锅炉给水水质对壳牌煤气化的影响

周贵龙

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

当前，壳牌煤气化装置已经使企业达到长周期稳定生产的水平，但是在实际生产过程中，锅炉的给水水质是影响壳牌煤气化稳定运行的重要因素，研究给水水质对壳牌煤气化的影响，并准确评价水质以加强给水水质管理，避免因水质不达标而对壳牌煤气化带来不良的影响。

1 壳牌煤气化锅炉给水处理

壳牌煤气化锅炉的给水处理方法主要包括炉外化学处理和炉内加药处理两种。

1.1 炉外化学处理

当进行壳牌煤气化锅炉补给水时，必须要对水源进行炉外化学处理，即预处理。在此阶段要通过对补给水进行软化、除碱或者除盐，让其水质能够达到壳牌煤气化锅炉的用水要求。但在实际工作当中，此处理已经在水处理工段完成。

1.2 炉内加药处理

在将水源加入到锅炉内以后，必须要依据水质的实际情况，通过向水内投放一定量的药剂来确保水质可以达到气化炉要求的各项指标要求。锅炉上使用的最早的水处理办法是炉内水处理，在现代的水处理过程中一般采用向水中加入适量药剂，通过药剂与结构物产生的化学反应，来降低沉淀物的数量，或者形成少量的水渣随汽包排污排掉，进而预防、减少供给水结垢，避免对锅炉的腐蚀。此外，通过在水内加入一定量的特殊药剂，也能够达到防腐和消沫的目的。实际上，炉内水处理是对炉外水处理方法的补充，也是壳牌煤气化锅炉十分重要的一种水处理方法。

炉内加药处理办法具有其优势和不足，其优势为资金需求少、简单易操作、对专业设备和人员的要求低、能够适用于各种水质且对水质没有太高要求，其不足是汽包排污量大、损失大量热力、缺乏稳定的防止结垢效果且无法完全防止结垢，此外在进行加药处理时往往会产生大量的沉淀物，这些沉淀物如果不能够有效排除就很可能会导致二次水垢的出现[1]。

壳牌气化炉的炉内水处理方法采用的是磷酸盐处理办法，一般包括以下三种。

第一，常量磷酸盐处理。此方法适合于补给水为软水的气化炉，采用一种名为磷酸三钠的白色晶状体颗粒通过反应达到防垢和防腐的目的。一方面，因为炉水温度和PH值都很高，加入磷酸盐会产生水渣容易排出。此外，还可以减少水中钙镁离子的数量，从而减少硫酸钙和水垢的形成，达到防垢的目的。另一方面，磷酸盐通过反应能够在气化炉金属壁上形成一层磷盐酸的保护膜，达到防腐的效果。第二，低磷酸盐处理。对于一些参数比较高的汽包气化炉，因为补给水本身水质比较好，水中的钙、镁、硅酸离子本身含量就比较少，需要减少磷酸盐的使用量，应采用低磷酸盐处理法。第三，磷酸盐-PH控制法。针对那些补给水为脱盐水且为高压、超高压的气化炉，不仅要控制磷酸盐的使用量，还要通过控制PH值来实现防垢和防腐的目的。

1.3 加药方法

第一，剪短加药，也就是在间隔一定时间段后加一次药的办法，此方法对设备要求较低，但是会导致水中的含药量会随着时间不断发生变化，在加药之前水中的盐、碱的含量和PH值都会很低，而加完药之后会迅速增高。第二，连续加药，这是一种先将磷酸盐溶解成一定浓度的液体，然后使用计量泵不断加入水中的加药方法，此方法可以通过改变药液的浓度来控制水中的药量[3]。

2 锅炉给水的主要评价指标

2.1 硬度

对于锅炉供给水要严控控制水的硬度，一方面主要是为了减少水中的钙、镁含量，从而减少锅炉内出现水垢，另一方面是为了减少磷酸盐药量，此外还能够减少水中的水渣，减少锅炉的排污量，从而提升锅炉的热效率。通常情况下水的硬度不能高于2.0 μmol/L。

2.2 油含量

如果供给水中含有油，当水进入锅炉内后会对锅炉产生很大危害，比如，油质会在高温条件下形成一种附着物，降低锅炉的热交换能力，产生不安全因素。油质会在水面形成水渣并导致泡沫的出现，从而恶化蒸汽的品质。此外，如果含油的蒸汽进入过热器中也会附着在过热器中，造成一定程度的损害。因此，必须要对水中的油含量进行有效控制。

2.3 溶解氧

严格控制供水中的溶解氧是为了避免对锅炉的氧腐蚀，防止腐蚀产物进入到炉水中损害锅炉的安全运行，并对除氧器的除氧效果进行有效监督。

2.4 pH值

严格控制供水的pH值是避免腐蚀给水系统的必然要求。pH值应当稳定在一定的范围内，既不可过高，也不可过低。如果pH过低则会腐蚀钢材，但是如果为了提升pH值，在水中加入大量的碱性物则会给锅炉带来其他不利影响，所以水的pH值也不可过高。

2.5 全铁和全铜

控制供水的全铁和全铜含量是为了减少锅炉内铁垢和铜垢的产生，同时，为了更好地判断锅炉热力系统的腐蚀情况必须及时对锅炉的补给水进行全铁、全铜含量的检查。

2.6 含盐量和含硅量

严格控制供水的含盐量和含硅量是为了保障锅炉蒸汽的品质，并减少锅炉排污量使其达到规定标准。此外，应该根据锅炉的参数、运行状况等来确定供水的含盐量和含硅量的控制值，保障其符合锅炉的实际要求，确保锅炉正常运行。

3 锅炉给水水质对壳牌煤气化的影响

由于给水这一过程是一个周期性较长的过程，水质在运行过程中对于壳牌煤气化有着较大的影响。据不完全统计，冷壁的损坏大部分与水质有关。

3.1 形成水垢

在热通量比较大的情况下，往往需要更好的水质。而壳牌煤气化工艺气化炉产生的热通量往往较高，这也就需要较好的水质。较好的水质有利于形成稳定的防腐蚀膜，而较差的水质往往会形成沉淀物，如附着在金属壁上的水垢及漂浮在水中的水渣。由于水垢的附着，会减少热通量的流转。一方面减少了热量的流转效率，另一方面附着的水垢容易造成金属的破裂变形，更危及人们的安全。悬浮的水渣会堵塞过滤网，导致内外气压不稳，使设备停运。

3.2 腐蚀金属

此外，较差的水质，还会对金属有腐蚀作用，导致金属变质。金属的腐蚀主要有两种，一种是氧腐蚀，一种是酸腐蚀。氧腐蚀是因为水溶液pH值降低，这也就提高了氯离子浓度，加快了铁的阳极反应，从而形成坑坑洼洼的腐蚀蛀点。此时形成的铁离子会不断扩散，遇到溶液中的氢离子和氧气时，会在蛀点上形成不规律的鼓包。酸腐蚀主要是由于水汽中融入的部分二氧化碳及冷凝水中所带入的酸性物质。这种酸性物质的引入，会使得水溶液pH值进一步降低。在温度适宜的情况下，二氧化碳会在溶液中腐蚀碳钢和低合金钢，且腐蚀产物溶解度较大，被循环的水带走后会出现设备大面积的损坏。

4 结语

锅炉给水水质状况对壳牌煤气化的安全稳定运行有着十分重要的影响。随着壳牌煤气化的普及和发展，相关专家学者在如何有效控制锅炉给水水质方面已经进行了大量的理论研究和生产实践，并取得了一定的成果。但是，因为水质的好坏对壳牌煤气化的稳定运行有着十分重要的影响，我们必须对供水水质加以高度重视，并采取有效措施确保水质的各项指标都符合评价标准，只有这样才能保证企业安全有效地生产，提升企业的经营效益。