化工企业在锅炉安全的作用

摘要：兖矿国宏化工有限责任公司是兖矿集团化工公司下属的大型化工企业，主要产品是甲醇，公司蒸汽废锅和加热器配置较多，拥有五级蒸汽管网和凝液管网，凝液较为复杂，锅炉给水多次被污染，管道内壁大面积严重腐蚀，造成锅炉频繁发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级管理在锅炉安全运行中出现问题的原因，并采取适当的改造措施。

关键词：化工企业；凝液；分级管理；锅炉；水质；COD

1问题概述

我公司正常运行时，三台锅炉两开一备，2011年至2014年公司锅炉经常出现给水PH值正常，炉水PH值突降的现象，而且是运行的两台锅炉同时出现这种现象，从正常值降至3仅需1小时，为防止造成锅炉汽水系统严重酸腐蚀，保证炉水正常PH值，分析人员发现后立即加大磷酸盐加药量，并适当添加NaOH，同时通知锅炉岗位加大定、连排，连续加做分析，时刻监控炉水PH值变化情况，根据检测数据动态调整加药量，在最短时间内恢复锅炉炉水正常PH值。由于经常出现炉水指标异常现象，2013年至2014年锅炉水冷壁管频繁发生爆管事故，锅炉运行周期短，甚至一台锅炉因爆管需进行连续多次停炉检修，严重影响后系统的安全稳定运行，每年因锅炉爆管事故造成后系统减量或停车影响甲醇产量约1万吨，且锅炉检修频繁，造成检修费用过高，检修工作量过大，人员疲惫不堪，点停炉浪费严重。检修过程中，对爆管位置进行详细检查，发现外壁基本无磨损，内壁腐蚀严重，均为大坑状腐蚀点，且在管壁内无规则分散分布，检修难度大，为降低检修启炉后再次出现爆管的风险，对爆管处两侧水冷壁管进行割管检查，发现腐蚀严重的一并进行更换，在一定程度上缓解了爆管停炉事故的发生，要想彻底消除该隐患，须将被腐蚀的所有水冷壁管全部更换。自2015年凝液严格执行分级管理后，加之水冷壁管在大修过程中进行了大面积的更换，目前隐患得到有效控制，水冷壁管因内壁严重腐蚀造成爆管的事故基本避免。

2原因剖析

2.1给水和凝液系统简介。我公司作为化工企业，锅炉主要给空分和发电机供给高压蒸汽（9.8MPa），部分给化工系统蒸汽加热器供给低压蒸汽（2.5MPa以下），化工系统废锅主要给蒸汽加热器供给低压蒸汽（2.5MPa以下），2007年至2013年锅炉和化工系统废锅用水均取自水汽车间除氧器，型号WTMC-680，容积120m3，出水总量680m3，作为高、中、低压锅炉给水泵取水水源，高压给水泵主要供给水汽车间锅炉，中压给水主要供给气化和合成车间2.5MPa废锅，低压给水主要供给气化车间1.0MPa和0.35MPa废锅。全公司各级蒸汽凝液主要有空分和发电机9.8MPa透平凝液、合成2.5MPa透平凝液、循环水2.5MPa透平凝液、713汽动泵透平凝液、精馏1.0MPa工艺凝液、净化0.35MPa凝液等，全部回收至水汽车间除氧器和脱盐水站。2.2原因排查过程。出现锅炉炉水PH值异常后，在对锅炉水质应急处置的同时，公司组织对锅炉给水系统和全厂凝液进行详细的排查分析（分析内容主要有PH值、电导率、硬度），对锅炉给水系统的各个环节进行分析，对凝液的2.5MPa及以下凝液进行分析，确定给水在哪一环节、凝液哪一级被污染，前期排查各给水环节和凝液均未出现异常，造成前期炉水异常情况持续时间较长，给锅炉的水系统带来了巨大的安全隐患。随后，根据锅炉炉水异常时间和后系统凝液装置运行情况，并结合后系统凝液装置的介质情况，公司将问题重点排查点放在1.0MPa精馏凝液和0.35MPa净化热再生塔再沸器凝液上，炉水出现异常与后系统净化和精馏系统的开车、波动时间基本一致，因此两个系统开车或波动时，因蒸汽加热器存在一定的泄漏情况，受介质和凝液压力变化的影响，部分化工介质会漏入蒸汽凝液侧，造成凝液被污染。根据COD化学需氧量的性质，有机物对工业水系统的危害很大。含有大量的有机物的水在通过除盐系统时会污染离子交换树脂，特别容易污染阴离子交换树脂，使树脂交换能力降低。有机物在经过预处理时（混凝、澄清和过滤），约可减少50%，但在除盐系统中无法除去，然后随脱盐水进入除氧器，通过锅炉给水带入锅炉，使炉水PH值降低，有时有机物还可能带入蒸汽系统和凝结水中，使PH值降低，造成系统腐蚀。[1]我公司对该两处设备的凝液进行了彻底的排查和分析，精馏1.0MPa工艺凝液、净化0.35MPa凝液中因加热器泄漏在系统开车或波动时会漏入COD（甲醇等有机物）；另外，2.5MPa透平凝液绝大部分来自化工系统废锅副产蒸汽，因废锅泄漏会漏入化工气体，化工气体中同样含有COD，COD极易溶于水，凝液精致无法去除，经过除氧器加温无法降解，但进入锅炉后可进行高温水解，形成有机酸，对锅炉整个水系统进行酸腐蚀，且反应速度非常快，给水2000mg/L的COD可在24小时内全部降解完毕，给水COD恢复正常，造成锅炉水冷壁内壁腐蚀严重，而且正常的水质分析是不包含COD这一项的，因此，一旦锅炉给水中存在COD，对锅炉的伤害是致命的、长期的，COD像血液中的病毒一样会污染整个锅炉汽水系统，对水冷壁和过热器造成严重腐蚀。

3解决措施

3.1凝液分级管理。为避免高压锅炉给水被污染，关键在于把可能存在漏入COD的凝液与高压锅炉给水彻底分离，实现凝液分级管理，根据实际情况，考虑被COD污染的凝液均来自2.5MPa及以下等级蒸汽。2013年我公司在原除氧器北侧新建一套除氧器，型号WT⁃MC-380，容积80m3，出水总量380m3，作为中、低压锅炉给水泵取水水源，正常情况下2.5MPa及以下等级蒸汽凝液（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响，0.35MPa凝液采取间断回收到脱盐水的方式，因对凝液COD无法进行实时分析监控，在回收过程中依然存在COD进入脱盐水系统的可能，2014年技术部下发通过凝液管理规定[2]的严格执行，0.35MPa凝液回收标准为COD≤20mg/L，给水COD控制标准为COD≤20mg/L，高压锅炉给水被污染的概率大大降低，给水水质得到有效控制。2015年新增脱盐水制水一套，脱盐水较为富裕，为彻底消除该凝液对脱盐水系统的影响，采取外排不再回收的方式，给水水质得到保证。2016年公司甲醇系统技改时将2.5MPa及以下等级蒸汽凝液全部回收至新除氧器，作为中、低压给水泵取水水源，从水源上实现了将高压与中、低压给水彻底分离，改造后的具体工艺流程为下图：3.2严格控制水质。①严格执行凝液管理规定，定期对凝液品质进行抽检，凝液指标不合格的排至循环水，严禁回收至脱盐水站和新除氧器。②加强加药和分析管理，根据给水和炉水各项分析指标，动态优化调节加药量，保证各项水质指标稳定。③严格执行锅炉定、连排排污制度，减少锅炉汽水系统内杂质和盐分，保证良好的水循环。④严格执行应急预案，分析岗位一旦检测出给水中COD和硬度超标，立即汇报车间和公司，按照先切出后排查的原则，减少凝液对锅炉给水的污染。3.3更换水冷壁。借锅炉检修机会，对水冷壁管进行壁厚测量，并对频繁出现泄漏的水冷壁管区域进行割管抽查，发现水冷壁管壁薄及内壁腐蚀严重的立即更换，逐渐将被腐蚀的水冷壁管全部更换，消除水冷壁管内部损伤隐患。

4结束语

水是锅炉的血液，一旦锅炉水被污染，便会波及到整个锅炉汽水系统，面临全面腐蚀的后果，随时存在泄漏甚至爆管的可能，对锅炉的稳定运行带来巨大的安全隐患，且短期内无法彻底消除，受化工企业凝液复杂化的影响，其锅炉运行安全系数相对于电厂来说要低的多，因此，化工企业锅炉水质的控制尤为重要，是制约锅炉长周期运行的关键因素，实现凝液分级管理势在必行，可有效杜绝锅炉水被化工系统凝液的污染，配合锅炉水质严格管理，保证锅炉各汽水管道内部良好状态，消除内部之忧，实现锅炉安全长周期稳定运行。

参考文献：

[1]互动百科，COD[化学需氧量]详解。

[2]《兖矿国宏化工有限责任公司蒸汽、凝液管理规定》，2014年6月。

作者:孔环 王海苗 谢凯 单位:1.兖矿国宏化工有限责任公司 2.兖矿科技有限公司