工業(yè)鍋爐節(jié)能節(jié)水近零排放成套技術(通用)

鍋爐節(jié)能節(jié)水近零排放成套技術

北京朗智通成環(huán)境科技發(fā)展有限公司

一、項目概述及相關背景二、項目介紹三、成果的推廣及應用案例四、總結一、項目概述及相關背景二、項目介紹三、成果的推廣及應用案例四、總結鍋爐節(jié)能節(jié)水近零排放成套技術由北京化工大學魏剛教授主持研發(fā)，該技術于2007年獲得國家技術發(fā)明獎二等獎，2009年被國家科技部列入863計劃立項支持，作為第一批節(jié)能減排項目在全國范圍內(nèi)推廣應用。

鍋爐節(jié)能節(jié)水近零排放成套技術是一套接近零排污工況下的鍋爐運行技術，解決了鍋爐零排污工況下的系統(tǒng)平衡問題、水中固形物分離問題、腐蝕結垢問題、凝結水系統(tǒng)防腐等問題，實現(xiàn)了鍋爐在零排污工況下的安全、經(jīng)濟運行。

鍋爐節(jié)能節(jié)水近零排放成套技術適用于≦3.82MPa的蒸汽鍋爐，具有安全、節(jié)能、節(jié)水以及環(huán)境友好等特點。成功改造的企事業(yè)單位，經(jīng)環(huán)保部門驗收后可得到20%總改造費用的國家補貼。項目概述及相關背景北京化工大學博導魏剛教授項目概述及相關背景1986年被授予國家級有突出貢獻專家1991年享受政府特殊津貼2005年被授予中國防腐蝕大師國家發(fā)明獎三等獎3項國家技術發(fā)明獎二等獎1項國家優(yōu)秀新產(chǎn)品獎1項國家發(fā)明專利授權16項國家圖書獎一等獎1項已發(fā)表學術論文130余篇，專業(yè)著作8部技術發(fā)明人中國腐蝕與防護協(xié)會技術委員會副主任，中國鍋爐水處理協(xié)會技術委員會委員，國內(nèi)化學清洗行業(yè)奠基人

“六五”計劃開始，魏剛教授帶領研發(fā)團隊研究工業(yè)設備、特種壓力容器的清洗技術、緩蝕技術，逐步開創(chuàng)了中國工業(yè)設備化學清洗技術、工業(yè)鍋爐停用保養(yǎng)技術、鍋爐運行防腐阻垢技術，“十五”、“十一五”期間，開發(fā)出了鍋爐節(jié)能節(jié)水近零排放成套技術，對提升行業(yè)技術水平具有重要意義。

魏剛教授曾負責和完成國家級科技項目16項，研發(fā)的各項技術多次填補國內(nèi)外相關行業(yè)技術空白，某些技術已推廣到美國、日本、新加坡等國家。例如，魏剛教授研究的多用途酸洗緩蝕劑LAN-826為中國藍星的支撐技術。

項目概述及相關背景項目概述及相關背景項目獲獎證書科技部立項文件國家發(fā)改委已于最近將本項目入選《工業(yè)節(jié)水支撐技術》。自2003年起至今已成功改造上百套鍋爐系統(tǒng)，為廣大企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益及節(jié)省了大量資源以本技術為藍本的新的國家標準已公告，標準號GB/T29052，將于2013年7月1日實施以本成果為基礎的新的行業(yè)試行標準（GH001-2005）。新的國家標準已出臺，標準號GB/T29052-2012項目概述及相關背景國家標準2012年12月31日，以此技術為藍本的國家標準GB/T29052-2012《工業(yè)蒸汽鍋爐節(jié)水降耗技術導則》頒布，且于2013年7月1日實施。由全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會公布，公告號：2013年第41號。項目概述及相關背景

2010年8月11日“第十屆全國清洗行業(yè)技術進步與清潔產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”會議2011年3月9日，“十一五”國家重大科技成果發(fā)布及推介會節(jié)能減排專場推介會2010年5月18日，國家質檢總局、中國特檢院、中國鍋爐水處理協(xié)會在京召開本技術推薦會2012年2月23日，“中壓鍋爐節(jié)水及廢水近零排放成套技術開發(fā)”成果鑒定會2012年2月24日，“中壓鍋爐節(jié)水及廢水近零排放成套技術開發(fā)”成果推介會國家科技部高新司劉久貴副司長、河北省科技廳連小勇副廳長、河北省環(huán)保廳、發(fā)改委等領導出席二、項目技術介紹一、項目概述及相關背景三、成果的推廣及應用案例四、總結現(xiàn)有低壓鍋爐傳統(tǒng)運行工藝項目技術介紹軟化防結垢除氧防腐蝕排污保證水質和工況1.軟化器：鈉離子交換法：去除致垢離子、防止鍋爐結垢

系統(tǒng)需加入軟化設備，在運行中需要大量耗水來清洗該設備，并且由于現(xiàn)有技術所限，所耗廢水無法回收，造成浪費2.除氧器：去除溶解氧、防止鍋爐腐蝕

在過程中需消耗大量新鮮蒸汽，造成能源和水的浪費3.連續(xù)排污、定期排污：保證鍋爐水質和工況

在鍋爐運行中為了保證鍋爐水質和工況，需要向系統(tǒng)外排放污水來保持爐內(nèi)水質各項指標合格，但由于現(xiàn)有技術所限，所耗廢水無法回收，造成很大浪費4.凝結水回收不良

（1）未處理直接回收進鍋爐，水中含有大量鐵離子，呈紅色

（2）直接排放，浪費大量熱能和水，并會使土地咸化（2）低壓鍋爐傳統(tǒng)運行工藝所存在問題項目技術介紹項目技術介紹總體思路能否不用軟化和本體排污除去水中的固形物？能否不除氧而保證鍋爐安全？能否不補水或少補水，使定量的水在系統(tǒng)中循環(huán)使用？項目技術介紹低壓鍋爐近零排放運行工藝

一、爐水自動取樣監(jiān)測及控制加藥系統(tǒng)1.氧化性水工況及其防腐阻垢技術2.抑制傳熱面偏離核態(tài)沸騰技術二、鍋爐系統(tǒng)平衡裝置3.固形物分離和新的系統(tǒng)平衡技術三、凝結水自動取樣監(jiān)測及控制加藥系統(tǒng)4.超分子緩蝕劑法防腐蝕技術5.納米膜法凝結水系統(tǒng)防腐蝕技術四、節(jié)能減排中央控制系統(tǒng)集工業(yè)控制計算機、組態(tài)軟件、PLC于一體的鍋爐節(jié)能節(jié)水近零排放自動監(jiān)控系統(tǒng)四大模塊，五個專利技術項目技術介紹項目技術介紹一.新型防腐阻垢劑與鍋爐水質自動監(jiān)測控制系統(tǒng)項目技術介紹氧化性水新型防腐阻垢劑項目技術介紹形成鈍化膜，防止鍋爐鋼腐蝕具有優(yōu)異的螯合作用及分散作用，結垢離子會形成肉眼看不到的微粒均勻分散在水中，不會在爐壁沉積結垢新型防腐阻垢劑與鍋爐水質自動監(jiān)測控制系統(tǒng)的作用由于系統(tǒng)去掉除氧器，鍋爐內(nèi)變?yōu)檠趸运r，從腐蝕與防腐化學原理出發(fā)，發(fā)明了一種防腐阻垢劑。它能使鍋爐鋼在該劑與溶解氧雙重作用下處于鈍化狀態(tài)，在鍋爐管內(nèi)壁形成一層保護膜，將鍋爐鋼表面保護起來。保證鍋爐在不除氧的情況下，不會出現(xiàn)腐蝕問題。它不揮發(fā)，不會發(fā)生堿隱藏，多種單體的協(xié)同效應還具有高效阻垢作用。而且可以用作停爐保護，且不必排空爐水為充分發(fā)揮藥劑的作用，采用本成果的鍋水水質監(jiān)測控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由取樣檢測單元、中央控制單元、投藥執(zhí)行單元及水質控制執(zhí)行單元等組成，其主要功能是：①鍋水中溶解固形物總量和堿度的監(jiān)測和自動控制。②鍋水中防腐阻垢劑的監(jiān)測和自動投加控制。③監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示。④系統(tǒng)的自動保護和報警。⑤通訊。項目技術介紹項目技術介紹二、鍋爐系統(tǒng)平衡裝置低壓鍋爐系統(tǒng)平衡裝置中壓鍋爐系統(tǒng)平衡裝置鍋爐爐水鍋爐燃燒系統(tǒng)爐渣處理水

汽固三相平衡裝置（分離固、液、汽三態(tài)）返回系統(tǒng)液項目技術介紹

鍋爐系統(tǒng)平衡裝置的作用鍋爐系統(tǒng)平衡裝置用于高溫排污水回收采用最新的系統(tǒng)平衡技術，通過增加平衡裝置，將鍋爐本體排污熱和排污水回收利用。平衡裝置是本技術的重要組成部分，它根據(jù)化工相平衡原理，可以很好的實現(xiàn)水、汽、固三相的平衡，實現(xiàn)排污水的水汽熱量回收，克服了大量廢水的排放，同時保證鍋水溶解固形物、堿度指標符合國家標準。所排出的固體廢料進入鍋爐的燃燒系統(tǒng)形成爐渣，從而實現(xiàn)近零排放。項目技術介紹三、超分子緩蝕劑、凝結水自動監(jiān)控系統(tǒng)及回收裝置凝結水自動監(jiān)測控制系統(tǒng)凝結水回收裝置項目技術介紹凝結水（含大量鐵離子）凝結水回收裝置凝結水自動監(jiān)控系統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)蒸汽直接排放浪費大量水和熱，并污染環(huán)境凝結水回收裝置超分子緩蝕劑蒸汽凝結水（不含鐵離子）鍋爐系統(tǒng)項目技術介紹超分子緩蝕劑、凝結水自動監(jiān)控系統(tǒng)及回收裝置的作用用于高溫凝結水回收和鍋爐鐵沉積隱患的消除利用超分子化學原理，提出超分子緩蝕劑新理念，據(jù)此發(fā)明了超分子緩蝕劑。利用分子間的結構互補和分子識別關系，使緩蝕劑分子以適宜的速度揮發(fā)并均勻地擴散、吸附在金屬表面使鋼處于鈍化狀態(tài)。從源頭上杜絕腐蝕的產(chǎn)生，消除鐵離子來源，保證凝結水品質，直接回收凝結水。在成膜的初始過程中，超分子緩蝕劑的消耗量較大。在保護膜形成以后，還需要一定的藥劑量對保護膜進行維護。藥劑投加的量過大，會造成浪費；藥劑投加量不足，保護膜得不到正常維護而被損壞，會影響管道的防腐保護效果。為此，采用凝結水水質監(jiān)測控制系統(tǒng)。項目技術介紹中央自動控制系統(tǒng)四、鍋爐中央自動控制系統(tǒng)項目技術介紹

設備運行出現(xiàn)故障、加藥箱低液位等情況發(fā)生時，中央控制系統(tǒng)將通過報警文字、報警數(shù)據(jù)等顯示報警信息，工作人員可及時發(fā)現(xiàn)問題，保證系統(tǒng)運行安全。項目技術介紹

鍋爐中央自動控制系統(tǒng)的作用用于節(jié)能減排系統(tǒng)的自動管理本系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場儀表采集到的數(shù)據(jù)，通過PLC內(nèi)部預先設定的程序進行運算，運算結果可輸出并控制各工藝單元設備的開啟和關閉。本系統(tǒng)提供上位機組態(tài)軟件和程序，組態(tài)程序中包含有現(xiàn)場設備運行圖，可顯示現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，可顯示pH、電導率和液位等各項數(shù)據(jù)的實時值，可計算顯示節(jié)能數(shù)據(jù)，可查看并自動保存各數(shù)據(jù)的歷史曲線和歷史值，在現(xiàn)場設備運行不正常的情況，可發(fā)出報警指示并可查詢報警原因等。在保證鍋爐運行安全的前提下，完成了集工業(yè)控制計算機、組態(tài)軟件、PLC于一體的鍋爐節(jié)能節(jié)水近零排放自動監(jiān)控系統(tǒng)。項目技術介紹項目技術介紹低壓鍋爐近零排放運行工藝

去掉軟化-除氧-排污系統(tǒng)，保證鍋爐運行更加安全，同時實現(xiàn)凝結水符合水質標準情況下直接回收、建立鍋爐新的系統(tǒng)平衡、實現(xiàn)鍋爐廢水近零排污工況運行對國產(chǎn)鍋爐的實施效果：噸蒸汽補水量從1.5m3下降到0.073m3；噸蒸汽廢水量從1.4m3下降到0.003m3；噸蒸汽耗煤由168.3kg下降到152.3kg；鍋水溶解固形物從3000mg/L下降到2100mg/L；鍋爐排污率從10％~15％下降到0.3％；碳鋼腐蝕率0～0.001mm/a；阻垢率≥99.9％。通過上述發(fā)明技術集成應用，形成了工業(yè)鍋爐廢水排放接近零的節(jié)水成套技術。項目技術介紹

使用軟化-除氧-排污技術的鍋爐內(nèi)部使用廢水近零排放技術的鍋爐內(nèi)部本技術使腐蝕結垢嚴重的鍋爐爐管潔凈如新項目技術介紹與國內(nèi)外技術的比較技術經(jīng)濟指標國內(nèi)先進水平國際先進水平本技術水平鍋爐本體排污率/％10~155~8≤0.3噸蒸汽補水量/m3

1.4~1.81.2~1.40.073噸蒸汽廢水量/m3

1.26~1.621.08~1.260.003鍋爐鋼腐蝕率/(mm/a)≤0.5≤0.10~0.005阻垢率/％80~98

90~99

≥99.9由同行專家組成的鑒定委員會對本技術的鑒定意見：“該節(jié)水成套技術屬國際首創(chuàng)，構思新穎，具有特色，整體技術達到國際領先水平，對提升行業(yè)技術水平具有重大意義?！敝牡聡扑孤仩t的專家尤斯丁指出，該技術“非常非常好”，在有12家國內(nèi)外公司競標的會上毅然不理某國外公司的“長期友好合作關系”，將其德國鍋爐的水處理改造任務交給本組，已安全運行3年，德商十分滿意。項目技術介紹安全項目技術介紹大大提高鍋爐及附屬設備運行安全性，延長設備使用壽命去掉除氧系統(tǒng)，減少蒸汽消耗，間接增加蒸汽產(chǎn)量回收鍋爐本體排污熱和凝結水顯熱，可明顯降低鍋爐能耗鍋爐運行過程中不再需要大量排放廢水，向環(huán)境中廢水排放量減少近乎0。并且由于耗能減少，向空氣中排放的粉塵、CO?、SO?等污染物排放量都有明顯減少鍋爐運行過程中向環(huán)境排放廢水量減少到0，理論節(jié)水量100%，實際運行僅需向鍋爐中補充少量新鮮水大大降低反滲透系統(tǒng)、陰陽離子交換系統(tǒng)、混床系統(tǒng)、除氧系統(tǒng)負荷，某些工況下甚至可以省去，減少除鹽系統(tǒng)運行成本投資，節(jié)約系統(tǒng)運行和維護費用增產(chǎn)節(jié)能減排節(jié)水節(jié)支項目直接社會及經(jīng)濟效益項目技術介紹項目間接社會及經(jīng)濟效益1.整個系統(tǒng)保護所帶來的延長設備使用壽命，減少設備檢修費用等間接經(jīng)濟效益也十分顯著。如廊坊開發(fā)區(qū)熱力中心的供暖管道遍布開發(fā)區(qū)的各條馬路、工廠和住戶，按設計標準，兩年更換一次，09年采用本技術后至今沒有發(fā)生腐蝕泄露，若要更換管道，僅挖開馬路更換管道及修填馬路的費用就以千萬計2.系統(tǒng)新增設備占地面積小，外形美觀，合理利用廠內(nèi)布局，保證現(xiàn)場的整齊、統(tǒng)一，打造試點鍋爐房3.系統(tǒng)設置節(jié)能減排中央控制系統(tǒng)，使整個鍋爐系統(tǒng)處于自動化控制過程，無需人工操作，安全程度高，管理科學、規(guī)范、高效4.該系統(tǒng)還支持手機遠程監(jiān)測，工作人員可通過授權的手機實時查看運行數(shù)據(jù)，了解運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)故障，對于各個行業(yè)的工業(yè)自動化管理都具有示范意義三、成果的推廣及應用案例一、項目概述及相關背景二、項目技術介紹四、總結石家莊雙聯(lián)化工有限責任公司鍋爐項目成果的推廣及應用案例鍋爐概況

石家莊雙聯(lián)化工有限公司共有5臺中壓蒸汽鍋爐，帶發(fā)電機組。

技術改造前鍋爐采用傳統(tǒng)的除鹽—除氧—排污模式運行。鍋爐用汽工藝為：450℃過熱蒸汽部分推動汽輪機（背壓）發(fā)電，部分減溫減壓后用于聯(lián)堿車間煅燒工藝。背壓蒸汽用于其他工藝及冬季供暖。改造后經(jīng)濟效益：省去除氧器不用，年節(jié)約費用195.8萬元；回收排污熱及排污水，年節(jié)約費用110余萬元?；厥漳Y水，節(jié)水節(jié)能13.4萬元，合計年實現(xiàn)直接經(jīng)濟效益334.6萬元。環(huán)境效益：減少碳粉塵排放量2555.68噸/年，減少CO2排放量10346.99噸/年，減少SO2排放量311.34噸/年，減少NOX排放量155.67噸/年。

安全保障：水質自動監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測鍋水、凝結水的水質，化驗員定期取樣進行水質分析比對，從而確保水質符合國家標準，保證汽輪機和其他用氣工藝運行正常。中央控制系統(tǒng)具有報警提示功能，一旦系統(tǒng)水質或運行出現(xiàn)問題，中央控制系統(tǒng)會聲光報警，并在系統(tǒng)界面彈出報警原因及報警部位，供控制人員及時發(fā)現(xiàn)解決問題。樣板工程案例河北省廊坊開發(fā)區(qū)耀邦熱力有限公司鍋爐項目鍋爐概況

耀邦熱力有限公司2臺35t/h低壓蒸汽鍋爐，原設計4臺鍋爐用于開發(fā)區(qū)生產(chǎn)用氣及供暖。開發(fā)區(qū)建設速度落后，目前只上兩臺鍋爐。

改造后經(jīng)濟效益：采用本技術后主要經(jīng)濟效益包括節(jié)水效益和節(jié)能效益。此外，由于采用高效防腐阻垢技術，每年還可節(jié)省大量的檢修費用。

年節(jié)水量125000噸，年節(jié)約標煤量1662.2噸，一個供熱季本技術可實現(xiàn)經(jīng)濟凈效益183.41萬元。環(huán)境效益：減少二氧化碳的排放量，同時也減少二氧化硫、氮氧化物及煙塵等的排放量，其中CO2、SO2、氮氧化物年減排量分別達到4142噸、124噸、62噸，減少酸雨及可吸入污染物對周圍環(huán)境的危害。樣板工程案例示范效應

2011年3月19日，廊坊市耀邦熱力有限公司低壓鍋爐熱回收與廢水近零排放工程項目通過河北省環(huán)境保護技術廳組織的示范項目專家評價會，獲得專家組的肯定及好評，按河北省環(huán)保廳環(huán)辦發(fā)[2009]106號通知的規(guī)定，列入《河北省鼓勵應用的環(huán)境保護技術名錄》和河北省環(huán)境保護技術示范工程。

2011年6月，河北省環(huán)保廳正式下發(fā)冀環(huán)科[2011]176號文件《關于印發(fā)2011年河北省環(huán)境保護技術示范工程項目的通知》，將本項目列入河北省環(huán)保廳示范項目之一，有力的促進了項目在河北地區(qū)乃至全國的推廣。樣板工程案例河南中煙新鄭卷煙廠鍋爐項目企業(yè)簡介

新鄭卷煙廠隸屬于河南中煙工業(yè)有限責任公司，為國有企業(yè)，先后榮獲全國工業(yè)經(jīng)濟效益先進單位、中國企業(yè)信息化500強、河南省優(yōu)秀思想政治工作企業(yè)、河南工業(yè)綜合實力百強企業(yè)等榮譽稱號。

樣板工程案例河南中煙集團新鄭卷煙廠2臺20t/h燃氣鍋爐，壓力1.57MPa，實際運行壓力1.1MPa，技術改造前，鍋爐采用軟化-除氧-排污的傳統(tǒng)模式運行，原運行工藝存在著熱力除氧消耗新鮮蒸汽量大，鍋爐廢水排放量大等問題，而且由于用氣量波動較大，存在大馬拉小車問題。年用汽量10萬噸左右。鍋爐概況改造后經(jīng)濟效益：節(jié)約天然氣：2011年6-7月份較2010年同期單耗明顯降低，運行四個月，僅節(jié)約天然氣一項就實現(xiàn)經(jīng)濟凈效益109.175萬元。節(jié)水：減少廢水排放，年節(jié)水8萬元。樣板工程案例河南新大新材料股份有限公司鍋爐項目企業(yè)簡介注：此項目為在建項目

河南新大新材料股份有限公司是一家專業(yè)從事太陽能晶硅片、半導體線