【正文】 鍋爐 萬臺，占 ％；熱水鍋爐 萬臺，占 ％。按用途統(tǒng)計(jì)，生活用鍋爐 萬臺，占 52％；生產(chǎn)用鍋爐 萬臺，占 52％；發(fā)電用鍋爐 5286 臺，占 ％。因此，中國鍋爐水處理的任務(wù)十分艱巨。 、鍋爐水處理技術(shù)概述 離子交換法阻垢技術(shù) 離子交換劑是一類具有離子交換作用的功能材料。早在一百多年前，沸石類無機(jī)離子交換劑就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并得到應(yīng)用。后來出現(xiàn)了性能更好的陽離子交換劑磺化煤。 1935 年合成的有機(jī)離子交換樹脂問世， 1945 年，苯乙烯系列離子交換樹脂研究成功?，F(xiàn)代大量使用的離子交換樹脂有陽離子型強(qiáng)酸性樹脂和弱酸性樹脂、陰離子型強(qiáng)堿性樹脂和弱堿性樹脂、氧化還原樹脂、兩性樹脂和鰲合樹脂等。 離子交換樹脂在水處理上的應(yīng)用約占其產(chǎn)量的 90％。當(dāng)原水經(jīng)過離子交換樹脂床時(shí)，水中的雜質(zhì)離子與樹脂上的無害離子交換，從而把雜質(zhì)離子從原水中去掉，使水質(zhì)符合鍋爐的要求。工業(yè)鍋爐最長用的是鈉型離子交換系統(tǒng)，通過鈉離子交換樹脂床的原水，其中的鈣、鎂離子即被除去，其殘余硬度可降至，甚至可以使硬度完全消除。為了同時(shí)達(dá)到降低堿度的目的 ，可采用部分鈉離子交換、如酸－鈉離子交換、氫－鈉、銨－鈉、氯－鈉等離子交換系統(tǒng)。為了獲得去離子水或者脫鹽水，可采用陽－陰、陽－陰混離子交換系統(tǒng)。 目前，離子交換法在我國鍋爐房的普及率已達(dá) 90％以上。在離子交換樹脂的質(zhì)量合離子交換系統(tǒng)的功能方面，我國與國外先進(jìn)水平尚存在一定差距。美國Autotrol、 Fleck 等自動(dòng)軟水器， Kiico 公司的水力自動(dòng)軟化器已紛紛進(jìn)入 7 我國市場，我國尚無可與之競爭的國產(chǎn)品牌。 一種習(xí)慣性的認(rèn)識是，原水經(jīng)過軟化之后，水的 PH 值提高了，因而水的腐蝕性也降低了。實(shí)際上，鍋爐鋼在原 水和軟化水中的腐蝕速度很大，按照鍋爐腐蝕標(biāo)準(zhǔn)，都屬于事故性腐蝕級。而且軟化水比原水的腐蝕性更大。原水中含有天然緩釋劑重碳酸鈣，它是一種陰極性緩釋劑，當(dāng)在鋼表面同陰極反應(yīng)產(chǎn)物氫氧根離子相遇時(shí)，即生成碳酸鈣沉淀而覆蓋于陰極表面。由于陰極過程被抑制，鋼的腐蝕速度減小。當(dāng)原水被軟化之后，隨著硬度成分被除去，水中原有的天然緩釋劑已不存在，因而水的腐蝕性增加了。同時(shí)，腐蝕產(chǎn)物覆蓋于金屬表面而成垢的情況變得嚴(yán)重了。因此，對使用軟化水的鍋爐，更有必要采取防腐措施。離子交換法的主要缺點(diǎn)是必須排放再生廢液。再生廢鹽水可導(dǎo)致淡水 咸化，其排放在一些國家已受到限制。 膜分離法阻垢技術(shù) 膜分離是借助一個(gè)膜相對被分離物系中各組分的選擇透過能力不同而實(shí)現(xiàn)對物系中各組分分離的過程。膜分離技術(shù)發(fā)展的時(shí)間大致是， 20 世紀(jì) 30 年代，微濾； 40 年代，透析； 50 年代，電滲析； 60 年代，反滲透； 70 年代，超濾和液膜； 80 年代，氣體分離； 90 年代，滲透蒸發(fā)。膜技術(shù)的大致應(yīng)用范圍是，微濾用于過濾細(xì)菌，超濾用于截留蛋白質(zhì)，反滲透用于除去水溶液中的離子及相對分子質(zhì)量為幾百的小分子溶質(zhì)。 在鍋爐水處理方面應(yīng)用較多的是電滲析和反滲透。在發(fā)達(dá)國家，鍋爐用水 的預(yù)處理采用電滲析法已很常見。雖然反滲透遠(yuǎn)不及電滲析應(yīng)用那么廣泛，但反滲透法作為離子交換的預(yù)處理更為有利。膜法預(yù)處理的優(yōu)點(diǎn)是，由于除去了大量離子，因而可使離子交換符合減少，延長再生周期；由于除去了污染物，因而可減輕樹脂污染，延長離子交換樹脂的使用壽命。 膜法的主要缺點(diǎn)是需要較嚴(yán)格的預(yù)處理和必須排放濃縮水。 除氧器－除氧劑法防腐技術(shù) 為了防止鍋爐系統(tǒng)的氧腐蝕，國內(nèi)外研究開發(fā)的重點(diǎn)是從給水中除去腐蝕劑溶解氧。已開發(fā)了許多設(shè)備除氧方法，例如熱力除氧、真空除氧、解吸除氧、氧化還原樹脂除氧、鋼屑除氧等。熱 力除氧和真空除氧的除氧效果好，使用性能穩(wěn)定，一直是蒸汽鍋爐普遍采用的防腐方法。為了保證除氧效果，還應(yīng)在機(jī)械除氧之后再加入適量除氧劑。 此外，也可以向軟化水中直接加入除氧劑，使其和水中的溶解氧反應(yīng)，除去腐蝕劑溶解氧。已開發(fā)了許多除氧劑，較重要的有亞硫酸鹽、聯(lián)氨、二乙羥胺、碳酰肼、氫醌、異抗壞血酸、胺基胍、甲基乙基酮圬等。不過，一般認(rèn)為單獨(dú)加入除氧劑不如除氧器－除氧劑法經(jīng)濟(jì)。 亞硫酸鈉使最常用的除氧劑。除了有可能使其分解的超高壓鍋爐外，對普通高壓鍋爐、中壓鍋爐和大容量低壓鍋爐，最好的防腐方法使：首先用機(jī)械除氧器除去大部分溶解氧，然后加入亞硫酸鈉，使系統(tǒng)中亞硫酸根含量保持在 2～7mg/L。亞硫酸鈉的作用是防止水中殘存氧對系統(tǒng)金屬的腐蝕。一旦機(jī)械除氧器失靈或操作失誤，亞硫酸鈉還可作為防止氧腐蝕的第二道屏障。對沒有安裝除氧器的鍋爐，可直接采用亞硫酸鈉，其用量根據(jù)給水溶解氧含量計(jì)算，然后再稍增加，以保證系統(tǒng)中亞硫酸根含量。 長期以來，人們試圖找到比亞硫酸鹽各國更好的還原劑以克服亞硫酸鹽再貯存時(shí)容易氧化失效等缺點(diǎn)，但至今尚未發(fā)現(xiàn)像亞硫酸鹽這樣效果好而又廉價(jià)無毒的物質(zhì)。在走過了漫長之路以后，特別是從不污染環(huán)境考慮，人們的興趣 重新回 8 到了亞硫酸鹽上來。北京化工大學(xué)通過試驗(yàn)研究，查明了亞硫酸鹽的氧化機(jī)理，研制了穩(wěn)定亞硫酸鈉，從而為亞硫酸鹽貯存失效問題提供了解決辦法。 水合聯(lián)氨是比亞硫酸鈉更好的除氧劑，國內(nèi)外廣泛用于高壓鍋爐給水除氧，作為機(jī)械除氧的輔助措施。由于聯(lián)氨價(jià)格昂貴，又有較強(qiáng)毒性，因而中、低壓鍋爐很少采用。 鍋內(nèi)加藥法防腐阻垢技術(shù) 鍋內(nèi)加藥法防腐阻垢技術(shù)，是一種向鍋內(nèi)投加某些具有特殊功能的化學(xué)藥劑來達(dá)到防腐阻垢目的的方法。實(shí)際上，早在離子交換法問世以前，鍋內(nèi)水處理技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。在離子交換法問世之后，鍋內(nèi)加藥法 與其配合使用，獲得了更快發(fā)展。在發(fā)達(dá)國家，廣泛采用離子交換－鍋內(nèi)加藥，也可以單獨(dú)采用鍋內(nèi)加藥法，像我國這樣單獨(dú)采用離子交換法的鍋爐非常少見，這可能是我國鍋爐壽命較短的主要原因。 下 表列出鍋爐水處理劑的一般種類及其作用，可根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu)和水質(zhì)特點(diǎn)靈活運(yùn)用。 表 3 鍋爐水處理藥劑及其作用 種類 藥劑 作用 pH 及堿度調(diào)節(jié)劑 氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鹽、聚磷酸鹽、磷酸、硫酸 調(diào)整給水、鍋水堿度、防止鍋爐腐蝕與結(jié)垢 軟化劑 氫氧化鈉、磷酸鹽、聚磷酸鹽 使水中的硬度成分沉淀 淤渣分散 劑 木素磺酸鈉、單寧、淀粉、聚丙烯酸、苯乙烯磺酸與馬來酸共聚物 使淤泥懸浮分散于水中、易于通過排污排出系統(tǒng) 除氧劑 亞硫酸鹽、聯(lián)氨、二乙羥胺、碳酸肼、氫醌、異抗壞血酸、胺基胍、甲基乙基酮肟 除去水中溶解氧、防止鍋爐氧腐蝕 凝結(jié)水緩蝕劑 嗎啉、環(huán)己胺、烷基胺 防止凝結(jié)水系統(tǒng)腐蝕 目前，在我國市場上流行著把用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的防垢劑和緩蝕劑直接出售給鍋爐用戶的做法。這種做法無疑有生意上的意義，但是對鍋爐的防腐阻垢難以達(dá)到要求的可能原因如下。 （ 1）鍋爐系統(tǒng)的水溫明顯高于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，其腐蝕結(jié)垢機(jī)理有很大 差別。 （ 2）氧的存在是敞開式冷卻水系統(tǒng)緩蝕劑 1 發(fā)揮作用的必要條件。在冷卻水系統(tǒng)特別是敞開式冷卻水系統(tǒng)，水中的溶解氧處于飽和狀態(tài)，而鍋水中的溶解氧含量很低甚至為零，因而不利于這類緩蝕劑的作用發(fā)揮。 （ 3）目前，即使堿性冷卻水處對水的堿性仍然有比較嚴(yán)格的要求，而鍋爐水的堿性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這種限制 ，適合于冷卻水細(xì)工的酸性處理對鍋爐則是十分危險(xiǎn)的。 （ 4）目前，緩蝕性能最好的冷卻水處理配方仍然是鉻系配方和低鉻系配方。因環(huán)保限制而開發(fā)應(yīng)用的非鉻系配方，其緩蝕效果均不如前者。文獻(xiàn)報(bào)道的采用這些配方后金屬的腐蝕速度對冷卻水 是允許的，而對鍋爐來說，屬于強(qiáng)烈腐蝕級或事故腐蝕級。 水處理劑的發(fā)展方向是綠色化。 停用鍋爐的防腐保養(yǎng) 鍋爐停用期間的腐蝕甚至比運(yùn)行時(shí)的腐蝕更嚴(yán)重，大規(guī)模的腐蝕損壞和局部腐蝕穿孔往往是由停用腐蝕引起的。 9 、鍋爐水處理技術(shù)的發(fā)展方向 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國鍋爐水處理技術(shù)獲得了很大得發(fā)展，在許多方面已與國外先進(jìn)的技術(shù)接軌，形成了一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。在全新的綠色化學(xué)的沖擊下，水處理技術(shù)正醞釀這種大突破。面臨挑戰(zhàn)，研究鍋爐水處理技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向是十分必要的。 綠色水處 理技術(shù)是以近年提出的“綠色化學(xué)”為基礎(chǔ)的新概念，從始端，終端和中間過程杜絕污染產(chǎn)生的新思路，能夠最大限度地節(jié)水和徹底解決水污染的重大技術(shù)，使 21 世紀(jì)水處理技術(shù)發(fā)展的中心戰(zhàn)略。綠色水處理技術(shù)的理想是零排污水處理技術(shù)。 對鍋爐水處理來說，在過去很長一段時(shí)間，環(huán)境問題被安全問題所掩蓋。在環(huán)境和安全難以兼得時(shí)，國內(nèi)外普遍采取的做法是舍環(huán)境而取安全。由于受鍋爐水處理技術(shù)上不夠先進(jìn)的限制，過去把環(huán)境保護(hù)和鍋爐安全兩者對立起來的灌頂惡化做法是可以理解的，但從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略考慮則是不可取的。轱轆是耗水大戶，發(fā)達(dá)國家的鍋爐耗 水兩一般占第三位，僅次于冷卻水和產(chǎn)品處理清洗用水。鍋爐又是環(huán)境污染大戶，連續(xù)排污、定期排污、沖洗廢水排放、離子交換劑再生廢水排放以及燃料燃燒廢氣和粉塵的排放等都在污染著人類賴以生存的環(huán)境。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，以近年提出的綠色化學(xué)新概念為基礎(chǔ)，傳統(tǒng)大額安全和節(jié)能戰(zhàn)略已不能滿足持發(fā)展要求，消滅污染源頭的綠色鍋爐水處理技術(shù)或零排污鍋爐水處理技術(shù)應(yīng)當(dāng)成為 21 世紀(jì)鍋爐水處理發(fā)展的中心戰(zhàn)略。 零排污技術(shù)是當(dāng)前國外研究開發(fā)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，難度和風(fēng)險(xiǎn)很大，改變傳統(tǒng)思路非常重要。在這方面，不妨提供 BF－ 30a 技術(shù)的研究深化過 程，希望起到拋磚引玉作用。 熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)是國家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)課題和國家“九五”科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，其原定目標(biāo)是解決我國普遍存在的熱水鍋爐運(yùn)行腐蝕和停用腐蝕兩大難題，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。然而，在完成了規(guī)定科研任務(wù)的基礎(chǔ)上，其研究開發(fā)逐步深化，發(fā)展成了普通、中級和高級應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了零排污。試驗(yàn)結(jié)果表明，只要解決了關(guān)鍵技術(shù)問題，在零排污工況下，鍋爐運(yùn)行更安全、更經(jīng)濟(jì)。 鍋爐水處理技術(shù)是一門綜合技術(shù)，與離子交換技術(shù)、膜分離技術(shù)、除氧技術(shù)、鍋內(nèi)加藥技術(shù)、停用保養(yǎng)技術(shù)等的進(jìn)步密切相關(guān)。零排污技 術(shù)是 21 世紀(jì)鍋爐水處理技術(shù)的發(fā)展方向，其研究開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和難度很大，必須加大投入力度，組織科技力量對傳統(tǒng)的、常規(guī)的有關(guān)技術(shù)進(jìn)行全面的認(rèn)識和評價(jià)，從觀念上、理論上和技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，才能完成歷史賦予我們的任務(wù)。 （ 本章 內(nèi)容 摘錄于 《熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)》 ，魏剛、熊蓉春?；こ霭嫔?） 第 三 章 供暖工藝及類型 火的使用、蒸汽機(jī)的發(fā)明、電能的應(yīng)用以及原子能的利用、可再生能源的開發(fā)利用，使人類利用能源的歷史不斷發(fā)生著重大變革，也使供熱工程技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。人類最早以火的形式利用能源 到后來利用原始爐灶獲得熱能供暖、炊事和照明，屬于局部取暖和用能方式。 1673 年英國工程師發(fā)明了熱水在管內(nèi)流動(dòng)用以加熱房間。 1777 年法國人把熱水采暖用于房間。蒸汽機(jī)的發(fā)明，促進(jìn)了鍋爐制造業(yè)的發(fā)展。 19 世紀(jì)初期，在歐洲出現(xiàn)了以蒸汽或熱水作為熱媒的集中供暖系統(tǒng)。 1877 年，在美國紐約建成了第一個(gè)區(qū)域供熱鍋爐房。 20 世紀(jì)初，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，開始利用發(fā)電廠內(nèi)汽輪機(jī)的排汽，供給生產(chǎn)和生活用熱，其后逐漸形成現(xiàn)代化的熱電廠。原子核的裂變和聚變可以釋放出巨大的能量，原子能應(yīng)用于熱電聯(lián)產(chǎn)始于 1965 年。 本世紀(jì)， 隨著全球可持續(xù)戰(zhàn)略的實(shí)施和新能源革命，世界能源結(jié)構(gòu)正在向優(yōu)質(zhì)化發(fā)展，清潔能源、可再生能源（太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、水能等），將越來越多地替代碳能源。燃料多元化和設(shè)備小型化、冷熱電聯(lián)供與多聯(lián)產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化與智能化控制和信息化管理以及環(huán)境友好，成為新一代能源系統(tǒng)的主要特征。因此，供熱熱源與供熱方式的多元化，正在促進(jìn)現(xiàn)代供熱技術(shù)飛速發(fā)展 . 我國在遠(yuǎn)古時(shí)期，就有鉆木取火的傳說。故宮的火地供熱，是迄今為止保存完好的我國古代宮殿常用取暖方式?；馉t、火墻和火炕等局部供暖方式不僅至今在 我國北方農(nóng)村還被廣泛地使用，目前的研究還表明，火炕是一種節(jié)能、舒適、環(huán)保、有發(fā)展應(yīng)用前景的農(nóng)村供暖方式。 在解放前，我國僅在一些大城市的個(gè)別建筑和特殊區(qū)域內(nèi)設(shè)置集中式供暖系統(tǒng)，如當(dāng)時(shí)北京的六國飯店、清華大學(xué)圖書館和體育館、東單的德國醫(yī)院等，又如上海的國際飯店、華山公寓等，被視為高貴的建筑設(shè)備。 新中國成立后，隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國的供熱事業(yè)得到了迅速發(fā)展，在東北、西北、華北三北地區(qū)，公共建筑、工業(yè)建筑及城鎮(zhèn)居住建筑都實(shí)現(xiàn)了集中供暖，不少城鎮(zhèn)實(shí)現(xiàn)了集中供熱。 供暖工程的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理，在 50 年代期間，主要以學(xué)習(xí)原蘇聯(lián)的技術(shù)為主。 20 世紀(jì) 60～ 70年代，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)走 “ 獨(dú)立自主，自力更生 ” 的發(fā)展道路，從而促進(jìn)了供熱技術(shù)的發(fā)展，形成了時(shí)代的特點(diǎn)。從仿制國外產(chǎn)品轉(zhuǎn)向自主開發(fā)， 60 年代開始，我國能夠自行設(shè)計(jì)開發(fā)大中小型的成套供熱設(shè)備及各種鍋爐，設(shè)計(jì)和制造各種鑄鐵、鋼制和鋁合金散熱器，熱水供暖技術(shù)得到快速的發(fā)展，公共建筑的蒸汽采暖方式逐步被替代，城鎮(zhèn)集中供熱事業(yè)迅速發(fā)展起來。改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，多種供暖系統(tǒng)型式的應(yīng)用和新型散熱設(shè)備的 研制都有了較大的發(fā)展。如工業(yè)企業(yè)中高溫水供暖系統(tǒng)，鋼制輻射供暖的應(yīng)用、新型鋼串片、鋼板模壓等散熱器的研制和應(yīng)用，高級旅館中供暖與 11 空調(diào)相結(jié)合的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)等。 1987 年頒布了適合我國國情的國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GBJ191987 ）， 1989 年建設(shè)部頒布了《城市供