蒸汽直接排空,将连续排污水直接排入地沟,造成了工质和热量损失,还会造成热污染及水质污染。
有些地区10~20t/h锅炉有排污水回收利用装置的不足1/3,10t/h以下不足1/10。许多锅炉定期排放高温热水是通过排入排污降温池自然冷却实现的,锅炉连续排污高温热水需在排污降温池内加兑自然水冷却,达到国家排放标准后方可排放,既浪费了高温排污水所携带的大量热能又浪费了连续排污用的大量冷却自来水。有些热用户只配扩容器而不配换热器,锅炉连续排污经连续排污扩容器后回收少量的二次蒸汽热量,排污热水直接排放,锅炉定期排污经定期排污扩容器扩容降压后直接排放。有些锅炉高低压疏水经疏水扩容器扩容后回收至疏水箱,二次蒸汽排空,只回收除盐水,没有余热利用措施。例如:某镍业公司的四台20t/h供热锅炉改造前,锅炉的连续排污和定期排污的总水量可达到4t/h,而且这些排污水都排入地沟,造成了工质和热量的巨大损失。
很多电厂虽设置了排污回收系统,由于实际应用困难,大多弃之不用,而将闪蒸蒸汽排放到大气中或把高温高压排污水直接排到地沟造成严重的热量浪费和环境污染。
传统的连续排污扩容器由于其设计阻力大,背压高,结构复杂,不便于维修而且不适合于定期排污,使用效果不好。供热锅炉和电站锅炉相比,由于其排污水的参数相对较低,采用电站锅炉常规的连续排污扩容器势必会使扩容器的背压过低,即使排污系统可以正常运行,但系统的复杂程度和资金的投入都会相应提高,使系统的改造得不偿失。而定期排污水的参数更低,这样就给排污系统的节能改造带来了一定的困难。
我国石化企业中使用的锅炉,大多数都设置了连续排污装置和间断排污装置。间断排污在常压闪蒸罐中进行,闪蒸出的蒸汽直接排入大气,罐底的冷凝水则排入附近的地沟。实际生产过程中发现,间断排污量时大时小,极不稳定。由于是常压闪蒸,直接回收的难度大,造成了大量的热量和水资源的浪费。
有的锅炉房连续排污系统存在结构、流程不合理及节能效果不好等弊端。在减压阀不能正常工作时,扩容器内的压力接近自用蒸汽压力(0.6MPa)的情况时有发生,严重威胁着该容器的安全运行。同时,扩容器浮筒控制阀调节不灵活,且维修困难。有的扩容器所配的浮漂水位调节器经常卡涩,动作不灵,大部分热水都是经旁边路排入地沟的。当旁路打开以后,也就无法保持扩容器的水位,而部分蒸汽也就有可能从旁路管排入地沟。尤其当关小或关闭连续排污水调节阀时,除氧器的低压蒸汽还会倒流入扩容器,又造成毫无意义的蒸汽损耗。不少扩容器的安全阀未能定期予校验,有的经常冒汽,有的则不会动作。
排污水的热量在锅炉的热力计算中归属于锅炉的有效吸热量,因此在进行供热锅炉节能分析时不易引起重视。事实上,排污水属于锅炉的自用汽(水)的范畴,影响到锅炉的净效率,合理排污及其热量的回收又与供热热力系统紧密联系。排污水中除含有少量的水垢、泥沙等沉积物以外,绝大部分是含有大量热量的软化水,对其加以回收利用,可以使企业节能降耗,增加效益。总之,合理排污,锅炉排污水及其热能的开发利用是一项潜力巨大,应用广泛且简单易行的节能措施,应该得到足够的重视。