工业锅炉节能节水近零排放成套技术(通用)

锅炉节能节水近零排放成套技术

中关村国际环保产业促进中心

中关村上地大厦9层一、项目概述及相关背景二、项目介绍三、成果的推广及应用案例四、总结一、项目概述及相关背景二、项目介绍三、成果的推广及应用案例四、总结锅炉节能节水近零排放成套技术由北京化工大学魏刚教授主持研发，该技术于2007年获得国家技术发明奖二等奖，2009年被国家科技部列入863计划立项支持，作为第一批节能减排项目在全国范围内推广应用。

锅炉节能节水近零排放成套技术是一套接近零排污工况下的锅炉运行技术，解决了锅炉零排污工况下的系统平衡问题、水中固形物分离问题、腐蚀结垢问题、凝结水系统防腐等问题，实现了锅炉在零排污工况下的安全、经济运行。

锅炉节能节水近零排放成套技术适用于≦3.82MPa的蒸汽锅炉，具有安全、节能、节水以及环境友好等特点。成功改造的企事业单位，经环保部门验收后可得到20%总改造费用的国家补贴。工程概述及相关背景北京化工大学博导魏刚教授工程概述及相关背景1986年被授予国家级有突出贡献专家1991年享受政府特殊津贴2005年被授予中国防腐蚀大师国家发明奖三等奖3项国家技术发明奖二等奖1项国家优秀新产品奖1项国家发明专利授权16项国家图书奖一等奖1项已发表学术论文130余篇，专业著作8部技术创造人中国腐蚀与防护协会技术委员会副主任，中国锅炉水处理协会技术委员会委员，国内化学清洗行业奠基人“六五〞方案开始，魏刚教授带着研发团队研究工业设备、特种压力容器的清洗技术、缓蚀技术，逐步开创了中国工业设备化学清洗技术、工业锅炉停用保养技术、锅炉运行防腐阻垢技术，“十五〞、“十一五〞期间，开发出了锅炉节能节水近零排放成套技术，对提升行业技术水平具有重要意义。魏刚教授曾负责和完成国家级科技工程16项，研发的各项技术屡次填补国内外相关行业技术空白，某些技术已推广到美国、日本、新加坡等国家。例如，魏刚教授研究的多用途酸洗缓蚀剂LAN-826为中国蓝星的支撑技术。工程概述及相关背景工程概述及相关背景工程获奖证书科技部立项文件国家发改委已于最近将本工程入选?工业节水支撑技术?。自2003年起至今已成功改造上百套锅炉系统，为广阔企业带来巨大的经济效益及节省了大量资源以本技术为蓝本的新的国家标准已公告，标准号GB/T29052，将于2021年7月1日实施以本成果为根底的新的行业试行标准〔GH001-2005〕。新的国家标准已出台，标准号GB/T29052-2021工程概述及相关背景国家标准2021年12月31日，以此技术为蓝本的国家标准GB/T29052-2021?工业蒸汽锅炉节水降耗技术导那么?公布，且于2021年7月1日实施。由全国锅炉压力容器标准化技术委员会公布，公告号：2021年第41号。工程概述及相关背景

2010年8月11日“第十届全国清洗行业技术进步与清洁产业发展论坛”会议2011年3月9日，“十一五”国家重大科技成果发布及推介会节能减排专场推介会2010年5月18日，国家质检总局、中国特检院、中国锅炉水处理协会在京召开本技术推荐会2021年2月23日，“中压锅炉节水及废水近零排放成套技术开发〞成果鉴定会2021年2月24日，“中压锅炉节水及废水近零排放成套技术开发〞成果推介会国家科技部高新司刘久贵副司长、河北省科技厅连小勇副厅长、河北省环保厅、发改委等领导出席二、项目技术介绍一、项目概述及相关背景三、成果的推广及应用案例四、总结现有低压锅炉传统运行工艺工程技术介绍软化防结垢除氧防腐蚀排污保证水质和工况1.软化器：钠离子交换法：去除致垢离子、防止锅炉结垢系统需参加软化设备，在运行中需要大量耗水来清洗该设备，并且由于现有技术所限，所耗废水无法回收，造成浪费2.除氧器：去除溶解氧、防止锅炉腐蚀在过程中需消耗大量新鲜蒸汽，造成能源和水的浪费3.连续排污、定期排污：保证锅炉水质和工况在锅炉运行中为了保证锅炉水质和工况，需要向系统外排放污水来保持炉内水质各项指标合格，但由于现有技术所限，所耗废水无法回收，造成很大浪费4.凝结水回收不良〔1〕未处理直接回收进锅炉，水中含有大量铁离子，呈红色〔2〕直接排放，浪费大量热能和水，并会使土地咸化〔2〕低压锅炉传统运行工艺所存在问题工程技术介绍工程技术介绍总体思路能否不用软化和本体排污除去水中的固形物？能否不除氧而保证锅炉安全？能否不补水或少补水，使定量的水在系统中循环使用？工程技术介绍低压锅炉近零排放运行工艺

一、炉水自动取样监测及控制加药系统1.氧化性水工况及其防腐阻垢技术2.抑制传热面偏离核态沸腾技术二、锅炉系统平衡装置3.固形物分离和新的系统平衡技术三、凝结水自动取样监测及控制加药系统4.超分子缓蚀剂法防腐蚀技术5.纳米膜法凝结水系统防腐蚀技术四、节能减排中央控制系统集工业控制计算机、组态软件、PLC于一体的锅炉节能节水近零排放自动监控系统四大模块，五个专利技术工程技术介绍工程技术介绍一.新型防腐阻垢剂与锅炉水质自动监测控制系统工程技术介绍氧化性水新型防腐阻垢剂工程技术介绍形成钝化膜，防止锅炉钢腐蚀具有优异的螯合作用及分散作用，结垢离子会形成肉眼看不到的微粒均匀分散在水中，不会在炉壁沉积结垢新型防腐阻垢剂与锅炉水质自动监测控制系统的作用由于系统去掉除氧器，锅炉内变为氧化性水工况，从腐蚀与防腐化学原理出发，创造了一种防腐阻垢剂。它能使锅炉钢在该剂与溶解氧双重作用下处于钝化状态，在锅炉管内壁形成一层保护膜，将锅炉钢外表保护起来。保证锅炉在不除氧的情况下，不会出现腐蚀问题。它不挥发，不会发生碱隐藏，多种单体的协同效应还具有高效阻垢作用。而且可以用作停炉保护，且不必排空炉水为充分发挥药剂的作用，采用本成果的锅水水质监测控制系统。该系统主要由取样检测单元、中央控制单元、投药执行单元及水质控制执行单元等组成，其主要功能是：①锅水中溶解固形物总量和碱度的监测和自动控制。②锅水中防腐阻垢剂的监测和自动投加控制。③监测数据显示。④系统的自动保护和报警。⑤通讯。工程技术介绍工程技术介绍二、锅炉系统平衡装置低压锅炉系统平衡装置中压锅炉系统平衡装置锅炉炉水锅炉燃烧系统炉渣处理水

汽固三相平衡装置〔别离固、液、汽三态〕返回系统液工程技术介绍

锅炉系统平衡装置的作用锅炉系统平衡装置用于高温排污水回收采用最新的系统平衡技术，通过增加平衡装置，将锅炉本体排污热和排污水回收利用。平衡装置是本技术的重要组成局部，它根据化工相平衡原理，可以很好的实现水、汽、固三相的平衡，实现排污水的水汽热量回收，克服了大量废水的排放，同时保证锅水溶解固形物、碱度指标符合国家标准。所排出的固体废料进入锅炉的燃烧系统形成炉渣，从而实现近零排放。工程技术介绍三、超分子缓蚀剂、凝结水自动监控系统及回收装置凝结水自动监测控制系统凝结水回收装置工程技术介绍凝结水〔含大量铁离子〕凝结水回收装置凝结水自动监控系统锅炉系统蒸汽直接排放浪费大量水和热，并污染环境凝结水回收装置超分子缓蚀剂蒸汽凝结水〔不含铁离子〕锅炉系统工程技术介绍超分子缓蚀剂、凝结水自动监控系统及回收装置的作用用于高温凝结水回收和锅炉铁沉积隐患的消除利用超分子化学原理，提出超分子缓蚀剂新理念，据此创造了超分子缓蚀剂。利用分子间的结构互补和分子识别关系，使缓蚀剂分子以适宜的速度挥发并均匀地扩散、吸附在金属外表使钢处于钝化状态。从源头上杜绝腐蚀的产生，消除铁离子来源，保证凝结水品质，直接回收凝结水。在成膜的初始过程中，超分子缓蚀剂的消耗量较大。在保护膜形成以后，还需要一定的药剂量对保护膜进行维护。药剂投加的量过大，会造成浪费；药剂投加量缺乏，保护膜得不到正常维护而被损坏，会影响管道的防腐保护效果。为此，采用凝结水水质监测控制系统。工程技术介绍中央自动控制系统四、锅炉中央自动控制系统工程技术介绍设备运行出现故障、加药箱低液位等情况发生时，中央控制系统将通过报警文字、报警数据等显示报警信息，工作人员可及时发现问题，保证系统运行平安。工程技术介绍

锅炉中央自动控制系统的作用用于节能减排系统的自动管理本系统根据现场仪表采集到的数据，通过PLC内部预先设定的程序进行运算，运算结果可输出并控制各工艺单元设备的开启和关闭。本系统提供上位机组态软件和程序，组态程序中包含有现场设备运行图，可显示现场设备的运行状态，可显示pH、电导率和液位等各项数据的实时值，可计算显示节能数据，可查看并自动保存各数据的历史曲线和历史值，在现场设备运行不正常的情况，可发出报警指示并可查询报警原因等。在保证锅炉运行平安的前提下，完成了集工业控制计算机、组态软件、PLC于一体的锅炉节能节水近零排放自动监控系统。工程技术介绍工程技术介绍低压锅炉近零排放运行工艺

去掉软化-除氧-排污系统，保证锅炉运行更加平安，同时实现凝结水符合水质标准情况下直接回收、建立锅炉新的系统平衡、实现锅炉废水近零排污工况运行对国产锅炉的实施效果：吨蒸汽补水量从1.5m3下降到0.073m3；吨蒸汽废水量从1.4m3下降到0.003m3；吨蒸汽耗煤由168.3kg下降到152.3kg；锅水溶解固形物从3000mg/L下降到2100mg/L；锅炉排污率从10％~15％下降到0.3％；碳钢腐蚀率0～0.001mm/a；阻垢率≥99.9％。通过上述创造技术集成应用，形成了工业锅炉废水排放接近零的节水成套技术。工程技术介绍

使用软化-除氧-排污技术的锅炉内部使用废水近零排放技术的锅炉内部本技术使腐蚀结垢严重的锅炉炉管洁净如新工程技术介绍与国内外技术的比较技术经济指标国内先进水平国际先进水平本技术水平锅炉本体排污率/％10~155~8≤0.3吨蒸汽补水量/m3

1.4~1.81.2~1.40.073吨蒸汽废水量/m3

1.26~1.621.08~1.260.003锅炉钢腐蚀率/(mm/a)≤0.5≤0.10~0.005阻垢率/％80~98

90~99

≥99.9由同行专家组成的鉴定委员会对本技术的鉴定意见：“该节水成套技术属国际首创，构思新颖，具有特色，整体技术到达国际领先水平，对提升行业技术水平具有重大意义。〞著名的德国菲斯曼锅炉的专家尤斯丁指出，该技术“非常非常好〞，在有12家国内外公司竞标的会上毅然不理某国外公司的“长期友好合作关系〞，将其德国锅炉的水处理改造任务交给本组，已平安运行3年，德商十分满意。工程技术介绍安全工程技术介绍大大提高锅炉及附属设备运行安全性，延长设备使用寿命去掉除氧系统，减少蒸汽消耗，间接增加蒸汽产量回收锅炉本体排污热和凝结水显热，可明显降低锅炉能耗锅炉运行过程中不再需要大量排放废水，向环境中废水排放量减少近乎0。并且由于耗能减少，向空气中排放的粉尘、CO₂、SO₂等污染物排放量都有明显减少锅炉运行过程中向环境排放废水量减少到0，理论节水量100%，实际运行仅需向锅炉中补充少量新鲜水大大降低反渗透系统、阴阳离子交换系统、混床系统、除氧系统负荷，某些工况下甚至可以省去，减少除盐系统运行成本投资，节约系统运行和维护费用增产节能减排节水节支工程直接社会及经济效益工程技术介绍工程间接社会及经济效益1.整个系统保护所带来的延长设备使用寿命，减少设备检修费用等间接经济效益也十分显著。如廊坊开发区热力中心的供暖管道遍布开发区的各条马路、工厂和住户，按设计标准，两年更换一次，09年采用本技术后至今没有发生腐蚀泄露，若要更换管道，仅挖开马路更换管道及修填马路的费用就以千万计2.系统新增设备占地面积小，外形美观，合理利用厂内布局，保证现场的整齐、统一，打造试点锅炉房3.系统设置节能减排中央控制系统，使整个锅炉系统处于自动化控制过程，无需人工操作，安全程度高，管理科学、规范、高效4.该系统还支持手机远程监测，工作人员可通过授权的手机实时查看运行数据，了解运行状况，及时发现并解决系统故障，对于各个行业的工业自动化管理都具有示范意义三、成果的推广及应用案例一、项目概述及相关背景二、项目技术介绍四、总结石家庄双联化工有限责任公司锅炉工程成果的推广及应用案例锅炉概况石家庄双联化工共有5台中压蒸汽锅炉，带发电机组。技术改造前锅炉采用传统的除盐—除氧—排污模式运行。锅炉用汽工艺为：450℃过热蒸汽局部推动汽轮机〔背压〕发电，局部减温减压后用于联碱车间煅烧工艺。背压蒸汽用于其他工艺及冬季供暖。改造后经济效益：省去除氧器不用，年节约费用195.8万元；回收排污热及排污水，年节约费用110余万元。回收凝结水，节水节能13.4万元，合计年实现直接经济效益334.6万元。环境效益：减少碳粉尘排放量2555.68吨/年，减少CO2排放量10346.99吨/年，减少SO2排放量311.34吨/年，减少NOX排放量155.67吨/年。

平安保障：水质自动监测系统实时监测锅水、凝结水的水质，化验员定期取样进行水质分析比对，从而确保水质符合国家标准，保证汽轮机和其他用气工艺运行正常。中央控制系统具有报警提示功能，一旦系统水质或运行出现问题，中央控制系统会声光报警，并在系统界面弹出报警原因及报警部位，供控制人员及时发现解决问题。样板工程案例河北省廊坊开发区耀邦热力锅炉工程锅炉概况耀邦热力2台35t/h低压蒸汽锅炉，原设计4台锅炉用于开发区生产用气及供暖。开发区建设速度落后，目前只上两台锅炉。

改造后经济效益：采用本技术后主要经济效益包括节水效益和节能效益。此外，由于采用高效防腐阻垢技术，每年还可节省大量的检修费用。年节水量125000吨，年节约标煤量1662.2吨，一个供热季本技术可实现经济净效益183.41万元。环境效益：减少二氧化碳的排放量，同时也减少二氧化硫、氮氧化物及烟尘等的排放量，其中CO2、SO2、氮氧化物年减排量分别到达4142吨、124吨、62吨，减少酸雨及可吸入污染物对周围环境的危害。样板工程案例示范效应2021年3月19日，廊坊市耀邦热力低压锅炉热回收与废水近零排放工程工程通过河北省环境保护技术厅组织的示范工程专家评价会，获得专家组的肯定及好评，按河北省环保厅环办发[2021]106号通知的规定，列入?河北省鼓励应用的环境保护技术名录?和河北省环境保护技术示范工程。2021年6月，河北省环保厅正式下发冀环科[2021]176号文件?关于印发2021年河北省环境保护技术示范工程工程的通知?，将本工程列入河北省环保厅示范工程之一，有力的促进了工程在河北地区乃至全国的推广。样板工程案例河南中烟新郑卷烟厂锅炉工程企业简介

新郑卷烟厂隶属于河南中烟工业有限责任公司，为国有企业，先后荣获全国工业经济效益先进单位、中国企业信息化500强、河南省优秀思想政治工作企业、河南工业综合实力百强企业等荣誉称号。

样板工程案例河南中烟集团新郑卷烟厂2台20t/h燃气锅炉，压力1.57MPa，实际运行压力1.1MPa，技术改造前，锅炉采用软化-除氧-排污的传统模式运行，原运行工艺存在着热力除氧消耗新鲜蒸汽量大，锅炉废水排放量大等问题，而且由于用气量波动较大，存在大马拉小车问题。年用汽量10万吨左右。锅炉概况改造后经济效益：节约天然气：2021年6-7月份较2021年同期单耗明显降低，运行四个月，仅节约天然气一项就实现经济净效益109.175万元。节水：减少废水排放，年节水8万元。样板工程案例河南新大新材料股份锅炉工程企业简介注：此工程为在建工程

河南新大新材料股份是一家专业从事太阳能晶硅片、半导体线切割刃料