锅炉压力等级怎么分?不同压力的锅炉设备要用什么水处理设备?
很多工厂都有锅炉,但真正做锅炉水处理的人会发现,锅炉虽然都是烧水产汽,不同压力等级的锅炉,对进水水质的要求却并不一样。
有些工厂使用一台普通蒸汽锅炉,做好软化水处理基本就能满足要求;而到了大型电站锅炉,单纯的软化水已经远远不够,需要进一步制取除盐水甚至更高纯度的水。
所以,锅炉选择水处理设备,不能只看“几吨锅炉”,锅炉的额定蒸汽压力同样是确定水处理方案的重要依据。
锅炉压力等级是怎么划分的?
工程行业里,经常会按照蒸汽压力把锅炉分为低压、中压、高压等几个等级。
传统分类中,低压锅炉,通常额定蒸汽压力小于2.5MPa,
中压锅炉2.5-6.0MPa,通常压力在3.8MPa左右;
再往上则有次高压、高压、超高压、亚临界、超临界等,额定蒸汽压力9.8-13.0MPa,这类多用于大型电站火力发电机组。
需要注意的是,现在国家对锅炉设备级别有专门的《锅炉安全技术规程》进行划分。按照TSG 11-2020,3.8MPa以上的锅炉属于A级锅炉,其中中压为3.8~5.3MPa,次高压为5.3~9.8MPa,高压为9.8~13.7MPa,超高压为13.7~16.7MPa,亚临界为16.7~22.1MPa,超临界为22.1MPa及以上。
对于普通工厂来说,最常见的还是压力较低的工业蒸汽锅炉。
不同压力等级,水处理设备及处理工艺也需要跟着变化。
低压工业锅炉:软化水通常是最经济的方案
大部分食品厂、洗涤厂、化工厂、酒店以及其他工业企业使用的锅炉,压力并没有达到大型电站锅炉的水平。
这类锅炉的水处理,很多项目主要解决的就是补充水的硬度问题。
GB/T 1576-2018《工业锅炉水质》目前仍是现行标准,适用范围为额定出口蒸汽压力小于3.8MPa的固定式蒸汽锅炉、汽水两用锅炉和热水锅炉。对于采用锅外化学水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉,给水硬度需要控制在相应标准限值内,其中压力较低的常见工业锅炉给水硬度可控制到≤0.03mmol/L。
对于这类以控制硬度为主要目标的项目,采用钠离子交换软化设备通常是比较经济的选择。
原水经过软化以后,降低钙、镁离子进入锅炉,可以减少锅炉受热面结垢。
实际工程中,并不是锅炉就一定要上RO。
如果原水主要问题就是硬度较高,而且锅炉运行要求通过软化水即可满足,那么直接配置软化水设备,投资和运行成本都更加合理。
皓泉水处理深耕水处理行业多年,积累了丰富的低压锅炉软化水设备项目经验,服务过诸多不同行业的客户。例如:香格里拉月光城英迪格酒店60T/H全自动软水设备项目、云南烟叶复烤有限责任公司师宗复烤厂16T/H软水设备项目、云南罗平锌电股份有限公司25m³/h、40m³/h软水处理设备项目、玉溪仙福钢铁集团多套不同规格软水设备项目,以及曲靖众一合成化工有限公司40T/H全自动软化水设备项目等(列举部分案例)。
这也是普通工业锅炉项目中,软化水设备应用比较广泛的原因。
中压锅炉:水质要求开始明显提高
当锅炉压力继续提高以后,对水中的硬度、电导率、二氧化硅等指标要求也会更加严格。
这里需要特别说明,3.8MPa以上的中压、高压锅炉,不能继续简单套用GB/T 1576-2018作为全部水质依据。大型电站锅炉及蒸汽动力设备通常需要参考现行的GB/T 12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》。该标准目前仍为现行标准,并专门规定了锅炉给水、锅水、蒸汽以及凝结水等水汽质量要求。
到了这一压力范围,仅仅把钙、镁离子去掉已经不够了。
工程上通常会根据原水水质和锅炉具体要求,采用反渗透RO+混床、EDI,或者阳离子交换+脱碳+阴离子交换等工艺制取除盐水。
皓泉水处理在中、高压锅炉水处理设备项目方面积累了丰富经验,服务客户涵盖钛业、铅业、冶金建材等诸多行业。例如,云南大互通钛业有限公司120m³/h×2脱盐水设备项目、云南沙甸铅业60m³/h脱盐水系统项目,以及云南省弥勒市冶金建材有限责任公司40T/H软化除碱设备项目等大型脱盐水工程项目。
这类锅炉最终目标不再只是“软化水”,而是进一步降低水中的各种溶解性盐分,锅炉补充水需要纯水/脱盐水。
也就是说:低压锅炉主要控制硬度,中高压锅炉则开始全面控制水质。
这也是为什么有些工厂看到别人同样是锅炉,水处理配置却完全不一样。
高压及以上锅炉:需要更高纯度的水
再往上的高压、超高压、亚临界以及超临界锅炉,主要出现在大型电力和能源项目中,常规工厂几乎不会配备此类锅炉设备。
随着蒸汽压力和温度进一步提高,锅炉水汽系统对水质的要求也越来越严格。
以电站锅炉相关标准为例,锅炉给水不仅需要严格控制硬度,还需要控制氢电导率、二氧化硅、溶解氧等多个指标。GB/T 12145-2016针对不同蒸汽压力等级,对锅炉给水及凝结水等水质提出了相应要求。
因此,这类锅炉的水处理系统通常不会再采用单纯的软化设备。
通常采取这样处理:一级RO → 中间水箱 → 二级RO → 混床或EDI → 高速混床精处理
根据项目要求,还可能配置凝结水精处理等系统。
处理出来的已经不是普通意义上的“软水”及“普通纯水”,而是除盐水、高纯水甚至满足更高要求的锅炉给水。
对于普通工厂来说,这类锅炉并不常见,高压锅炉水处理运行成本也很高。因此水处理工程中接触最多的仍然是低压工业锅炉。
锅炉补给水为什么不能直接使用原水?
其实把上面的内容总结起来,就能理解一个最基本的问题:无论什么类型的锅炉,锅炉补给水不能简单地直接使用未经处理的原水。
原水中的钙、镁等离子进入锅炉以后,经过加热和浓缩,很容易形成水垢。
对于普通工业锅炉,至少需要根据锅炉压力和水质要求进行软化等处理;压力越高,对水中硬度、盐分、电导率、二氧化硅等指标的要求也越严格,对应的水处理工艺就会逐步从软化 → 除盐 → 高纯度水处理升级。
所以,在设计锅炉水处理系统时,不能简单问一句“锅炉需要多大的软水设备”。
真正需要先了解的是:锅炉是什么类型?额定蒸汽压力是多少?每天用水量多少?原水水质怎么样?最终需要达到什么样的给水水质?
这些条件确定以后,才能判断到底采用软化设备、反渗透,还是更深度的除盐和精处理系统。
这也是水处理工程中比较实际的一点:不是锅炉越大,设备就一定越复杂;而是锅炉压力、水质和用水要求不同,水处理方案也会跟着变化。
本文仅代表皓泉水处理的技术观点,欢迎各界工程师交流探讨。若文中分析有不足之处,也欢迎指正,共同交流水处理工程中的实际问题。
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