【正文】 ，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。在發(fā)達國家，廣泛采用離子交換－鍋內(nèi)加藥，也可以單獨采用鍋內(nèi)加藥法，像我國這樣單獨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。 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。（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)垢機理有很大差別。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。（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。文獻報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，屬于強烈腐蝕級或事故腐蝕級。9 / 37 停用鍋爐的防腐保養(yǎng)鍋爐停用期間的腐蝕甚至比運行時的腐蝕更嚴(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。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。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。對鍋爐水處理來說，在過去很長一段時間，環(huán)境問題被安全問題所掩蓋。由于受鍋爐水處理技術(shù)上不夠先進的限制，過去把環(huán)境保護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。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。零排污技術(shù)是當(dāng)前國外研究開發(fā)的重點和熱點，難度和風(fēng)險很大，改變傳統(tǒng)思路非常重要。熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)是國家“八五”重點科技攻關(guān)課題和國家“九五”科技成果重點推廣項目，其原定目標(biāo)是解決我國普遍存在的熱水鍋爐運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)。試驗結(jié)果表明，只要解決了關(guān)鍵技術(shù)問題，在零排污工況下，鍋爐運行更安全、更經(jīng)濟。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)進行全面的認識和評價，從觀念上、理論上和技術(shù)上進行創(chuàng)新，才能完成歷史賦予我們的任務(wù)?；こ霭嫔纾┑谌?供暖工藝及類型 火的使用、蒸汽機的發(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。1673 年英國工程師發(fā)明了熱水在管內(nèi)流動用以加熱房間。蒸汽機的發(fā)明，促進了鍋爐制造業(yè)的發(fā)展。1877 年，在美國紐約建成了第一個區(qū)域供熱鍋爐房。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。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。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。 在解放前，我國僅在一些大城市的個別建筑和特殊區(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。 供暖工程的設(shè)計、施工和運行管理，在 50 年代期間，主要以學(xué)習(xí)原蘇聯(lián)的技術(shù)為主。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)計開發(fā)大中小型的成套供熱設(shè)備及各種鍋爐，設(shè)計和制造各種鑄鐵、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。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11 / 37級旅館中供暖與空調(diào)相結(jié)合的風(fēng)機盤管系統(tǒng)等。此后，不斷完善制定相應(yīng)配套設(shè)計法規(guī)文件，對供熱事業(yè)的發(fā)展起到了保證作用。 我國是能源消耗大國，在能源消耗結(jié)構(gòu)中，煤炭約占總能耗的 75％。供熱事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展意味著資源持續(xù)利用、 也意味著不可再生能源消耗的增長。生態(tài)環(huán)境得到保護和社會均衡發(fā)展是當(dāng)前的全球環(huán)境問題之一。優(yōu)化配置城鎮(zhèn)供熱資源，堅持集中供熱為主，多種方式互為補充，大力開發(fā)和利用太陽能、地?zé)岬瓤稍偕茉春颓鍧嵞茉?。推動了建筑?jié)能和供暖系統(tǒng)的節(jié)能，新建住宅基本實現(xiàn)節(jié)能 50%的目標(biāo)。熱源：熱源是泛指能從中吸取熱量的任何物質(zhì)、裝置或天然能源。熱網(wǎng)：由熱源向熱用戶輸送和分配供熱介質(zhì)的管線系統(tǒng)。 　 集中供熱系的熱源是供熱系統(tǒng)中的重要組成部分，它是由管道和設(shè)備組成的一個熱力系統(tǒng)，其主要任務(wù)是生產(chǎn)和供給熱媒。因此目前，集中供熱系統(tǒng)主要按照熱源種類分類：分為區(qū)域鍋爐房集中供熱系統(tǒng)、熱電廠集中供熱系統(tǒng)、工業(yè)余熱集中供熱系統(tǒng)、地?zé)峒泄嵯到y(tǒng)等。熱電廠由于客觀事實不可能與大型發(fā)電廠在同等起路線上“競價上網(wǎng)”的。熱電廠由于既發(fā)電又供熱，鍋爐容量大于同規(guī)?；痣姀S。熱電廠必須靠近熱負荷中心，往往又是人口密集區(qū)的城鎮(zhèn)中心，其用水、征地、拆遷、環(huán)保要求等均大大高于同容量火電廠，同時還建熱力管網(wǎng)。12 / 37 供熱汽輪機是熱電廠實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)過程中的關(guān)鍵裝置，大體可分為背壓式和抽汽式兩大類。抽汽式汽輪機是從汽輪機中間抽汽供熱的汽輪機。因而限制了背壓式汽輪機供熱系統(tǒng)只適用于用戶熱負荷比較穩(wěn)定的供熱系統(tǒng)。雙抽式供熱汽輪機有兩個可調(diào)節(jié)抽汽口。 (3)背壓式汽輪機的發(fā)電功率是由通過汽輪機的蒸汽量決定的，而通過背壓式汽輪機的蒸汽量決定于熱用戶熱負荷的大小，所以背壓式汽輪機的發(fā)電功率受用戶熱負荷的制約，不能分別地獨立進行調(diào)節(jié)。 總之，以熱電廠為熱源采用熱電聯(lián)產(chǎn)的方式可以有效提高熱能利用率，節(jié)約燃料，減少有害物排放量，供熱范圍比較大。圖 1 雙抽汽式汽輪機供熱輪機供熱系統(tǒng)示意圖　　　　　　　　　　　 　　　 區(qū)域鍋爐房 　　 　 在鍋爐房中設(shè)置蒸汽鍋爐或熱水鍋爐作為熱源，向一個較大區(qū)域提供加熱的系統(tǒng)，稱為區(qū)域鍋爐房集中供熱系統(tǒng)。 (２）以區(qū)域鍋爐房為熱源的集中供熱系統(tǒng)，供熱范圍可大可小，比較靈活。 (４）供熱管網(wǎng)施工安裝工程量較小，工期短，見效快。 (６）區(qū)域鍋爐房熱效率低于熱電廠的熱能利用效率，但遠遠高于局部鍋爐房的熱效率。 　　根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，調(diào)峰區(qū)域鍋爐房與熱電廠相結(jié)合的集中供熱系統(tǒng)，可以使熱電廠的運行達到最佳經(jīng)濟效益。以蒸汽鍋爐房為熱源的集中供熱系統(tǒng)稱為蒸汽鍋爐房集中供熱系統(tǒng)。 　 (2)熱水鍋爐房 為熱水集中供熱系統(tǒng)生產(chǎn)和供給熱媒的熱水鍋爐及其附屬設(shè)備稱為熱水鍋爐房。熱水鍋爐房大多用于城市區(qū)域或街區(qū)的供暖，或用于工礦企業(yè)中供暖通風(fēng)熱負荷較大的場合?！　?集中供熱系統(tǒng)的其他熱源  工業(yè)余熱 　　工業(yè)余熱通常指的是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品和排放物料所含的熱以及設(shè)備散發(fā)出來的熱。如化工設(shè)備中排出的可燃氣體、工業(yè)爐中排出的高溫?zé)煔?、工業(yè)設(shè)備中蒸發(fā)出來的蒸汽以及動力設(shè)備中排出的乏汽等所含熱量；②液態(tài)余熱。如高溫焦炭、各種金屬的鑄錠或熔渣所帶有的物理熱等?！　。?）大多數(shù)工業(yè)余熱的載能體都屬于高溫和非潔凈的載能體，利用這能量時，往往需要加添熱能轉(zhuǎn)換裝置，或直接利用時，應(yīng)考慮對載能體適當(dāng)潔凈的問題。  利用工業(yè)余熱的方法：14 / 37　?。?）利用蒸汽鍛錘廢汽的供熱系統(tǒng)　　（2）焦?fàn)t冷卻水的供熱系統(tǒng)　?。?）閃蒸循環(huán)系統(tǒng)　?。?）中間介質(zhì)法工業(yè)余熱利用是節(jié)約能源的一個重要途徑。關(guān)于集中供熱系統(tǒng)中利用工業(yè)余熱作熱源的技術(shù)經(jīng)濟評價問題，還有待于進一步研究和實踐。地?zé)豳Y源是一種典型的清潔能源，同時它也被稱為 “綠色能源”和“可再生能源” 。據(jù)科學(xué)家推算，地殼內(nèi)地?zé)崴s有 1 億 km3 ，相當(dāng)?shù)厍蛏先亢Ｋ偭康?0%?！　⒌?zé)崮苤苯佑糜诩泄嵯到y(tǒng)是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂梅绞?。目前開采和利用最多的地?zé)崮苁堑責(zé)崴??！?地?zé)崴姆诸悾骸　?1)根據(jù)地?zé)崴疁囟鹊牟煌?，地?zé)崴煞譃椋旱蜏厮╰40℃） ；中溫水（t=40～60℃） ；高溫水（t=60～100℃） ；過熱水（t100℃） 。 　　(3)根據(jù)礦物質(zhì)含量，地?zé)崴煞譃椋撼ê}量低于 ） ；鹽水（含鹽量大于 35g/L） 。地?zé)崴某煞滞怯懈g性的，因而必須注意預(yù)防在傳熱表面和管路上發(fā)生腐蝕和沉積。對于一個具體的水井，地?zé)崴臏囟葞缀跏侨瓴蛔兊?，地?zé)崴膮?shù)不能適應(yīng)熱負荷變化的特性，使得利用地?zé)崮艿墓嵯到y(tǒng)變得復(fù)雜。地?zé)崴疅崮鼙焕煤笸ǔ＞鸵粡U棄?！　?開采深層地?zé)崴畬Φ孛娉两档挠绊戨m不象淺層水那么嚴(yán)重，但應(yīng)引起重視。統(tǒng)一規(guī)劃，嚴(yán)格控制井位、井?dāng)?shù)、井距和開采強度，有計劃有步驟地科學(xué)開發(fā)利用，才能更好地發(fā)揮地?zé)豳Y源的作用。  優(yōu)點是可解決城市能源供應(yīng)、減輕運輸壓力、消除燒煤造成的環(huán)境污染。 　　核熱電站反應(yīng)堆工作參數(shù)高,必須按照核電廠選址規(guī)程建在遠離居民區(qū)的地點，從而使其供熱條件在一定程度上受到限制?！。?熱泵熱源　　熱泵是可以用作集中供熱系統(tǒng)輔助熱源的一種設(shè)備?！　岜檬且缘蜏?zé)嵩磁懦龅臒崃孔鳛楣釤嵩?。與鍋爐房供熱系統(tǒng)相比， （對熱泵系統(tǒng)，發(fā)電效率為 η=；熱泵效率系數(shù) COP=；對鍋爐房系統(tǒng)，鍋爐效率 η=）其節(jié)能效果約為26％，減少向城市的排熱量約為 74％。熱泵系統(tǒng)已逐步地被人們接受。  太陽能熱源 　　太陽能熱源與常規(guī)能源相比較，太陽能資源優(yōu)點很多，同時又都是一般常規(guī)能源所不能比擬的，概括起來有以下四個方面。 　　(２)時間長久：根據(jù)天文學(xué)的研究結(jié)果可知，太陽系已存在大約 150 億年左右。對于人類存在的年代來說可以認為是“取之不盡，用之不竭”的。 　　(４)清潔安全：太陽能素有“潔凈能源”和“安全能源”之稱?！　?5)雖然太陽能也存在分散性，間斷性和不穩(wěn)定性以及效率低和成本高等缺點，致使目前還不能或至少是不容易與常規(guī)能源相競爭。國內(nèi)實踐證明，太陽能利用中最先實用化的是太陽能供熱水和太陽能供暖。因此，節(jié)約常規(guī)能源和開發(fā)利用可再生能源勢在必行。（本章內(nèi)容摘錄于《供熱工程》 ，田玉卓等，機械工業(yè)出版社）第四章 BF30a 熱水鍋爐防腐阻垢技術(shù)隨著我國城鎮(zhèn)化及工業(yè)化進程的加快，與生產(chǎn)生活密切相關(guān)的工業(yè)鍋爐及熱水鍋爐采暖系統(tǒng)規(guī)模也快速增長。 “國家級有突出貢獻的專家”北京化工大學(xué)魏剛教授，根據(jù)工業(yè)鍋爐腐蝕結(jié)垢規(guī)律，利用“協(xié)同作用”原理首創(chuàng) BF30a 鍋爐水處理技術(shù)。該技術(shù)可以不使用離子交換器及除氧設(shè)備。1997 年通過化工部工業(yè)化鑒定1998 年獲化工部技術(shù)發(fā)明三等獎 1999 年被國家科技部列為《國家級科技成果重點推廣計劃》項目2022 年被國家知識產(chǎn)權(quán)局授予專利權(quán)2022 年被認定為《北京市高新技術(shù)轉(zhuǎn)化項目》2022 年獲中國鍋爐水處理協(xié)會注冊北京化新通達清洗技術(shù)有限公司，依托學(xué)校技術(shù)科研優(yōu)勢，多年來致力于工業(yè)鍋爐防腐阻垢的應(yīng)用技術(shù)的探索和研究、以及工業(yè)鍋爐水處理的技術(shù)開發(fā)，取得了豐碩的成果和業(yè)績，2022 年被評為北京市高新技術(shù)企業(yè)。 BF30a 防腐阻垢原理 防腐蝕機理BF30a 的防腐蝕機理主要是使鍋爐金屬表面生成某種保護性薄膜，這從電化學(xué)試驗即可證實。與加入亞硫酸鈉之類的除氧劑后鋼的電位大幅0 1 2 3t/ksE/V自 來 水BF30aNa2SO318 / 37度下降的情況相反，加入 BF30a 后，鋼的電位在經(jīng)過稍微降低后保持大致穩(wěn)定的值，該值比原來水中鋼的電位值高得多。圖 2 示出 BF30a 對鋼在水中腐蝕的陽極過程和陰極過程的影響。 阻垢機理. 螯合溶解作用 螯合劑能與與水中鈣離子形成穩(wěn)定的水溶性螯合物，使給水中引入的硬度成分呈溶解狀態(tài)。該反應(yīng)按化學(xué)計量進行，lmgCaCO 3/L 鈣硬度成分需用 ／L EDTA 的四鈉鹽。其與 EDTA 之類的螯合劑的主要區(qū)別，一是 EDTA 是按化學(xué)計量與鈣離子反應(yīng)，而 BF30a 對鈣離子的螯合溶解并不按化學(xué)計量，在理論上達到化學(xué)計量值之后仍具有螯合作用；二是與 EDTA 的強的螯合作用相比，BF30a 是將鈣離子從固體上逐漸地緩慢地溶解下來，其作用非常溫和，在多次試驗中都沒有發(fā)現(xiàn)垢塊的分裂和剝落現(xiàn)象。19 / 37 晶格畸變作用 圖 3 無阻垢劑時的碳酸鈣垢 圖 4 有阻垢劑時的碳酸鈣垢為了查明 BF30a 的阻垢機理，用透射電子顯微鏡觀測了加和不加 BF30a時的碳酸鈣粒子形貌，如圖 3 和圖 4 所示。加入 BF30a 后，在傳熱面上僅發(fā)現(xiàn)少量疏松的無定形碳酸鈣，很容易被水沖掉?？梢哉J為，碳酸鈣晶型的變化和結(jié)晶生長的抑制是因為 BF30a 吸附于結(jié)晶上或者與碳酸鈣晶體界面上的鈣離子發(fā)生了螯合作用并占據(jù)了晶體正常生長的晶格位置，從而使晶體不能按正常規(guī)律生長，即晶體發(fā)生