保護清潔的水、安全的食品、豐富的能源和健康的環(huán)境
——藝康淺談踐行可持續(xù)發(fā)展理念

藝康集團（Ecolab Inc.）是全球水、衛(wèi)生、公眾健康、能源技術(shù)和服務(wù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，致力于保護與生命息息相關(guān)的重要資源——清潔的水、安全的食品、豐富的能源和健康的環(huán)境。

從登陸中國市場的第一天開始，藝康公司就將其全球領(lǐng)先的、推動可持續(xù)發(fā)展方面的技術(shù)、產(chǎn)品、解決方

納爾科3D TRASAR?鍋爐技術(shù)和全球最佳實踐大幅減少轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐故障

背景

中國某大型鋼鐵廠于2009年建成投產(chǎn)，共擁有5臺轉(zhuǎn)爐(BOF)，每臺轉(zhuǎn)爐的爐容為300噸，年總產(chǎn)量為780萬噸。該廠為每臺轉(zhuǎn)爐安裝了獨立的余熱鍋爐（BOF鍋爐）和干式除塵系統(tǒng)。案和服務(wù)帶入了中國，從專利的濃縮固體制劑到創(chuàng)新的包裝和分配裝置，藝康設(shè)計的產(chǎn)品不斷幫助客戶提高安全性、節(jié)水節(jié)源、減少化學(xué)品及廢棄物釋放到環(huán)境中。

藝康的專業(yè)知識加上藝康對社會的高度責(zé)任感，不僅給客戶帶來經(jīng)濟價值和社會價值，同時也推動了整個行業(yè)的發(fā)展和進步，促進一個更加可持續(xù)發(fā)展的世界。

現(xiàn)今大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，其轉(zhuǎn)爐普遍都安裝汽化冷卻煙道，用于回收煙氣余熱。

轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的水系統(tǒng)需要進行處理，以盡量減少結(jié)垢、沉積和抑制腐蝕。水處理方案取決于補水水質(zhì)、水系統(tǒng)類型、金屬材質(zhì)、材料耐腐蝕性和環(huán)境法規(guī)要求。轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐是一種特殊的余熱鍋爐，在日常運行期間，蒸汽的負荷波動劇烈。為了盡量減少爐管破損和管道爆裂，必須采取適當?shù)乃幚矸桨福⒓訌妼に囘^程的控制。

在轉(zhuǎn)爐吹煉期間，鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽收集于汽包內(nèi)，經(jīng)蓄熱器提供給工廠的真空脫氣爐等其他工序使用。鍋爐補水為純凈的脫鹽水。在轉(zhuǎn)爐冶煉期間，余熱鍋爐處于高溫和高壓工況，鍋爐的壓力高達42公斤，在冶煉周期的間隙，鍋爐的壓力降至14公斤。如果減少煙道管壁的溫度在轉(zhuǎn)爐冶煉時和冶煉后的波動，可降低鍋爐管道因熱疲勞而破損的風(fēng)險。

問題

在余熱鍋爐運行期間，管壁出現(xiàn)裂紋，爆管率明顯增加，鍋爐管平均每周發(fā)生爆管1～2次。導(dǎo)致工廠計劃外停工，造成嚴重的生產(chǎn)損失和高額的檢修成本，及安全隱患（水蒸汽從余熱鍋爐漏出后與高溫煤氣接觸，在有利的化學(xué)反應(yīng)條件下，可能生成氫氣，導(dǎo)致氫氣爆炸）。

納爾科的專家團隊從機械、操作和化學(xué)角度（MOC）對其鍋爐系統(tǒng)進行了全面的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)在該系統(tǒng)中存在一些不同于傳統(tǒng)鍋爐水管理的特殊問題，而這些問題在轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐中普遍存在。

爆管機理

美國納爾科研發(fā)中心的金屬材料專家對爆裂的管道樣品進行了金相分析，從水處理的角度分析了爆管機理。

在水冷壁管的內(nèi)壁和外壁表面產(chǎn)生了許多橫向裂紋，而且在內(nèi)壁形成的裂紋更深。管道受到周期性拉應(yīng)力的作用發(fā)生腐蝕疲勞破裂，形成了裂紋。裂紋出現(xiàn)后，在裂紋處會形成一層氧化鐵保護膜。然而，在應(yīng)力的作用下，保護膜脫落，暴露出膜下的金屬，使之繼續(xù)氧化。在周期性應(yīng)力的作用下，氧化鐵保護膜的脫落和形成交替進行，導(dǎo)致裂紋擴大。另外，由于內(nèi)壁與水接觸，而水中的溶解氧濃度過大，又導(dǎo)致內(nèi)壁因氧腐蝕而變薄。這種氧腐蝕可能發(fā)生在兩個吹煉周期之間的間歇。

在余熱鍋爐運行期間，由于溫度的變化，管壁內(nèi)產(chǎn)生了應(yīng)力，這是管道腐蝕疲勞破裂的主要原因。因此減少在管壁上施加周期性應(yīng)力的強度和頻率，可能是控制管道破裂的最有效方式。但是這些應(yīng)力主要是由于吹氧轉(zhuǎn)爐的周期性作業(yè)造成的，應(yīng)力的控制非常困難。

另外，在對水系統(tǒng)的機械、操作及化學(xué)處理進行調(diào)查分析以及在停工后對水系統(tǒng)進行檢查時發(fā)現(xiàn)，在主水管中存在大量沉積物，導(dǎo)致部分配水噴嘴完全堵塞。造成管道內(nèi)的水量減少，局部過熱，可能因此導(dǎo)致管道爆裂。

另外，水化學(xué)分析表明，鍋爐給水的溶解氧濃度波動很大，導(dǎo)致溶解氧在進入鍋爐之前就腐蝕了管道，造成分配水噴嘴堵塞。

為了防止沉積物積聚，該客戶過去每季度對水系統(tǒng)進行一次酸洗。在惡劣的酸洗條件下，每次都有新的金屬表面暴露于腐蝕環(huán)境，而殘余酸液進入了裂縫 （由周期性的拉應(yīng)力變化造成）中，又加重了水側(cè)內(nèi)壁的腐蝕，導(dǎo)致管道腐蝕疲勞爆裂。

促紅細胞生成素對缺氧缺血性腦損傷模型新生大鼠認知功能的影響及對相關(guān)PARP-1/AIF信號通路的調(diào)控機制研究 ……………………………………………… 段 淼等（18）：2492

節(jié)能環(huán)保的解決方案

在清楚地了解了水系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)計特點、運行和維護情況以及爆管機理以后，為了最大限度降低爆管率，納爾科專家給出了如下解決方案：

* 采用業(yè)內(nèi)最佳的爐內(nèi)水處理劑——NexGuard?水處理劑；

* 根據(jù)實際的腐蝕速度和必須維持的水處理劑殘余濃度，實時地自動投加藥劑和控制加藥量——3D TRASAR鍋爐技術(shù)；

* 采用納爾科為處理BOF余熱鍋爐的水系統(tǒng)而推行的全球最佳實踐以及納爾科六項服務(wù)標準。

吹氧轉(zhuǎn)爐是間歇式運行的。爐內(nèi)負荷的波動，不僅對水系統(tǒng)造成周期性應(yīng)力，也使化學(xué)藥劑的需求量呈周期性變化。采用傳統(tǒng)的水處理劑加藥方法時，加藥速率很難與給水流量的變化相適應(yīng)。另外，蒸汽是間歇式產(chǎn)生的，導(dǎo)致向除氧器供應(yīng)的蒸汽量以及除氧器的除氧性能不穩(wěn)定。3D TRASAR鍋爐技術(shù)根據(jù)工況的變化自動調(diào)整加藥量，滿足了系統(tǒng)對水處理劑的需求。

方案實施后該廠完全取消了對水系統(tǒng)的酸洗。加藥量的精確控制，不但降低了系統(tǒng)內(nèi)水中的鐵含量，也減少了間歇式排污的頻率和連續(xù)排污量，因此提高了鍋爐

水的濃縮倍數(shù)，大幅節(jié)省了能源和水資源。

結(jié)果

納爾科的綜合解決方案配合最佳實踐及現(xiàn)場專業(yè)服務(wù)，最終使該廠轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的爆管率大幅降低。

環(huán)境效益

* 爆管的頻率從每季度20次以上減少至每季度 1～2次

* 每年增加的生產(chǎn)時間為300小時

* 降低了維修成本

* 取消了酸洗程序

- 節(jié)省酸洗成本

8,000元/每臺每年酸洗×5臺轉(zhuǎn)爐 = 40,000元/年

- 降低了腐蝕的可能性，提高了管道可靠性

- 每年減少廢水排放量1,000立方米

* 提高了鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)（從2倍提高至5倍）

- 節(jié)能：876,886吉焦耳/年

- 節(jié)省脫鹽水：63,000立方米/年