化工企業在鍋爐安全的作用

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摘要：兗礦國宏化工有限責任公司是兗礦集團化工公司下屬的大型化工企業，主要產品是甲醇，公司蒸汽廢鍋和加熱器配置較多，擁有五級蒸汽管網和凝液管網，凝液較為復雜，鍋爐給水多次被污染，管道內壁大面積嚴重腐蝕，造成鍋爐頻繁發生水冷壁管泄露甚至爆管事故，本文主要分析我公司凝液分級管理在鍋爐安全運行中出現問題的原因，并采取適當的改造措施。

關鍵詞：化工企業；凝液；分級管理；鍋爐；水質；COD

1問題概述

我公司正常運行時，三臺鍋爐兩開一備，2011年至2014年公司鍋爐經常出現給水PH值正常，爐水PH值突降的現象，而且是運行的兩臺鍋爐同時出現這種現象，從正常值降至3僅需1小時，為防止造成鍋爐汽水系統嚴重酸腐蝕，保證爐水正常PH值，分析人員發現后立即加大磷酸鹽加藥量，并適當添加NaOH，同時通知鍋爐崗位加大定、連排，連續加做分析，時刻監控爐水PH值變化情況，根據檢測數據動態調整加藥量，在最短時間內恢復鍋爐爐水正常PH值。由于經常出現爐水指標異常現象，2013年至2014年鍋爐水冷壁管頻繁發生爆管事故，鍋爐運行周期短，甚至一臺鍋爐因爆管需進行連續多次停爐檢修，嚴重影響后系統的安全穩定運行，每年因鍋爐爆管事故造成后系統減量或停車影響甲醇產量約1萬噸，且鍋爐檢修頻繁，造成檢修費用過高，檢修工作量過大，人員疲憊不堪，點停爐浪費嚴重。檢修過程中，對爆管位置進行詳細檢查，發現外壁基本無磨損，內壁腐蝕嚴重，均為大坑狀腐蝕點，且在管壁內無規則分散分布，檢修難度大，為降低檢修啟爐后再次出現爆管的風險，對爆管處兩側水冷壁管進行割管檢查，發現腐蝕嚴重的一并進行更換，在一定程度上緩解了爆管停爐事故的發生，要想徹底消除該隱患，須將被腐蝕的所有水冷壁管全部更換。自2015年凝液嚴格執行分級管理后，加之水冷壁管在大修過程中進行了大面積的更換，目前隱患得到有效控制，水冷壁管因內壁嚴重腐蝕造成爆管的事故基本避免。

2原因剖析

2.1給水和凝液系統簡介。我公司作為化工企業，鍋爐主要給空分和發電機供給高壓蒸汽（9.8MPa），部分給化工系統蒸汽加熱器供給低壓蒸汽（2.5MPa以下），化工系統廢鍋主要給蒸汽加熱器供給低壓蒸汽（2.5MPa以下），2007年至2013年鍋爐和化工系統廢鍋用水均取自水汽車間除氧器，型號WTMC-680，容積120m3，出水總量680m3，作為高、中、低壓鍋爐給水泵取水水源，高壓給水泵主要供給水汽車間鍋爐，中壓給水主要供給氣化和合成車間2.5MPa廢鍋，低壓給水主要供給氣化車間1.0MPa和0.35MPa廢鍋。全公司各級蒸汽凝液主要有空分和發電機9.8MPa透平凝液、合成2.5MPa透平凝液、循環水2.5MPa透平凝液、713汽動泵透平凝液、精餾1.0MPa工藝凝液、凈化0.35MPa凝液等，全部回收至水汽車間除氧器和脫鹽水站。2.2原因排查過程。出現鍋爐爐水PH值異常后，在對鍋爐水質應急處置的同時，公司組織對鍋爐給水系統和全廠凝液進行詳細的排查分析（分析內容主要有PH值、電導率、硬度），對鍋爐給水系統的各個環節進行分析，對凝液的2.5MPa及以下凝液進行分析，確定給水在哪一環節、凝液哪一級被污染，前期排查各給水環節和凝液均未出現異常，造成前期爐水異常情況持續時間較長，給鍋爐的水系統帶來了巨大的安全隱患。隨后，根據鍋爐爐水異常時間和后系統凝液裝置運行情況，并結合后系統凝液裝置的介質情況，公司將問題重點排查點放在1.0MPa精餾凝液和0.35MPa凈化熱再生塔再沸器凝液上，爐水出現異常與后系統凈化和精餾系統的開車、波動時間基本一致，因此兩個系統開車或波動時，因蒸汽加熱器存在一定的泄漏情況，受介質和凝液壓力變化的影響，部分化工介質會漏入蒸汽凝液側，造成凝液被污染。根據COD化學需氧量的性質，有機物對工業水系統的危害很大。含有大量的有機物的水在通過除鹽系統時會污染離子交換樹脂，特別容易污染陰離子交換樹脂，使樹脂交換能力降低。有機物在經過預處理時（混凝、澄清和過濾），約可減少50%，但在除鹽系統中無法除去，然后隨脫鹽水進入除氧器，通過鍋爐給水帶入鍋爐，使爐水PH值降低，有時有機物還可能帶入蒸汽系統和凝結水中，使PH值降低，造成系統腐蝕。[1]我公司對該兩處設備的凝液進行了徹底的排查和分析，精餾1.0MPa工藝凝液、凈化0.35MPa凝液中因加熱器泄漏在系統開車或波動時會漏入COD（甲醇等有機物）；另外，2.5MPa透平凝液絕大部分來自化工系統廢鍋副產蒸汽，因廢鍋泄漏會漏入化工氣體，化工氣體中同樣含有COD，COD極易溶于水，凝液精致無法去除，經過除氧器加溫無法降解，但進入鍋爐后可進行高溫水解，形成有機酸，對鍋爐整個水系統進行酸腐蝕，且反應速度非?？?，給水2000mg/L的COD可在24小時內全部降解完畢，給水COD恢復正常，造成鍋爐水冷壁內壁腐蝕嚴重，而且正常的水質分析是不包含COD這一項的，因此，一旦鍋爐給水中存在COD，對鍋爐的傷害是致命的、長期的，COD像血液中的病毒一樣會污染整個鍋爐汽水系統，對水冷壁和過熱器造成嚴重腐蝕。

3解決措施

3.1凝液分級管理。為避免高壓鍋爐給水被污染，關鍵在于把可能存在漏入COD的凝液與高壓鍋爐給水徹底分離，實現凝液分級管理，根據實際情況，考慮被COD污染的凝液均來自2.5MPa及以下等級蒸汽。2013年我公司在原除氧器北側新建一套除氧器，型號WT⁃MC-380，容積80m3，出水總量380m3，作為中、低壓鍋爐給水泵取水水源，正常情況下2.5MPa及以下等級蒸汽凝液（0.35MPa凝液除外）全部回收新除氧器，但受凝液流程和凝液不平衡的影響，0.35MPa凝液采取間斷回收到脫鹽水的方式，因對凝液COD無法進行實時分析監控，在回收過程中依然存在COD進入脫鹽水系統的可能，2014年技術部下發通過凝液管理規定[2]的嚴格執行，0.35MPa凝液回收標準為COD≤20mg/L，給水COD控制標準為COD≤20mg/L，高壓鍋爐給水被污染的概率大大降低，給水水質得到有效控制。2015年新增脫鹽水制水一套，脫鹽水較為富裕，為徹底消除該凝液對脫鹽水系統的影響，采取外排不再回收的方式，給水水質得到保證。2016年公司甲醇系統技改時將2.5MPa及以下等級蒸汽凝液全部回收至新除氧器，作為中、低壓給水泵取水水源，從水源上實現了將高壓與中、低壓給水徹底分離，改造后的具體工藝流程為下圖：3.2嚴格控制水質。①嚴格執行凝液管理規定，定期對凝液品質進行抽檢，凝液指標不合格的排至循環水，嚴禁回收至脫鹽水站和新除氧器。②加強加藥和分析管理，根據給水和爐水各項分析指標，動態優化調節加藥量，保證各項水質指標穩定。③嚴格執行鍋爐定、連排排污制度，減少鍋爐汽水系統內雜質和鹽分，保證良好的水循環。④嚴格執行應急預案，分析崗位一旦檢測出給水中COD和硬度超標，立即匯報車間和公司，按照先切出后排查的原則，減少凝液對鍋爐給水的污染。3.3更換水冷壁。借鍋爐檢修機會，對水冷壁管進行壁厚測量，并對頻繁出現泄漏的水冷壁管區域進行割管抽查，發現水冷壁管壁薄及內壁腐蝕嚴重的立即更換，逐漸將被腐蝕的水冷壁管全部更換，消除水冷壁管內部損傷隱患。

4結束語

水是鍋爐的血液，一旦鍋爐水被污染，便會波及到整個鍋爐汽水系統，面臨全面腐蝕的后果，隨時存在泄漏甚至爆管的可能，對鍋爐的穩定運行帶來巨大的安全隱患，且短期內無法徹底消除，受化工企業凝液復雜化的影響，其鍋爐運行安全系數相對于電廠來說要低的多，因此，化工企業鍋爐水質的控制尤為重要，是制約鍋爐長周期運行的關鍵因素，實現凝液分級管理勢在必行，可有效杜絕鍋爐水被化工系統凝液的污染，配合鍋爐水質嚴格管理，保證鍋爐各汽水管道內部良好狀態，消除內部之憂，實現鍋爐安全長周期穩定運行。

參考文獻：

[1]互動百科，COD[化學需氧量]詳解。

[2]《兗礦國宏化工有限責任公司蒸汽、凝液管理規定》，2014年6月。

作者:孔環 王海苗 謝凱 單位:1.兗礦國宏化工有限責任公司 2.兗礦科技有限公司