CN111623339A

CN111623339A - 一种蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法

Info

Publication number: CN111623339A
Application number: CN202010397097.XA
Authority: CN
Inventors: 郭文洁; 秦帅; 李耀国; 邓英林; 付坤; 江志荣
Original assignee: Hebei special equipment supervision and inspection institute
Current assignee: Hebei special equipment supervision and inspection institute
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2020-09-04

Abstract

本发明提出一种蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法,将蒸汽锅炉排污水导入蓄水池，所述蓄水池设置有水位计、取样口、排污管和出水管，所述出水管连接热水锅炉，所述出水管设有水泵；从取样口对蓄水箱中的蒸汽锅炉排污水进行取样，测定水样的碱度，根据测定的各数值和热水锅炉各数值标准计算需加入的软化水或药剂量，再根据加入软化水后的热水锅炉水的PH值加入碱性药剂以达到热水锅炉正常运行的PH标准。本发明提出的方法，将蒸汽锅炉排污水中原有的碱度成分收集利用，作为热水锅炉的给水，废水再利用起到了环保、节能、节约原材料、减少锅炉腐蚀的效果。

Description

一种蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，具体涉及一种蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法。

背景技术

水质标准GB/T1576中分别对蒸汽锅炉和热水锅炉的给水及锅炉水给出了明确的标准要求。蒸汽锅炉水质标准严于热水锅炉水质标准。蒸汽锅炉在蒸发浓缩过程中，其碱度、pH值会不断增高，当达到一定数值时，需要进行科学排污后再补加合格的给水来降低这些指标，才能符合锅炉运行标准。而此时的蒸汽锅炉排污水不但具有一定的碱度、pH值还带有大量的热能，这些水往往会被排入污水系统，造成了大量水资源的浪费。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷与不足，本发明提供了蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法，能够对排污水进行充分利用，节约能源与原料。

所述技术方案如下：

本发明一种蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法，包括如下步骤：

(1)将蒸汽锅炉排污水导入蓄水池，所述蓄水池设置有水位计、取样口、排污管和出水管，所述出水管连接热水锅炉；

(2)从取样口对蓄水箱中的蒸汽锅炉排污水进行取样，测定水样的碱度： 1％酚酞指示剂：称取1g酚酞试剂溶于90％乙醇中，定量至100ml定容， 0.1％甲基橙指示剂：称取0.1g甲基橙试剂，用蒸馏水溶解并定容至100mL，用C_1/2H2SO4＝0.1000mol/L硫酸标准溶液做滴定；

1)、有酚酞碱度水样碱度的测定：

①取100ml透明排污水水样注于250ml锥形瓶中；

②所述锥形瓶加2滴1％酚酞指示剂，此时溶液显红色，说明有酚酞碱度，用C_1/2H2SO4＝0.1000mol/L硫酸标准溶液滴定至恰无色，记录耗酸体积V1,单位ml；

③继续向所述锥形瓶加入2滴0.1％甲基橙指示剂，然后用上述硫酸标准溶液滴定至溶液呈橙红色为止，记录耗酸体积V₂，

④碱度计算公式如下，

酚酞碱度：JD_酚(JDP)＝[C_1/2H2SO×V_1(1/2H2SO)/Vs]×10³mmol/L，

甲基橙碱度：JD_甲(JDM)＝[C_1/2H2SO×V_2(1/2H2SO)/Vs]×10³mmol/L，

全碱度:JD_全＝JD_酚+JD_甲mmol/L，

2)、无酚酞碱度水样碱度的测定：

①取100ml透明排污水水样注于250ml锥形瓶中；

②向所述锥形瓶中加2滴1％酚酞指示剂，此时溶液不显红色，说明无酚酞碱度，可视为酚酞碱度为零；

③继续向所述锥形瓶中加2滴甲基橙指示剂，用C_1/2H2SO4＝0.1000mol/L硫酸标准溶液滴定至溶液呈橙红色为止，记录耗酸体积V；

④碱度的计算：

全碱度JD_全＝JD_甲＝[C_1/2H2SO×V_(1/2H2SO)/Vs]×10³，单位mmol/L，

式中：C_1/2H2SO4---1/2H₂SO₄标准溶液浓度，单位mol/L；

V_1/2H2SO4---滴定时所消耗1/2H₂SO₄标准溶液的体积，单位ml；

Vs------取水样的体积，单位ml，

(3)、根据步骤(2)测定的各数值和热水锅炉各数值的标准要求作比较，依据质量守恒定律，计算需加入的软化水量：

根据定量的蒸汽锅炉排污水量VZ、蒸汽锅炉排污水全碱度JDZ、软化水的全碱度JDR、标准要求中热水锅炉水的全碱度JDB、热水锅炉内循环水量VX，可计算出为达到标准要求的热水锅炉水的全碱度，热水锅炉除去加入的蒸汽锅炉排污水外还需要加入的软化水量VR，

VR＝(VX·JDB-VZ·JDZ)/JDR，

式中：

VZ——蒸汽锅炉排污水体积，单位m³，

JDZ——蒸汽锅炉排污水的全碱度，单位mol/m³，

VR——软化水体积，单位m³，

JDR——软化水的全碱度，单位mol/m³，

VX——达到标准要求碱度时的热水锅炉循环水体积，单位m³，

JDB——达到标准要求的热水锅炉水的全碱度，单位mol/m³，

JDB的取值：按标准或经验取20mol/m³，

(4)通过水泵将蓄水池中的蒸汽锅炉排污水通入热水锅炉，同时按步骤(3) 中计算出的需加入的软化水量将软化水加入热水锅炉,然后通过电极法测量加入VR后的热水锅炉水pH值，根据测得的PH值加入碱性药剂以达到热水锅炉正常运行的PH标准。

蒸汽锅炉排污水中的有效成分恰巧是热水锅炉运行时需要而本体正常运行又不能达到的。如锅炉水的碱度、pH值。碱度和pH值是维持锅炉安全经济运行，防止锅炉本体腐蚀的重要指标。借用蒸汽锅炉排污水中的残余碱度、pH值直接运用到热水锅炉中，不仅能减少热水锅炉碱性药剂的投入，还巧妙地利用了排污水自带的潜热功效。既使得蒸汽锅炉排污水不丢弃，不污染环境，又能使热水锅炉运行时省电、省水、省药剂投入，创造可观的经济效益和社会效益。

蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法其优点有：

1.节能环保：蒸汽锅炉排污水不废弃，不污染环境，利用蒸汽锅炉排污水的热能，直接供给热水锅炉系统中，减少燃料消耗，节约了能源。

2.降低热水锅炉的运行成本：省水省再生剂：在软化水制备过程中，每一个制水周期需要清洗、再生剂溶解、树脂再生、冲洗、运行等循环过程。在这一过程中，需要投入大量的清洗水、再生用水、冲洗用水、再生剂投入、电耗等。直接使用蒸汽锅炉排污水，可以减少水耗、电耗，减少软化水的加入量。

3.减少调节剂的加入量：由于蒸汽锅炉的残余碱度和pH值，可以作为热水锅炉所需的有效成分，安全有效地利用于热水锅炉中，使得热水锅炉的碱性药剂加入量大大减少，直接降低了热水锅炉的运行成本，创造了可观的经济效益。

4.使热水锅炉水维持一定的碱度，可以在锅炉内壁形成一层保护膜，可以有效地防止热水锅炉内壁的腐蚀，延长热水锅炉使用寿命，保证热水锅炉的安全经济运行，节省了热水锅炉运行时必不可少的运行成本投入。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明中提供的锅炉水中酚酞碱度与甲基橙碱度滴定的关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本实施提出一种蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法，包括如下步骤：

(1)将蒸汽锅炉排污水导入蓄水池，所述蓄水池设置有水位计、取样口、排污管和出水管，所述出水管连接热水锅炉，所述出水管设有水泵；

(2)从取样口对蓄水箱中的蒸汽锅炉排污水进行取样，测定水样的碱度：

1％酚酞指示剂：称取1g酚酞试剂溶于90％乙醇中，定量至100ml定容。

0.1％甲基橙指示剂：称取0.1g甲基橙试剂，用蒸馏水溶解并定容至100mL。

用C_1/2H2SO4＝0.1000mol/L硫酸标准溶液作滴定；

1)、有酚酞碱度水样碱度的测定：

①取100ml透明水样注于250ml锥形瓶中；

②所述锥形瓶加2滴1％酚酞指示剂，此时溶液显红色，说明有酚酞碱度，用C_1/2H2SO4＝0.1000mol/L硫酸标准溶液滴定至恰无色，记录耗酸体积V1；

③继续向所述锥形瓶加入2滴0.1％甲基橙指示剂，然后用上述硫酸标准溶液滴定至溶液呈橙红色为止，记录耗酸体积V2；

④碱度计算公式如下，

酚酞碱度：JD_酚(JDP)＝[C_1/2H2SO×V_1(1/2H2SO)/Vs]×10³mmol/L，

甲基橙碱度：JD_甲(JDM)＝[C_1/2H2SO×V_2(1/2H2SO)/Vs]×10³mmol/L，

全碱度:JD_全＝JD_酚+JD_甲mmol/L，

2)、无酚酞碱度水样碱度的测定：

①取100ml透明水样注于250ml锥形瓶中；

②加2滴1％酚酞指示剂，此时溶液不显红色，说明无酚酞碱度，可视为酚酞碱度为零；

③加2滴甲基橙指示剂，用C_1/2H2SO4＝0.1000mol/L硫酸标准溶液滴定至溶液呈橙红色为止，记录耗酸体积V，mL；

④碱度的计算：

全碱度JD_全＝JD_甲＝[C_1/2H2SO×V_(1/2H2SO)/Vs]×10³mmol/L，

式中：C_1/2H2SO4---1/2H₂SO₄标准溶液浓度，单位mol/L；

V_1/2H2SO4---滴定时所消耗1/2H₂SO₄标准溶液的体积，单位ml；

Vs------取水样的体积，单位ml。

(3)根据步骤(2)测定的各数值和热水锅炉各数值的标准要求作比较，依据质量守恒定律，计算另外需加入的软化水量：

根据定量的蒸汽锅炉排污水量VZ、蒸汽锅炉排污水全碱度JDZ(JD_全)、软化水的全碱度JDR、标准要求(或研究经验)中热水锅炉水的全碱度JDB、热水锅炉内循环水量VX，可计算出为达到标准要求的热水锅炉水的全碱度，热水锅炉除去加入的蒸汽锅炉排污水外还需要加入的软化水量VR，

VR＝(VX·JDB-VZ·JDZ)/JDR

式中：

VZ——蒸汽锅炉排污水体积，单位m³，

JDZ——蒸汽锅炉排污水的全碱度，单位mol/m³，

VR——软化水体积，单位m³，

JDR——软化水的全碱度，单位mol/m³，

JDB——达到标准要求(或研究经验)的热水锅炉水的全碱度，单位mol/m³，

JDB的取值：按标准(或研究经验)取20mmol/L，参照GB/T1576-2018中“表2单纯采用锅内水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质”的要求：全碱度数值在8.0～26.0mmol/L之间(因为，利用蒸汽锅炉排污水的残余碱度大致相当于热水锅炉的炉内加药处理)。

所述蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法有效利用蒸汽锅炉排污水中的碱度、pH值，能够作为热水锅炉给水。蒸汽锅炉在高温高压条件下运行，锅炉水始终处于沸腾状态，纯净的蒸汽以H₂O的水蒸气状态被利用到生产的各个环节，锅炉内的其他离子在水蒸气不断蒸发浓缩后，浓度越来越高，当蒸汽锅炉炉水的碱度、pH值超过标准要求时，通过排污的方式排掉，然后补加软化水，锅炉水稀释后又重新运行，这样，蒸汽锅炉排污水中有大量的碱性物质会浪费掉。我们正是把排掉的蒸汽锅炉水收集起来，利用其残余碱度和pH值，通过调节，运用到热水锅炉中。

蒸汽锅炉运行后锅炉水各个指标会发生变化，其碱度和pH值会增加。天然水中碱度通常是以HCO₃ ^-的形式存在的，随着温度的升高，碱度的存在形式发生变化，HCO₃ ^-受热分解：

2HCO₃ ^-＝CO₃ ^2-+H₂O+CO₂↑

随着温度和压力的上升，CO₃ ^2-会不断发生水解现象，而且水解程度逐渐增加：

CO₃ ^2-+H₂O＝2OH^-+CO₂↑

有研究证明：CO₃ ^2-的水解率随着锅炉工作压力的升高而增大，不同工作压力下，CO₃ ^2-水解率与锅炉压力的关系见下表：

表：CO₃ ^2-水解率与锅炉压力的关系

pH值的高低，主要取决于水中的[OH^-]浓度，蒸汽锅炉运行过程[OH^-]浓度逐渐增大，因此水中的pH值会逐渐升高，当超过标准值的上限时需要通过排污的方式排掉，然后补加软化水来稀释锅炉水的pH值。

碱度分为酚酞碱度和甲基橙碱度。以酚酞做指示剂滴定至终点，测得的碱度称为酚酞碱度，以甲基橙做指示剂滴定至终点，测得的碱度称为甲基橙碱度，酚酞碱度与甲基橙碱度之和称为全碱度。酚酞碱度的高低取决于[OH^-]和[CO₃ ²]^-浓度的大小，蒸汽锅炉水经过高温高压运行后碱度和pH值都会增加，超过标准要求的上限值时，需要通过排污的方式排掉。

从图1中可以说明酚酞碱度、甲基橙碱度、全碱度之间的关系和碱度滴定的实质。

本发明将蒸汽锅炉排污水水质进行调节的方法可充分利用蒸汽锅炉排污水含有的碱度和pH值。因为热水锅炉的运行温度和压力较低，锅炉中CO3^2-几乎不水解，因此生成的OH^-浓度极低，pH值也低，要想达到GB/T1576符合pH要求的水质，必须加入碱性药剂NaOH。利用蒸汽锅炉排污水的固有pH值，就会大大节省热水锅炉NaOH碱性药剂量的投入。并且若使热水锅炉水保持一定的碱度，还需要投加一些综合药剂，如磷酸三钠、碳酸钠、腐殖酸钠等。利用蒸汽锅炉排污水的残余碱度直接用于热水锅炉，又可以省去这部分药剂的投入。蒸汽锅炉排污水中的有效成分恰巧是热水锅炉运行时需要而本体正常运行又不能达到的。如锅炉水的碱度、pH值。碱度和pH值是维持锅炉安全经济运行，防止锅炉本体腐蚀的重要指标。借用蒸汽锅炉排污水中的残余碱度、pH值直接运用到热水锅炉中，不仅能利用排污水自带的热量，还减少了热水锅炉碱性药剂的投入。本发明所述的蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法，既使得蒸汽锅炉排污水不丢弃，不污染环境，又能使热水锅炉运行时省电、省水、省药剂投入，创造可观的经济效益和社会效益。

Claims

1.一种蒸汽锅炉排污水在热水锅炉运行中再利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)从取样口对蓄水箱中的蒸汽锅炉排污水进行取样，测定水样的碱度：1％酚酞指示剂：称取1g酚酞试剂溶于90％乙醇中，定量至100ml定容，0.1％甲基橙指示剂：称取0.1g甲基橙试剂，用蒸馏水溶解并定容至100mL，用C_1/2H2SO4＝0.1000mol/L硫酸标准溶液进行滴定；

1)、有酚酞碱度水样碱度的测定：

①取100ml透明排污水水样注于250ml锥形瓶中；

④碱度计算公式如下，

酚酞碱度：JD_酚(JDP)＝[C_1/2H2SO×V_1(1/2H2SO)/Vs]×10³mmol/L，

甲基橙碱度：JD_甲(JDM)＝[C_1/2H2SO×V_2(1/2H2SO)/Vs]×10³mmol/L，

全碱度:JD_全＝JD_酚+JD_甲mmol/L，

2)、无酚酞碱度水样碱度的测定：

①取100ml透明排污水水样注于250ml锥形瓶中；

④碱度的计算：

全碱度JD_全＝JD_甲＝[C_1/2H2SO×V_(1/2H2SO)/Vs]×10³，单位mmol/L，

式中：C_1/2H2SO4---1/2H₂SO₄标准溶液浓度，单位mol/L；

V_1/2H2SO4---滴定时所消耗1/2H₂SO₄标准溶液的体积，单位ml；

Vs------取水样的体积，单位ml，

(3)根据步骤(2)测定的各数值和热水锅炉各数值的标准要求作比较，依据质量守恒定律，计算需加入的软化水量：

VR＝(VX·JDB-VZ·JDZ)/JDR，

式中：

VZ——蒸汽锅炉排污水体积，单位m³，

JDZ——蒸汽锅炉排污水的全碱度，单位mol/m³，

VR——软化水体积，单位m³，

JDR——软化水的全碱度，单位mol/m³，

JDB——达到标准要求的热水锅炉水的全碱度，单位mol/m³，

JDB的取值：按标准或经验取20mol/m³，

(4)通过水泵将蓄水池中的蒸汽锅炉排污水通入热水锅炉，同时按步骤(3)中计算出的需加入的软化水量将软化水加入热水锅炉,然后通过电极法测量加入VR后的热水锅炉水pH值，根据测得的PH值加入碱性药剂以达到热水锅炉正常运行的PH标准。