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摘要：锅炉水处理是保证锅炉安全、经济运行的重要环节，同时锅炉对水质的要求较高。因此，需配有专门的水处理装置来进行给水除硬、除氧。如果水质不达标，可能导致能量损失、受热面损坏、降低锅炉出力等。
关键词：排污率；锅炉；水质
1 锅炉水质试验分析
本文主要通过锅炉进出质量衡算和物料衡算，水进入锅炉后分为三路，一路变为蒸汽出锅炉，一路从连排出口出锅炉，另外一路从定排出口出锅炉。
整个锅炉理论计算的建模中假定蒸汽不会带走水中的任何其他成分，只含有100%水的纯净物以及其他气体；其次忽略锅炉水中成分随着水的深度变化的情况，假定每一处的水中所含有的化合物浓度一致，也就是加入给水中的物质会经过一定的浓缩后从连排以及定排中被排出。
1.1 碱度
采用2～3滴酚酞（10 g/L）作为指示剂，用0.1 mol/L的硫酸标准溶液滴定至恰好无色。再加入2滴甲基橙指示剂，继续用硫酸标准溶液滴定至橘红色为止。采用《水和废水监测分析方法》计算分析。
1.2 氯根
采用2～3滴酚酞（10 g/L）作为指示剂，用硫酸溶液滴定至无色。再加入1 mL铬酸钾指示剂，用硝酸银标准溶液滴定至橙色为止。
1.3 硬度
采用2滴铬黑T作为指示剂，加3 mL氨-氯化铵缓冲溶液，用EDTA溶液（0.01 mol/L）滴定至蓝色即为终点。
2 结果讨论和分析
2.1 试验结果
本文采用白班化验的A线水质数据以及白天A线总给水量和总蒸汽量。其中锅炉进水氯根浓度为42.54 mg/L，硬度为0.04 mmol/L，酚酞碱度未检出，全碱度为1.2 mmol/L；锅炉出水氯根为1 152 mg/L，硬度为0.06 mmol/L，酚酞碱度为15.9 mmol/L，全碱度为19 mmol/L；阻垢剂pH值为12，硬度为1.16 mmol/L，氯根为241.06 mmol/L，酚酞碱度为590.6 mmol/L，全碱度为1 189.1 mmol/L。水的硬度为1.38 mmol/L。另外A线锅炉给水量为91 t，蒸汽量为88 t，排污量为3 t。
根据计算得到的情况可知，锅炉水中的碳酸根与碳酸氢根量少，碱度主要由氢氧根决定。根据国家GB 1576—2018工业锅炉水质标准可知锅炉压力≤1 MPa的碱度为4～26 mmol/L，pH值为7～10.5。因此，目前的碱度情况符合锅炉水质要求，但是pH值有比较明显的超标。
2.2 锅炉排污率对锅炉水质的影响
一般情况下，锅炉进水与排污量比值平均在20倍左右，也就是排污量为锅炉给水量的5%左右，在这种情况下能够使得锅炉水中的碱度、pH值等指标在标准范围内。而根据所取数据可知，目前锅炉进水与排污量比值为29倍，也就是排污量为锅炉给水量的3.29%。因此根据前面各水质化验的计算方式来模拟不同锅炉进水与排污量比值的情况下，对于水质变化的影响，从中找出比较适合的锅炉进水与排污量。并且计算整个锅炉要维持目前的水质标准需加入的阻垢剂的量，以及所需改变的给水量以及排污量。
根据所取数据可知，为使得锅炉给水量与排污量的比值恢复至20倍，蒸汽量为176 t/d，则给水量应为185.3 t/d，排污量为9.3 t/d。
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图1 锅炉给水和排污量的比值与氯离子浓度之间的关系
根据化验数据可知，进水氯根为42.54 mg/L，出水氯根为1 152 mg/L。氯根主要来源于自来水以及软水处理器中，因此，氯根的上升主要是浓缩带来的。阻垢剂中含有241.06 mg/L氯根，但是由于25 kg阻垢剂用于360 t左右的给水，因此，锅炉给水中的氯根增加幅度可忽略不计，氯根的增大主要由锅炉给水浓缩所产生。如图1所示，锅炉给水中的氯根浓度为42.56 mg/L，则锅炉出水的氯根浓度变为851.12 mg/L。
溶解性固体与氯根有关，根据化验数据可对锅炉水的溶解性固体进行理论计算，因此，采用氯根浓度作为溶解性固体的浓度进行计算和讨论。计算结果如下，其中计算得RG钠=77.96 mg/L；RG钠减=4.98 mg/L；RG外=72.98 mg/L；RG终=1 975.69 mg/L。根据国家《工业锅炉水质标准》（GB 1576—2001）可知，锅炉压力≤1 MPa的溶解性固体浓度应小于4 000 mg/L，因此，目前锅炉中的溶解性固体浓度符合水质要求。但是由于模拟时采用氯根的浓度作为溶解性固体的浓度，虽然溶解性固体的浓度与氯根浓度具有一个常数的比值，但是氯根并不能完全代表溶解性固体。一旦溶解性固体与氯根浓度的比值大于2.02，则理论计算的溶解性固体就将超过4 000 mg/L的国标标准。
因此，可以采用另外一种计算方法，根据现场分析，可发现溶解性固体进入锅炉前的处理变化没有任何改变，所以进入锅炉后只受到水浓缩导致的浓度变化影响。因此，如图3所示，当锅炉给水与排污量的比值为20倍时，溶解性固体浓度变为1 459.6 mg/L。而根据计算得出的数据，溶解性固体现实运行过程中很有可能处于超国标的范围。因此，将锅炉给水与排污的比值调整到20倍，有助于保证溶解性固体不超过4 000 mg/L，能有效防止溶解性固体超标导致的汽液共腾现象，保证蒸汽品质。
同理碱度也主要受到两方面影响，一方面受到锅炉给水的碱度影响，另一方面受到锅炉水浓缩的影响。由于要将锅炉给水与排污量的比值改变为20倍，锅炉给水量由182 t/d变为185.3 t/d。为保证锅炉进水水质无变化，则应相应增加阻垢剂的剂量。但是无法分析阻垢成分是否能够达到要求，因此，无法判断降低阻垢剂的加药量是否会使得锅炉结垢。
另一方面锅炉水浓缩比降低后，则会使得碱度指标继续减小，碳酸根由3.07 mmol/L降低至2.07 mmol/L，碳酸氢根由0.05 mmol/L降低至0.035 mmol/L。而pH值也会随着锅炉水浓缩比的降低而减小，使得水的酸碱程度达到12以内，因此，会使得碱度进一步符合国标数值。
分析锅炉进水与排污量的比值改变至20倍后对于氯根、溶解性固体、碱度的影响可知，这样的改变可以提高锅炉的水质，保证蒸汽的品质。而唯一的不足在于降低比值以后，所需的锅炉给水和排污量增加了3.3 t/d，阻垢剂也需要增加一定的比例，不过增加的比例可忽略不计。因此，推荐改变锅炉给水与排污量的比值变为20倍，现场应该加大锅炉给水和排污量从而使得水质指标符合国家标准。
3 结论
本文主要从理论层次分析了锅炉水质的情况，根据目前锅炉水质存在的主要问题，提出通过加大排污量的方法来加以调整。但是锅炉排污不能太大，否则会浪费水和能力。因此，一般调整至能够稳定运行的锅炉水质即可，根据对于不同的锅炉给水量与排污量的比值分析，发现当锅炉给水量与排污量的比值恢复至20倍时，能够更加有利于锅炉水的水质指标符合国家相关标准，保证锅炉的安全生产。
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