成膜药剂在甲醇装置节能减排中应用

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摘要:为保障废热锅炉的正常运行，传统炉水处理工艺加入磷酸盐，并通过定排、连排，控制炉水达到一定的指标，存在排污量较大、热能损失较高的缺陷。通过论证分析，引入成膜多胺药剂对炉水进行处理。结果表明:采用成膜多胺药剂对炉水进行处理后，废热锅炉产汽率提升了1．8百分点，排污率降低了84．6%，节能减排效果显著。

关键词:废热锅炉;磷酸盐;成膜多胺药剂

近年来，随着我国经济的高速发展，资源利用与发展之间的矛盾日益突出，节能减排越来越受到国家和企业的重视［1］。甲醇生产企业作为传统的用水用能大户，普遍存在能源利用率低、水耗高的问题。甲醇生产过程中的余热大都采用废热锅炉进行回收，炉水的处理是废热锅炉稳定运行的关键。传统的炉水处理工艺是加入磷酸盐，并通过定排、连排，控制炉水水质达到一定的指标，以防止废热锅炉结垢、保证蒸汽品质、防止汽水共沸等［2］。但该工艺排污率一般在3%以上，存在排污量较大、热能损失较高的缺陷。

1余热废热锅炉运行现状

某公司甲醇装置现有废热锅炉4台，设计蒸发质量流量合计350t/h，具体参数见表1。甲醇2．5MPa废热锅炉(S15503)正常运行过程中为连排状态，排放质量流量约为6．5t/h，其余废热锅炉为定排，无连排。定排为8h排放1次，每次约10min。锅炉排污不仅仅是水的损失，还由于炉水含有大量的热量而造成能源的浪费。因此，锅炉排污量直接影响余热蒸汽回收的经济性。从环保的角度来说，还会对环境造成噪声污染和水污染［3］。锅炉排污的主要目的是控制炉水含盐量，以避免结垢和炉内腐蚀风险［4］。而炉水含盐量除了受到给水含盐量的影响外，还与炉内加药有关。传统的磷酸盐处理工艺增加了炉水含盐量，并由此导致炉水电导率指标的上升，是进一步降低锅炉排污率的重要障碍。

2采取的措施和应用效果

2．1采取的措施

为进一步做好节能节水工作，降低系统排污率，减少热量损失。2020年6月，经多次考察、论证，公司引进了南京某公司的“HELAMIN”无磷炉水处理新技术。为配合新型药剂的使用，公司新增了1套加药控制系统，确保加入量精准、合理。2020年8月开始在甲醇余热废热锅炉使用“HELAMIN”成膜多胺药剂。

2．2应用效果

“HELAMIN”成膜多胺药剂使用至今装置运行平稳，排污率显著下降，产汽量明显增加，炉水各项指标稳定。使用“HELAMIN”成膜多胺药剂前和使用2个月后炉水水质控制参数见表2。由表2可以看出:使用“HELAMIN”成膜多胺药剂前各废热锅炉电导率、pH和PO3－4质量浓度波动相对较大。其中，E15104炉水电导率、PO3－4质量浓度异常偏高，S15503、E15102和E15104炉水pH超出控制范围。使用“HELAMIN”成膜多胺药剂后，各废热锅炉电导率、pH和PO3－4质量浓度波动趋于平稳。E15104炉水电导率由296～662μS/cm降至20～30μS/cm;PO3－4质量浓度由37～86mg/L降至0．03～3．00mg/L。S15503、E15102和E15104炉水pH达到9．0～9．7。各废热锅炉电导率、pH的稳定有利于降低废热锅炉结垢风险，提高废热锅炉的稳定性。此外，PO3－4质量浓度的降低，有效减少了污水处理装置磷元素的处理压力。随着后期药剂的持续加入和装置的连续运行，废热锅炉内的PO3－4还会不断地排出，直至最后质量浓度趋于0。虽然现有系统汽侧积盐现象改善很多，但根据指标显示，汽侧沉积物仍在置换过程中。使用“HELAMIN”成膜多胺药剂前后余热废热锅炉排污率见表3。排污率是评价锅炉水药剂性能的关键性指标。在使用“HELAMIN”成膜多胺药剂后调试阶段，通过逐步关小S15503排污阀，连排排污率逐步下降;按照少量多次原则，逐步提高废热锅炉E15102、E15103、E15104定排周期，在每次排放时间不变的情况下，由原来的8h1次降至7d1次。从表3可以看出:使用“HELAMIN”成膜多胺药剂后，废热锅炉产汽率由96．7%提高至98．5%，提升了1．8百分点;排污率由2．02%降至0．31%，降低了84．6%。分析原因为:(1)“HELAMIN”成膜多胺药剂能够提高余热锅炉换热能力。该药剂由全挥发性有机物组成，其投加不会增加水中总溶解固形物(TDS)含量，不影响炉水电导率。因此与传统磷酸盐处理工况相比，即使维持相同的电导率，炉水的浓缩倍数也远远高于前者，这意味着应用该药剂时锅炉排污率更低，从而大大降低锅炉排污率，节水的同时节约热能，提高锅炉热效率。(2)该药剂能够将炉内本已存在的沉积/垢层逐步清除，并形成稳定的20～50μm的保护膜，因清垢护壁成膜后其各部件受热均匀，从而提高系统热效率。

3经济效益

按照甲醇装置年运行330d，除盐水成本为10元/t计算，原锅炉补除盐水质量流量约为264万t/a，则使用“HELAMIN”成膜多胺药剂后，全年节省除盐水费用45．14万元;蒸汽按照100元/t计算，则全年多产蒸汽效益约475．2万元。调试期使用药剂相对较多，后期用量逐步下降，按照年增加费用60万元计算，则年产生效益为460．34万元。

4结语

成膜多胺药剂的成功应用，不仅使炉水各项指标更加稳定，同时大幅度减少了热量损失，节省了除盐水，提高了蒸汽产量，取得了良好的经济效益。该技术彻底解决了传统水处理技术的不足，33实现了锅炉水系统安全高效、节能减排的目标，节能潜力巨大，具有良好的推广价值。

参考文献

［1］韩秋月，沈红新，王仲贤．新型锅炉水处理技术在炼油厂锅炉系统中的应用［J］．水电技术，2011(15):499-501．

［2］陆慷，刘敏．HELAMIN多胺成膜技术的实际应用［J］．企业技术开发(下半月)，2016，35(15):53-55．

［3］郑轩．HELAMIN多胺成膜技术在水垢和腐蚀预防上的应用研究［J］．化工管理，2014(20):143．

［4］张伟．工业锅炉节能减排应用技术［M］．北京:化学工业出版社，2009．

作者:蔡可庆 冯玉祥 单位:江苏索普化工股份有限公司