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[摘 要]本文主要介绍了对锅炉水处理系统的优化方案，本着安全平稳、节能降耗为目的，从实际出发进行了改进。优化后的水处理系统可以有效提升软化水处理能力，降低树脂中毒几率，即达到了节能降耗的目的，又提升锅炉运行效率保证锅炉运行的安全平稳。
[关键词]水处理 中毒 改造 节能降耗
中图分类号：TK223.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0014-01
前言
河口采油厂油气集输大队原油稳定站内有两台RB2100蒸汽锅炉，为站气提、伴热以及吹扫提供蒸汽。现有锅炉蒸发量为3.35t/h，由于其运行时间较长，水处理系统存在如老化效率低等问题。因此本着优化生产、安全平稳、提高设备运行效率、减少安全隐患为目的，提出了此项锅炉水处理系统优化方案。
1 存在问题
现有锅炉软化水处理部分，主要由原水增压系统、再生液生成系统钠离子交换器系统、软水罐组成。一用一备2001年投产，到现在已十一年。由于运行时间长，出现了两处较大问题。①树脂中毒。②交换器树脂处理能力下降。这些问题都对软化水的生产及锅炉的安全运行造成一定程度影响。
2 水处理系统优化方案
2.1 再生液生成系统优化改造
锅炉软化水处理中的再生液生成系统，包括溶盐池、搅拌系统、新鲜水加注流程、盐水泵及附属管线组成，其材质均为铁质管线。为了安全起见，稳定站每年检修期间均对树脂进行更换，以往更换后的树脂颜色没有变化，但近几年来更换后的树脂颜色开始变黑，说明树脂出现中毒现象，我们对树脂取样检测发现，2010年树脂中毒率10.1%，2011年树脂中毒率12.3%，2012年树脂中毒率14.1%，说明近几年来树脂中毒频率加快。
2.2 原理及分析
离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为 2R—SO3H+Ca2+——（R—SO3）2Ca+2H+，这也是硬水软化的原理。由于软化水处理系统材质均为铁质，使用时间长后，氯化钠饱和溶液对其具有强烈的腐蚀性会生成大量铁离子进入交换器内，而高价金属离子易为树脂吸附，再生时难于把它洗脱下来，结果会降低树脂的交换能力引起树脂中毒。当树脂受铁离子中毒时，会使树脂的颜色变黑。
2.3 改造方案
为了在最大几率上减少铁离子的生成，我们提出了改造方案如下：1）将溶盐池重新进行环氧树脂内防。2）所有管线、管件更换为PVC材质。3）拆除盐水泵，使用虹吸原理自动加注盐液（图1）。
本次改进采用通过液体虹吸的原理，消除铁质盐水泵，将溶盐池内经过沉淀过滤的盐液，吸入室内盐桶，并能很好的控制盐液量，达到既满足软水处理要求，又不浪费盐液。
2.4 改造后的优点
1）最大程度上消除交换树脂铁离子中毒的几率。2）减少树脂中毒发生的现象，保障软化水水质合格。
2.5 投资预算
盐池环氧树脂内防9000元。 管线、管件更换2000元。总成本：9000+2000=11000元。
3 提高交换器处理能力
3.1 现状
锅炉软化水交换器系统采用弗莱克9500型软化水控制器。属于用流量控制型，原水由清水增压泵出口通过控制器进入交换器与其中的树脂接触置换出原水中的钙、镁离子达到原水软化的目的，合格的软化水进入软水罐储存；交换后的树脂由饱和盐水进行再生以恢复其交换能力。我们对2012年交换器处理现状进行了分析调查，可以看出，在水流速、锅炉蒸发量等参数不变的情况下，锅炉交换器处理能力在春夏季较高平均为40方，冬季时交换器处理能力下降为30 方。根据我站锅炉生产实际情况要求，交换器处理能力不小于35方，数据表明交换器处理能力和受温度影响较大，春夏季正常，冬季处理能力达不到生产要求。
3.2 改造方案
通过查阅资料，当交换器温度在20-45℃范围内，树脂活跃度最好。超过80℃度的水温会因温度过高导致离子交换树脂产生膨胀炸裂现象。因此我们提出改造，方案如下1）提高原水温度：在采暖炉内加设盘管，将原水引入采暖炉，冬季使用采暖水作为热源进行加温，为了安全起见，将原水加热控制在60℃以下，最好控制在25～45℃。根据温度表显示，通过连通阀控制水量来调节原水温度。
流程图如（图2、3）：
2）提高盐水温度。溶盐池内增加铝塑管伴热线，提高盐水温度。改造后流程图如下：
3.3 改造后的优点
1）提高交换器处理能力，减少树脂再生次数，减少耗盐量。2）盐水温度提高消除表层低浓度盐水冬季结冰现象发生，保证盐水用量。3）温度升高后，提升软化水入炉温度，减少耗油量。
3.4 投资预算
盘管及附件价格：（为了减少铁质形成，盘管采用不锈钢材质）3000元；铝塑管价格：600元；人工费：500元；总造价：3000+600+500=4100元
3.5 效益分析
改造前，冬季（11月-2月）4个月内处理能力下降，再生次数由正常平均45次/月增加为平均72次/月，再生一次耗水10方左右，耗盐150kg。（盐300元/T，水4.8元/方）经济效益=（72-45）*4*（10*4.8+300*150/1000）=10044元
4 总结
本次锅炉水处理设备的优化方案，本着安全平稳、节能降耗为目的，从实际出发进行了改进。软化水系统的两项改造可以有效提升软化水处理能力，降低树脂中毒几率，即达到了节能降耗的目的，又提升锅炉运行效率保证了锅炉运行的安全平稳。
参考文献
[1] 涂玉琴？《浅谈工业锅炉水处理技术》《中国高新技术企业》2012年01期.
[关键词]水处理 中毒 改造 节能降耗
中图分类号：TK223.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0014-01
前言
河口采油厂油气集输大队原油稳定站内有两台RB2100蒸汽锅炉，为站气提、伴热以及吹扫提供蒸汽。现有锅炉蒸发量为3.35t/h，由于其运行时间较长，水处理系统存在如老化效率低等问题。因此本着优化生产、安全平稳、提高设备运行效率、减少安全隐患为目的，提出了此项锅炉水处理系统优化方案。
1 存在问题
现有锅炉软化水处理部分，主要由原水增压系统、再生液生成系统钠离子交换器系统、软水罐组成。一用一备2001年投产，到现在已十一年。由于运行时间长，出现了两处较大问题。①树脂中毒。②交换器树脂处理能力下降。这些问题都对软化水的生产及锅炉的安全运行造成一定程度影响。
2 水处理系统优化方案
2.1 再生液生成系统优化改造
锅炉软化水处理中的再生液生成系统，包括溶盐池、搅拌系统、新鲜水加注流程、盐水泵及附属管线组成，其材质均为铁质管线。为了安全起见，稳定站每年检修期间均对树脂进行更换，以往更换后的树脂颜色没有变化，但近几年来更换后的树脂颜色开始变黑，说明树脂出现中毒现象，我们对树脂取样检测发现，2010年树脂中毒率10.1%，2011年树脂中毒率12.3%，2012年树脂中毒率14.1%，说明近几年来树脂中毒频率加快。
2.2 原理及分析
离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为 2R—SO3H+Ca2+——（R—SO3）2Ca+2H+，这也是硬水软化的原理。由于软化水处理系统材质均为铁质，使用时间长后，氯化钠饱和溶液对其具有强烈的腐蚀性会生成大量铁离子进入交换器内，而高价金属离子易为树脂吸附，再生时难于把它洗脱下来，结果会降低树脂的交换能力引起树脂中毒。当树脂受铁离子中毒时，会使树脂的颜色变黑。
2.3 改造方案
为了在最大几率上减少铁离子的生成，我们提出了改造方案如下：1）将溶盐池重新进行环氧树脂内防。2）所有管线、管件更换为PVC材质。3）拆除盐水泵，使用虹吸原理自动加注盐液（图1）。
本次改进采用通过液体虹吸的原理，消除铁质盐水泵，将溶盐池内经过沉淀过滤的盐液，吸入室内盐桶，并能很好的控制盐液量，达到既满足软水处理要求，又不浪费盐液。
2.4 改造后的优点
1）最大程度上消除交换树脂铁离子中毒的几率。2）减少树脂中毒发生的现象，保障软化水水质合格。
2.5 投资预算
盐池环氧树脂内防9000元。 管线、管件更换2000元。总成本：9000+2000=11000元。
3 提高交换器处理能力
3.1 现状
锅炉软化水交换器系统采用弗莱克9500型软化水控制器。属于用流量控制型，原水由清水增压泵出口通过控制器进入交换器与其中的树脂接触置换出原水中的钙、镁离子达到原水软化的目的，合格的软化水进入软水罐储存；交换后的树脂由饱和盐水进行再生以恢复其交换能力。我们对2012年交换器处理现状进行了分析调查，可以看出，在水流速、锅炉蒸发量等参数不变的情况下，锅炉交换器处理能力在春夏季较高平均为40方，冬季时交换器处理能力下降为30 方。根据我站锅炉生产实际情况要求，交换器处理能力不小于35方，数据表明交换器处理能力和受温度影响较大，春夏季正常，冬季处理能力达不到生产要求。
3.2 改造方案
通过查阅资料，当交换器温度在20-45℃范围内，树脂活跃度最好。超过80℃度的水温会因温度过高导致离子交换树脂产生膨胀炸裂现象。因此我们提出改造，方案如下1）提高原水温度：在采暖炉内加设盘管，将原水引入采暖炉，冬季使用采暖水作为热源进行加温，为了安全起见，将原水加热控制在60℃以下，最好控制在25～45℃。根据温度表显示，通过连通阀控制水量来调节原水温度。
流程图如（图2、3）：
2）提高盐水温度。溶盐池内增加铝塑管伴热线，提高盐水温度。改造后流程图如下：
3.3 改造后的优点
1）提高交换器处理能力，减少树脂再生次数，减少耗盐量。2）盐水温度提高消除表层低浓度盐水冬季结冰现象发生，保证盐水用量。3）温度升高后，提升软化水入炉温度，减少耗油量。
3.4 投资预算
盘管及附件价格：（为了减少铁质形成，盘管采用不锈钢材质）3000元；铝塑管价格：600元；人工费：500元；总造价：3000+600+500=4100元
3.5 效益分析
改造前，冬季（11月-2月）4个月内处理能力下降，再生次数由正常平均45次/月增加为平均72次/月，再生一次耗水10方左右，耗盐150kg。（盐300元/T，水4.8元/方）经济效益=（72-45）*4*（10*4.8+300*150/1000）=10044元
4 总结
本次锅炉水处理设备的优化方案，本着安全平稳、节能降耗为目的，从实际出发进行了改进。软化水系统的两项改造可以有效提升软化水处理能力，降低树脂中毒几率，即达到了节能降耗的目的，又提升锅炉运行效率保证了锅炉运行的安全平稳。
参考文献
[1] 涂玉琴？《浅谈工业锅炉水处理技术》《中国高新技术企业》2012年01期.