标本兼治——高温蒸汽凝结水除铁技术防护换热系统腐蚀

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标本兼治——高温蒸汽凝结水除铁技术防护换热系统腐蚀蒸汽换热系统及蒸汽凝结水回收系统设备及管网在运行中容易受到氧和CO2形成的弱碳酸腐蚀，冷凝水回收过程因隐性腐蚀造成的铁离子超标，以及由此而引起的锅炉、换热器、管网等系统设备腐蚀结垢、穿孔泄漏等是长期困扰我们的难题。高温凝结水中铁离子或蒸汽冷凝水中铁离子从哪里来高温凝结水中铁离子或蒸汽冷凝水中铁离子来源于蒸汽锅炉的用汽系统和凝水回收系统的碳钢材质的设备和管网，蒸汽冷凝水回收过程因受到氧和CO2形成的弱碳酸隐性腐蚀造成的铁离子超标。导致蒸汽锅炉高温凝结水中铁离子或蒸汽冷凝水中铁离子超标中氧从哪里来当前,我国大部分蒸汽锅炉使用热力除氧器、真空除氧器等除氧设备除去系统给水中的氧气。涉及到热力除氧、真空除氧等除氧设备的效率及设备的使用管理原因，总是有部分氧进入系统里。除此之外，我国还有相当一部分蒸汽锅炉凝结水回收采用的是开式回收，空气中含有约21％的氧气，空气中的氧会经开式凝结水回收环节进入系统里。导致锅炉高温凝结水中铁离子或蒸汽冷凝水中铁离子超标中CO2从哪里来目前，我国大部分蒸汽锅炉使用的给水工艺是，原水经软水器即钠离子交换树脂和热力除氧后进锅炉，钠离子交换树脂除去原水中

1Ca2+、Mg2+等硬度离子，原水中的碳酸氢根(HCO³⁻)还存在，特别是在水质高硬高碱的地区，碳酸氢根既可发生电离生成碳酸根离子（CO₃²⁻）和氢离子（H⁺），或者直接水解生成氢氧根离子（OH⁻）和碳酸（H₂CO₃）；另外一个途径是部分蒸汽锅炉凝结水回收采用的是开式回收，空气中含有约4％的二氧化碳，空气中的CO2会经开式凝结水回收环节进入系统里。由于冷凝水一般比较纯净，缓冲性较差，很容易受外界干扰容易形成回收系统弱酸性腐蚀，回收过程中再有氧腐蚀铁离子很容易超标。铁离子超标严重的水质直接显红色或酱油色，这是铁呈三价产物状态，若是亚铁产物大多呈无色，蒸汽凝结水中亚铁产物进入锅炉受热后被氧化成三价铁，造成锅炉水颜色发红，即锅炉红水现象。总铁超标水进锅炉会产生形成氧化铁垢，和氧化铁垢下腐蚀，造成局部过热、能耗升高、以及管壁腐蚀穿孔甚至爆管，若进水除氧不佳腐蚀会更严重，对锅炉安全运行形成较大的隐患。当前高温凝结水除铁蒸汽冷凝水除铁的两种方式蒸汽冷凝水除铁离子有两种方式，物理设备除铁和化学药剂除铁。设备除铁离子方式就是在冷凝水回收的末端进除铁设备除去铁离子，设备除铁离子适用于任何工况，能解决进水安全达标进锅炉，适用于各种用汽场合，但是不能控制用汽设备及回收管网的腐蚀,用汽设备及回收管网的腐蚀还是在持续进行，冷凝水中因腐蚀铁离子来源一直存在，属治标不治本，设备除铁离子滤料需要定期更换。化学药剂除铁方式主要针对间接换热的用汽场合，药剂会对整个

2回收系统以及换热器进行整体的保护，不会受到腐蚀穿孔,长期综合效益好。药剂除铁不适用于需要蒸汽直接参与生产的的用汽场合，例如，食品药品的蒸煮等。具体采用那种方法跟企业生产工艺和技术实施的目的要求结合选择。高温凝结水除铁蒸汽冷凝水除铁七项主要工艺及其利弊统计发现，当前蒸汽冷凝水除铁离子工艺主要有以下七项：第1项蒸汽凝结水除铁工艺——常规的除铁过滤器常规的除铁过滤器大多采用锰砂或石英砂作为除铁的滤料，做成的储罐式的除铁过滤器，水通过锰砂或石英砂滤料过滤掉铁，锰砂或石英砂过滤技术，在温度高时，会释放出少量的硬度杂质，使处理后的水硬度超过锅炉给水标准，不能直接进入锅炉，只适用于地下水和对水质要求低的处理项目中，不适用于高温冷凝水的处理。如果用于高温水处理，需要先将水温降低到40-50摄氏度，超过此40摄氏度温度会再次析出硬度，然后在过滤后，再经过离子交换或阳离子树脂处理，去除硬度。此技术虽然条件限制多，但是成本低，目前各地的一些规模较小的企业还在使用，因为浪费了大量的热量，使用范围小。第2项蒸汽凝结水除铁离子工艺——高温阴阳树脂交换阴阳树脂交换高温蒸汽冷凝水除铁离子工艺就是：在中高压锅炉中，采用耐高温的阴阳树脂，高温冷凝水在回用前，先过树脂床，将铁离子或水中残留的硬度去除。这种方法在铁离子浓度高时，含量长期高于0.05ppm就会造成树脂铁中毒，中毒后的树脂不能恢复功能。设备投资高，处理费用也高，特别不适合在低压锅炉处理中采用。其

3树脂对温度的要求也高，不能高于60度。树脂膜是比较成熟的技术，但是因为需要控温过滤，并且长时间处于高限值温度对膜的损害很大，并非经济持久的除铁方式。第3项蒸汽凝结水除铁离子工艺——活性炭复合双层膜法活性炭复合双层膜法主要工艺原理是：利用双层复合膜过滤凝结水，同时除去凝结水中的微量的铁，达到精细处理的目的。复合膜的主要成分为木质纤维素和活性炭，两种物质与水配制成一定比例的溶液后，由敷膜泵在过滤器中循环，最终在多孔管件滤元上形成复合膜。正常运行，凝结水经过复合膜过滤层时，通过机械阻留、吸附、重叠、架桥等过程，将凝结水中的杂质进行去除，随着膜吸附的杂质逐渐增多，滤料被压实、污染，膜两侧的压降逐渐增大，出水量下降。当压降达到一定值时，停止运行，进行曝膜，去除多孔滤元上的失效滤料，重新铺膜后继续运行。铺、曝膜周期根据待处理的凝结水的水质确定，水质较差铺、曝膜周期就较短，正常情况下，铺曝膜周期为5-7天。整个处理过程需要通过程序控制完成，当铁离子≥0.5ppm,设备不能正常工作。在低压锅炉中，铁离子含量常常≥1ppm。采用该工艺，每小时回收50吨凝结水的设备总投资在170-250万元之间，处理成本为0.2-0.3元/吨凝结水。与其它工艺相比该工艺的特点是：处理较为洁净的凝结水时，成本较低，如出现凝结水大量带油时较短时间内即须重新曝膜，增加处理成本，设备总投资较大。活性炭复合双层膜法使用厂家有：青岛石化、燕山石化等。第4项蒸汽凝结水除铁离子工艺——粉末树脂除铁法：

4凝结水粉末树脂除铁处理工艺采用多孔滤元覆盖粉末树脂除去凝结水中铁离子。粉末树脂覆盖除铁原理和运行过程与过滤介质吸附法覆盖原理相似，不同的是采用粉末树脂覆盖在多孔滤元上，运行过程需要铺膜曝膜，铺曝膜周期为15天。采用该工艺，每小时回收50吨凝结水的设备总投资在400-500万元之间，处理成本为0.3元/吨凝结水左右。与其它工艺相比该工艺特点是技术先进、设备投资大，凝结水处理成本高。目前该工艺在国外有较多应用案例，国内使用的厂家有兰州石化。第5项蒸汽凝结水除铁离子工艺——高温烧结陶瓷滤料除铁法高温烧结陶瓷滤料除铁法工艺原理为：待处理的凝结水通过高温烧结陶瓷滤料层，除去凝结水中的铁。凝结水进入陶瓷滤料层，烧结陶瓷滤料具有许多细小的微孔，该微孔可以截留较小的三价铁微粒，随着杂质被截留的增多，烧结陶瓷滤料两侧的压差逐渐升高，达到一定值时，停止运行，用压缩空气和凝结水对陶瓷滤料层进行反冲洗，冲洗完成后重新投入使用。采用该工艺，每小时回收50吨凝结水的设备总投资在170-200万元之间，处理成本为0.1元/吨凝结水。与其它工艺相比该工艺的特点是设备投资不大，凝结水处理成本低，但可处理含油量较高的凝结水，可以耐受换热器泄漏时高含油凝结水的冲击。该工艺的用厂家有北京石化、武汉石化、湖南中烟、百事可乐等。第6项蒸汽凝结水除铁离子工艺——高梯度电磁除铁高梯度电磁除铁能够有效去除凝结水中氧化铁，但运行成本昂贵，

5一台处理量为100t/h的高梯度电磁除铁器日耗电达1500度，并且内部的不锈钢丝填料更换费用昂贵，只是在水质精度要求很高的场合使用。适用的有发电锅炉，高压锅炉，目前高梯度电磁除铁离子设备使用厂家有重庆烟厂等。以上六种工艺都是蒸汽锅炉凝结水设备除铁离子，虽然设备除去凝结水铁离子，让高温凝结水铁离子达标进锅炉安全使用，但是锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备及管网的氧腐蚀和弱碳酸腐蚀还在持续进行，蒸汽锅炉凝结水设备除铁离子属于治标没治本。北京化工大学北京化新通达清洗技术有限公司北京安运通源节能环保科技有限公司（颜辉经理l86OO475386欢迎咨询交流）关于锅炉蒸汽凝结水除铁离子技术、锅炉及供热系统高效防腐阻垢技术、锅炉水处理及水质自动监测控制系统等等,欢迎交流！蒸汽冷凝水除铁离子回用锅炉——节能与节水并行，效率和效益同增。锅炉蒸汽凝结水铁离子超标——标本兼治除防并举的高温凝结水除铁蒸汽冷凝水除铁离子对策。第7项蒸汽凝结水除铁离子工艺：BF-31T凝结水系统保护剂工艺针对锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备及管网的氧腐蚀和弱碳酸腐蚀,一般采用化学药剂法对其进行处理。化学药剂通过在锅炉蒸汽出口投加皮膜胺或炉前投加挥发性氨的方法在回水管线内成防腐膜或提高回水的PH值，通常采用BF-31T凝结水系统保护技术，投加北京化工大学专利产品BF-31T凝结水系统保护剂来阻止腐蚀的发生，BF-31T凝结水系统保护剂为市场应用成熟产品，BF-31T凝结

6水系统保护剂主要成分：成膜胺、中和胺等，BF-31T凝结水系统保护剂中的中和胺为碱性，既可以中和蒸汽凝结水中碳酸又为在线监测水中药剂浓度提供依据。BF-31T凝结水系统保护剂作为工业锅炉零排污蒸汽发生技术核心技术于2007年获国家发明二等奖。BF－31T凝结水系统保护剂，加入水中后，会在金属表面形成单分子层，具有吸附及憎水作用的保护膜，该膜的分子间隙比CO2,O2的截面小，能在CO2,O2分子所能到达的地方和腐蚀物既垢下吸附成保护膜，从而防止了系统氧腐蚀和弱碳酸腐蚀的发生，既保证蒸汽冷凝水铁离子浓度达到国标GB1576-2001《工业锅炉水质》要求，又保护了锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备或管网不再腐蚀、穿孔、泄露，彻底控制换热系统及蒸汽凝结水回收系统设备及管网腐蚀，真正实现了标本兼治。BF-31T凝结水系统保护剂工艺使用企业有北京华腾化工有限公司，廊坊经济技术开发区、黄河水电新能源分公司、大连轮胎厂、北京丽华饭店、北大荒麦芽厂，北京宋庄供热公司、吕梁城北热力一次网系统、伊春市热力公司、泰安热力、对外经贸大学等。(颜辉)标本兼治——高温蒸汽凝结水除铁技术防护换热系统腐蚀