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[摘 要]在锅炉运行过程中，锅炉水处理系统起到了重要的基础作用。根据相关统计分析，锅炉事故中有75%左右是因水处理不当导致的。因此，在具体实践中，必须要采用安全系统工程思路，加强锅炉水处理系统的安全隐患分析与风险评估，从而提高锅炉事故控制能力，确保锅炉安全经济运行。
[关键词]锅炉水处理系统；安全分析；风险评估
中图分类号：TK227.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0281-01
锅炉是一种能量转换设备，将燃料中的化学能、电能輸入锅炉，锅炉就会输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体等。在电力化工冶金等行业中，锅炉是一种广泛应用的热能动力装置设备，也是一种封闭的、受热承压有发生爆炸危险的特种设备。在锅炉运行过程中，锅炉水处理是非常重要的安全经济运行的基础。如果水汽品质不达标，将会极大地影响锅炉的材料强度和传热效率，甚至会引发锅炉重大安全事故。根据既有的文献资料，在锅炉水处理研究方面，通常都将重点落在新技术开发商，而对于安全分析和风险评估的研究则非常少。国家在2014年颁布了新的安全生产法和环境保护法，以更高的标准引导企业进行安全生产、节能减排。基于此，本文重点研究适用于锅炉水处理系统的安全分析与风险评估方法，预测水处理系统发生腐蚀结垢风险的可能性，以期为实现安全生产管理、降低锅炉安全生产事故、确保锅炉安全运行，提供一定的参考与借鉴。
一、锅炉水处理系统概述
锅炉水处理实际上就是采用一定的物理与化学手段，将水中杂质除掉，防止其对锅炉安全经济运行产生负面影响。锅炉水处理是锅炉房科学管理的重要的环节，其主要作用是控制锅炉腐蚀结垢及汽水共腾等现象，以减缓锅炉腐蚀，延长锅炉使用寿命。同时，水处理还能有效减少结垢，防止锅炉受热面爆炸，并减少锅炉热能损失，降低燃料消耗，保证锅炉安全可靠、平稳经济地运行。锅炉水处理系统运行的状况，不仅会直接关系到后续各阶段工序运行的安全性和经济性，影响到锅炉水质的好坏和锅炉的使用寿命，也关乎到节能减排、降本增效及人身安全问题。锅炉通常分为两种，即电站锅炉和工业锅炉，其中，电站锅炉是火力发电系统三大主机之一，工业锅炉主要为工矿企业提供蒸汽或热水。电站锅炉通常够具有完善的水处理系统，工业锅炉一般采用简易装置来处理水质。锅炉水处理系统包含原水沉淀过滤单元、凝结水除盐单元、除氧及炉水加药单元等部分，主要设备有原水箱、原水泵、机械滤器（石英砂、活性炭）、软化水箱、反渗透、混床等。实际的工程所用水处理系统结构，还更加复杂一些。电站锅炉和工业锅炉水处理工艺流程如图1、图2所示。
二、锅炉水处理系统安全分析与风险评估
（一）锅炉水处理系统腐蚀结构机理分析
在锅炉的检验和事故分析中，可以发现腐蚀和结垢问题在辅机设备中是普遍存在的。腐蚀是导致锅炉受热面失效、引起火力发电厂事故停机的主要原因之一；结垢会增加燃料消耗，缩短锅炉使用寿命及酸碱腐蚀等。试验发现，水处理工作未做好，将会导致高温高压工况下锅炉补给水、给水和锅水某项项目不达标，引起设备腐蚀和结垢问题。水处理系统的腐蚀结垢过程大致可分为三个阶段：第一阶段是腐蚀减薄期，试样在浸泡介质内先发生腐蚀反应，质量逐渐变小。同时，在流速、浓度和温度等因素影响下，出现碳酸钙的诱导变化；第二阶段是结垢成长期，随着腐蚀的进一步加剧，氧化膜逐渐变得致密，一定程度上降低了腐蚀速率，但碳酸钙沉淀物打破了溶解平衡，促进了盐分的析出，使水垢快速成长；第三阶段是腐蚀结垢稳定期，致密氧化膜已经成形，腐蚀速率减缓，水垢成长趋于稳定并布满整个金属面。
（二）风险评估方法构建
风险评估在高风险行业中是防故障安全技术的重要组成部分。进行风险评估可尽早消除危险因素，起到防患于未然的作用。腐蚀和结垢风险在基于水的原料、辅料或工作介质及相关生产设备中，是普遍存在的。本文在研究锅炉水处理系统腐蚀结垢机理基础上，基于风险评估技术对事故进行超前控制的原理，建议采用本质安全设计法和保护层分析法，来分析锅炉水处理系统中因腐蚀结垢造成的各种危险发生规律，然后，依照从内到外、循序渐进的步骤，逐一分析和确定风险因素，并对确定的风险因素进行描述，使之更易被识别；同时，量化锅炉水处理系统防腐阻垢性能的风险程度，以便对其进行评定；有针对性地提供预防处理对策，消除水质处理设备的危险因素。如果锅炉水处理系统水汽保持良好工况，将能极大地降低锅炉排污率、热损失及除盐水补充率。水处理工艺的选择情况，会影响到水汽质量检查结果，因此，必须要结合实际情况，科学、合理地选择水处理工艺。通过分析锅炉水处理系统腐蚀结垢机理，本文从本质安全设计的角度出发，分析出水处理工艺和设备存在的安全隐患，然后，按“分指数”和“综合指数”计算各关键指标，得出水处理工艺的本质安全指数，确定锅炉水处理系统安全等级，据此构建一套符合在锅炉水处理系统应用的本质安全指标体系。本文更安全设计提供了先进有效的水处理工艺，但是，由于在工艺操作中，如果遇到异常情况会导致偏差出现，同时，水处理设备自身也存在固有的危险性，为了提高风险评估结果的可靠性，必须要采用相应的保护措施来消减风险。通过识别水处理系统中的各保护层，基于保护层分析法对锅炉水处理系统的腐蚀结垢风险进行评估，采用HAZOP方法全面系统地审查水处理工艺过程，从而准确地确定锅炉水处理系统中存在的失效形式及其失效概率。在全面系统地审查锅炉水处理系统的工艺流程后，构建适用于电站锅炉（或工业锅炉）的风险评估模型，对事故场景的发展过程及各阶段风险数据进行LOPA分析，这样可以计算出发生事故的风险等级，然后，有针对性地提出防范及处置建议。通过实践检验，安全分析方法和本质安全评价指标体系具有良好的可行性，可用于指导安全生产。
三、结语
综上所述，锅炉给水处理工作对于锅炉安全生产与运行非常关键，重视和加强锅炉水处理系统安全分析与风险评估工作，可以使锅炉腐蚀、沉积物和蒸汽夹带的程度达到最小化，使锅炉补给水、给水和锅水均符合标准要求，保障锅炉的安全经济运行。本文以锅炉水处理系统为研究对象，所提出的适用于锅炉水处理系统的安全分析与风险评估方法，具有良好的可行性，可进一步在实践中加以推广应用。
参考文献
[1]梁超.20吨锅炉水处理系统改造[J].化工管理，2017（12）：193.
[2]周燕.电厂锅炉补给水处理系统优化研究[J].黑龙江科技信息，2016（36）：181.
[3]李慧领，江楠，张建，邓波.基于HAZOP与LOPA的锅炉水处理系统风险评估方法及应用[J].化工进展，2015，34（02）：576-580+585.
[关键词]锅炉水处理系统；安全分析；风险评估
中图分类号：TK227.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0281-01
锅炉是一种能量转换设备，将燃料中的化学能、电能輸入锅炉，锅炉就会输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体等。在电力化工冶金等行业中，锅炉是一种广泛应用的热能动力装置设备，也是一种封闭的、受热承压有发生爆炸危险的特种设备。在锅炉运行过程中，锅炉水处理是非常重要的安全经济运行的基础。如果水汽品质不达标，将会极大地影响锅炉的材料强度和传热效率，甚至会引发锅炉重大安全事故。根据既有的文献资料，在锅炉水处理研究方面，通常都将重点落在新技术开发商，而对于安全分析和风险评估的研究则非常少。国家在2014年颁布了新的安全生产法和环境保护法，以更高的标准引导企业进行安全生产、节能减排。基于此，本文重点研究适用于锅炉水处理系统的安全分析与风险评估方法，预测水处理系统发生腐蚀结垢风险的可能性，以期为实现安全生产管理、降低锅炉安全生产事故、确保锅炉安全运行，提供一定的参考与借鉴。
一、锅炉水处理系统概述
锅炉水处理实际上就是采用一定的物理与化学手段，将水中杂质除掉，防止其对锅炉安全经济运行产生负面影响。锅炉水处理是锅炉房科学管理的重要的环节，其主要作用是控制锅炉腐蚀结垢及汽水共腾等现象，以减缓锅炉腐蚀，延长锅炉使用寿命。同时，水处理还能有效减少结垢，防止锅炉受热面爆炸，并减少锅炉热能损失，降低燃料消耗，保证锅炉安全可靠、平稳经济地运行。锅炉水处理系统运行的状况，不仅会直接关系到后续各阶段工序运行的安全性和经济性，影响到锅炉水质的好坏和锅炉的使用寿命，也关乎到节能减排、降本增效及人身安全问题。锅炉通常分为两种，即电站锅炉和工业锅炉，其中，电站锅炉是火力发电系统三大主机之一，工业锅炉主要为工矿企业提供蒸汽或热水。电站锅炉通常够具有完善的水处理系统，工业锅炉一般采用简易装置来处理水质。锅炉水处理系统包含原水沉淀过滤单元、凝结水除盐单元、除氧及炉水加药单元等部分，主要设备有原水箱、原水泵、机械滤器（石英砂、活性炭）、软化水箱、反渗透、混床等。实际的工程所用水处理系统结构，还更加复杂一些。电站锅炉和工业锅炉水处理工艺流程如图1、图2所示。
二、锅炉水处理系统安全分析与风险评估
（一）锅炉水处理系统腐蚀结构机理分析
在锅炉的检验和事故分析中，可以发现腐蚀和结垢问题在辅机设备中是普遍存在的。腐蚀是导致锅炉受热面失效、引起火力发电厂事故停机的主要原因之一；结垢会增加燃料消耗，缩短锅炉使用寿命及酸碱腐蚀等。试验发现，水处理工作未做好，将会导致高温高压工况下锅炉补给水、给水和锅水某项项目不达标，引起设备腐蚀和结垢问题。水处理系统的腐蚀结垢过程大致可分为三个阶段：第一阶段是腐蚀减薄期，试样在浸泡介质内先发生腐蚀反应，质量逐渐变小。同时，在流速、浓度和温度等因素影响下，出现碳酸钙的诱导变化；第二阶段是结垢成长期，随着腐蚀的进一步加剧，氧化膜逐渐变得致密，一定程度上降低了腐蚀速率，但碳酸钙沉淀物打破了溶解平衡，促进了盐分的析出，使水垢快速成长；第三阶段是腐蚀结垢稳定期，致密氧化膜已经成形，腐蚀速率减缓，水垢成长趋于稳定并布满整个金属面。
（二）风险评估方法构建
风险评估在高风险行业中是防故障安全技术的重要组成部分。进行风险评估可尽早消除危险因素，起到防患于未然的作用。腐蚀和结垢风险在基于水的原料、辅料或工作介质及相关生产设备中，是普遍存在的。本文在研究锅炉水处理系统腐蚀结垢机理基础上，基于风险评估技术对事故进行超前控制的原理，建议采用本质安全设计法和保护层分析法，来分析锅炉水处理系统中因腐蚀结垢造成的各种危险发生规律，然后，依照从内到外、循序渐进的步骤，逐一分析和确定风险因素，并对确定的风险因素进行描述，使之更易被识别；同时，量化锅炉水处理系统防腐阻垢性能的风险程度，以便对其进行评定；有针对性地提供预防处理对策，消除水质处理设备的危险因素。如果锅炉水处理系统水汽保持良好工况，将能极大地降低锅炉排污率、热损失及除盐水补充率。水处理工艺的选择情况，会影响到水汽质量检查结果，因此，必须要结合实际情况，科学、合理地选择水处理工艺。通过分析锅炉水处理系统腐蚀结垢机理，本文从本质安全设计的角度出发，分析出水处理工艺和设备存在的安全隐患，然后，按“分指数”和“综合指数”计算各关键指标，得出水处理工艺的本质安全指数，确定锅炉水处理系统安全等级，据此构建一套符合在锅炉水处理系统应用的本质安全指标体系。本文更安全设计提供了先进有效的水处理工艺，但是，由于在工艺操作中，如果遇到异常情况会导致偏差出现，同时，水处理设备自身也存在固有的危险性，为了提高风险评估结果的可靠性，必须要采用相应的保护措施来消减风险。通过识别水处理系统中的各保护层，基于保护层分析法对锅炉水处理系统的腐蚀结垢风险进行评估，采用HAZOP方法全面系统地审查水处理工艺过程，从而准确地确定锅炉水处理系统中存在的失效形式及其失效概率。在全面系统地审查锅炉水处理系统的工艺流程后，构建适用于电站锅炉（或工业锅炉）的风险评估模型，对事故场景的发展过程及各阶段风险数据进行LOPA分析，这样可以计算出发生事故的风险等级，然后，有针对性地提出防范及处置建议。通过实践检验，安全分析方法和本质安全评价指标体系具有良好的可行性，可用于指导安全生产。
三、结语
综上所述，锅炉给水处理工作对于锅炉安全生产与运行非常关键，重视和加强锅炉水处理系统安全分析与风险评估工作，可以使锅炉腐蚀、沉积物和蒸汽夹带的程度达到最小化，使锅炉补给水、给水和锅水均符合标准要求，保障锅炉的安全经济运行。本文以锅炉水处理系统为研究对象，所提出的适用于锅炉水处理系统的安全分析与风险评估方法，具有良好的可行性，可进一步在实践中加以推广应用。
参考文献
[1]梁超.20吨锅炉水处理系统改造[J].化工管理，2017（12）：193.
[2]周燕.电厂锅炉补给水处理系统优化研究[J].黑龙江科技信息，2016（36）：181.
[3]李慧领，江楠，张建，邓波.基于HAZOP与LOPA的锅炉水处理系统风险评估方法及应用[J].化工进展，2015，34（02）：576-580+585.