集中供热系统水质管理及绿色化学清洗技术的应用

背景：
       北方大中城市的冬季供热多以区域集中供热为主, 其中热电联产和燃气锅炉等清洁能源占有较大比例，并正在逐渐成为城市供热结构中的主力军。近年来，由于对供热环节中的换热器在使用、保养过程中的重视程度不够，相继产生了一些供热品质劣化、设备腐蚀结垢和能耗较高问题。在此背景下，我们提出了《集中供热系统水质管理及绿色化学清洗技术》，进一步体现集中供热在能耗和深度节能方面的社会和经济效益。

适用范围：
       以某市为例，2020-2021年采暖季全市集中供热面积达到5.14亿平方米，集中供热普及率达到99.9%。其中：燃气供热2.06亿平方米，占40%，热电联产供热1.85亿平方米，占36%，热电联产、燃气等清洁能源供热比重达到82.69%，逐步形成了以清洁能源为主的集中供热体系，为大中型城市冬季大气环境改善发挥了重要作用。在集中供热系统中最终完成送“温暖”到“家”的两大媒介是“水”和“换热器”。

主要原理：
       按照“热交换”的原理，系统中的两次传热过程（一次网和二次网）将遇到“四次”污垢热阻问题。解决好换热器的表面清洁能降低能耗。另外，水作为唯一的传热工质，其质量的优劣，也影响着系统的传热效率。
1. 优化补水水质。使用反渗透出水或钠离子交换器出水，补水中基本不含易结垢离子（一般指钙镁离子）。
2. 添加热水缓蚀阻垢剂。添加一种有机结合无机复配的水处理药剂，具有阻垢和缓蚀的双重作用（见第三方评价）。
3. 换热器清洗。换热器使用过程中，不可避免地会发生污垢沉淀、增加热阻的问题。采用“绿色化学”清洗技术，规避传统化学清洗的风险。

具体实施内容：
A. 补充水系统的全自动软化器经检修后正常投入运行，出水品质达标防止“病”从口入；
B. 传统的锅内水处理工艺，不能满足应急条件下的水质安全。采用新型专利产品，可取得防腐、防垢的双重效果。
C. 设定专人负责日常水质检测，完善技术监督工作。
D. 安排换热设备的“绿色化学”清洗，保证传热效率。

深度节能指标：

应用及效益分析：
某热电厂通过运行加药、停运保养和绿色化学清洗等措施，热网加热器的下端差与去年同期比较降低约10度。根据现场参数简单计算：
节能量=10 11000 4.1868/29308=15.71（tce），采暖季按150天可节约5万吨（tce）。

主要亮点：
1. 换热设备的“绿色化学”清洗。大多数企业及个人对结垢的影响及清除工艺还停留在机械、高压水、化学酸洗等传统的“破坏性”工艺和观念方面；而且简单地认为设备清洗只有在严重影响生产的情况下才会考虑，其不知水垢的生成在不断影响着企业的能耗，吞噬着企业的利润。“绿色”清洗剂及其技术的使用，主要反应机理是对钙、镁、铁垢的螯合(或称络合)，对金属的腐蚀速率是国家标准的是十分之一以下。给企业带来了一种全新的清洗工艺和观念。

2. 新型热水缓蚀阻垢剂的使用。循环水中的全铁指标是判断系统是否存在腐蚀的“晴雨表”。经第三方的试验检定：在高压釜中130℃条件下，不锈钢的平均腐蚀速率0.00082mm/a，静态平均阻垢率94.6%。性能试验检测结果表明：高温工况下药剂成分稳定，药效寿命长，满足热网循环水系统对缓蚀阻垢剂的要求。

主要完成人简介：
       刘国树，高级工程师，任职于天津国电津能热电有限公司生技部。从事火电厂化学监督及环保工作40年，对化学环保技术监督和传热设备清洁化管理有独到见解，尤其是在防止换热器结垢和工业设备清洗方面成绩突出；近年来先后发表技术论文十余篇，并有一个项目获得集团公司科学技术进步一等奖。在本项目中负责清洗系统和清洗工艺方案的制定并参与新药剂的开发。