除鐵過濾技術(shù)更迭換代——爐水發(fā)紅、凝水泛黃、鍋爐系統(tǒng)設(shè)備及管線腐蝕一步解決一、鍋爐供熱系統(tǒng)水中鐵離子來源鍋爐供熱系統(tǒng)水中鐵離子通常來源于氧腐蝕或弱酸性腐蝕。鍋爐供熱系統(tǒng)水包括蒸汽鍋爐和熱水鍋爐的爐水、蒸汽冷凝水、有換熱器的一二次熱水供暖系統(tǒng)水。以下就以蒸汽鍋爐的爐水和冷凝水為例介紹。▲某供熱企業(yè)蒸汽冷凝水發(fā)黃，爐水發(fā)紅，鍋爐系統(tǒng)設(shè)備和管線腐蝕嚴(yán)重，是企業(yè)安全生產(chǎn)巨大隱患（一）爐水和蒸汽冷凝水鐵離子來源于氧腐蝕1、爐水和蒸汽冷凝水中氧氣的來源爐水和蒸汽冷凝水中氧氣通常有兩種來源。一種是鍋爐給水系統(tǒng)除氧器效率不高，氧隨鍋爐給水進(jìn)入爐水中，跟著爐水蒸發(fā)進(jìn)入蒸汽中，又隨蒸汽冷凝進(jìn)入凝結(jié)水中，最后隨冷凝水回用到鍋爐。另一種是高溫蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)大部分為開放式回收系統(tǒng)，空氣中氧氣通過開放的高溫蒸汽凝結(jié)水箱進(jìn)入冷凝水中，從而進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)水中。2、爐水和蒸汽冷凝水氧腐蝕的機(jī)理鍋爐系統(tǒng)設(shè)備及管線大都是碳鋼材質(zhì)，碳鋼腐蝕產(chǎn)物是鐵的氧化物，其反應(yīng)化學(xué)方程式如下：陽極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH-以上反應(yīng)的產(chǎn)物Fe2+在水中會與相關(guān)物質(zhì)進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)，其過程如下：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe3O4+4H2O3、爐水和蒸汽冷凝水換熱系統(tǒng)設(shè)備及管線氧腐蝕的特征爐水和蒸汽冷凝水的氧腐蝕屬于潰瘍腐蝕，潰瘍腐蝕發(fā)生后在金屬的表面形成一個個鼓包，直徑從1mm～30mm不等，鼓包的表面是黃褐色到磚紅色，由各種鐵金屬氧腐蝕產(chǎn)物組成，去除這些腐蝕產(chǎn)物后，金屬的表面是一個個腐蝕坑。爐水和蒸汽冷凝水氧腐蝕一旦形成，就很難終止腐蝕過程的繼續(xù)。（二）、爐水和蒸汽冷凝水鐵離子來源于的弱酸性腐蝕1、爐水和蒸汽冷凝水中二氧化碳的來源現(xiàn)階段，我國鍋爐給水通常采用2種水處理工藝：第一種鍋爐給水常用處理工藝——樹脂軟化罐生產(chǎn)軟化水。樹脂軟化罐生產(chǎn)軟化水即通過鈉離子交換樹脂的作用，將水中的鈣鎂離子用鈉離子取代，將鍋爐給水軟化。但水中的碳酸氫鹽（HCO3-）沒有去除。當(dāng)溫度升高時(shí)，水中的碳酸氫鹽HCO3-分解成CO2，鍋爐中CO2氣體隨高溫水蒸汽在冷凝回收管線中再次溶解在水中，導(dǎo)致冷凝水的PH值下降，呈弱酸性，而酸性冷凝水是導(dǎo)致冷凝回水鐵離子超標(biāo)的主要因素之一。CO2弱酸性腐蝕能造成鍋爐換熱系統(tǒng)設(shè)備及高溫蒸汽凝結(jié)水管網(wǎng)壁均勻變薄，從而導(dǎo)致高溫蒸汽凝結(jié)水鐵超標(biāo)。碳酸鹽爐內(nèi)分解的反應(yīng)方程式為：2NaHCO3→Na2CO3+CO2+H2O第二種鍋爐給水常用處理工藝——反滲透裝置生產(chǎn)除鹽水。反滲透裝置生產(chǎn)除鹽水即通過反滲透膜過濾除去水中陰陽離子，除鹽水不含陰陽離子，非常純凈接近純水故緩沖性很差，有試驗(yàn)表明，1升純水中溶解入1毫克CO2,純水的PH值由7.0直降至5.5。2、爐水和蒸汽冷凝水弱酸性腐蝕的機(jī)理二氧化碳進(jìn)入爐水和蒸汽冷凝水后形成碳酸（H2CO3）。H2CO3是一種弱酸，二氧化碳腐蝕的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)方程式如下：陽極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e陰極反應(yīng)：2H++2e→H2二氧化碳造成的弱酸性腐蝕的產(chǎn)物是易溶的，不會沉積在金屬表面，所以二氧化碳腐蝕是均勻腐蝕，其腐蝕的特點(diǎn)就是鍋爐換熱系統(tǒng)設(shè)備及高溫蒸汽凝結(jié)水管線金屬壁均勻變薄?！称髽I(yè)鍋爐給水使用除鹽水，爐水和凝水PH均偏低，長時(shí)間弱酸性腐蝕和氧腐蝕爐管，導(dǎo)致爐管管壁變薄，爆管處管壁厚度僅0.05mm，爐管有褐紅色鐵垢，無灰白色鈣鎂垢二氧化碳不僅對鋼質(zhì)換熱系統(tǒng)設(shè)備及高溫蒸汽凝結(jié)水管網(wǎng)壁產(chǎn)生腐蝕，同時(shí)對金屬銅也會產(chǎn)生腐蝕，當(dāng)只有二氧化碳時(shí)，會對銅管產(chǎn)生脫鋅腐蝕；當(dāng)二氧化碳和氧同時(shí)存在時(shí)，對爐水和蒸汽冷凝水所接觸金屬面會腐蝕加速。由于氧腐蝕或弱酸性腐蝕，爐水和高溫蒸汽凝結(jié)水中鐵離子的化學(xué)組成通常是各種含水氧化鐵的混合物，當(dāng)蒸汽凝結(jié)水中鐵離子濃度小于700ug/L時(shí)，凝水看起來不顯色；當(dāng)受含有較多鐵離子的蒸汽凝結(jié)水進(jìn)入鍋爐受熱濃縮氧化成三價(jià)鐵后，爐水的顏色開始泛黃、發(fā)紅。鍋爐系統(tǒng)設(shè)備及管線腐蝕越嚴(yán)重，蒸汽凝結(jié)水和爐水顏色越深，顏色看起來從正常純凈到泛黃、發(fā)紅、血紅、紅褐色、褐色、醬油色，出現(xiàn)由淺到深的變化。▲某生產(chǎn)企業(yè)35噸鍋爐爐水顏色發(fā)紅，蒸汽冷凝水呈紅褐色，意味著蒸汽及冷凝水管線和換熱設(shè)備存在著嚴(yán)重腐蝕，爆管維修準(zhǔn)備工作要時(shí)刻在線二、爐水和蒸汽冷凝水鐵離子的危害高溫蒸汽冷凝水鐵離子進(jìn)入鍋爐中在鍋爐受熱面和爐管處沉積，形成的氧化鐵水垢，氧化鐵水垢不僅會引起垢下腐蝕發(fā)生即坑蝕作用，而且氧化鐵水垢還會讓爐管的傳熱效率大幅降低，鋼的平均導(dǎo)熱系數(shù)為50Kcal/mh·℃，氧化鐵水垢平均導(dǎo)熱系數(shù)為0.15Kcal/mh·℃，傳熱效率降幅有300倍之多，氧化鐵水垢聚集在爐管內(nèi)會引起爐管蠕變，最終引發(fā)爆管事故，對鍋爐安全生產(chǎn)運(yùn)行形成較大的隱患。三、九種常見的蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)經(jīng)過筆者統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)主要有以下九種：▲某企業(yè)的高溫蒸汽冷凝水錳砂除鐵過濾器，設(shè)計(jì)溫度80℃，設(shè)計(jì)出力60T/h,用戶是怎么想的？商家是怎么想的？只想知道同學(xué)是您怎么想的？告訴我第一種蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)——常規(guī)的除鐵過濾器常規(guī)的除鐵過濾器大多采用錳砂或石英砂作為除鐵的濾料，做成的儲罐式的除鐵過濾器，水通過錳砂或石英砂濾料過濾掉鐵。必須重點(diǎn)提醒的是：錳砂或石英砂過濾技術(shù)，在溫度高時(shí)，會釋放出少量的硬度雜質(zhì)，使處理后的水硬度超過鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)，不能直接進(jìn)入鍋爐。使用錳砂或石英砂常規(guī)的除鐵過濾器只適用于地下水和對水質(zhì)要求低的處理項(xiàng)目中，不適用于高溫冷凝水的處理。如果用于高溫水處理，需要先將水溫降低到40-50攝氏度，超過40℃會再次析出硬度，然后在過濾后，再經(jīng)過離子交換或陽離子樹脂處理，去除硬度。此技術(shù)雖然條件限制多，但是成本低，目前各地的一些規(guī)模較小的企業(yè)還在使用，因?yàn)槔速M(fèi)了大量的熱量，使用范圍小。討論題：某企業(yè)凝水泛黃，爐水發(fā)紅，為解決問題該企業(yè)用錳砂除鐵過濾器+石英砂過濾器組合（見上下圖）給50T/h，70℃的高溫蒸汽冷凝水除鐵和降濁度后，泵入除氧器進(jìn)鍋爐回用。請問這個凝水除鐵工藝合理嗎？同學(xué)你有什么好的建議或解決辦法l86OO475386我們一起討論交流?！称髽I(yè)的高溫蒸汽冷凝水石英砂過濾器，設(shè)計(jì)溫度80℃，設(shè)計(jì)出力60T/h,用戶是怎么想的？商家是怎么想的？告訴我您是怎么想的？第二種蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)——高溫陰陽樹脂交換陰陽樹脂交換高溫蒸汽冷凝水除鐵離子工藝就是：在中高壓鍋爐中，采用耐高溫的陰陽樹脂，高溫冷凝水在回用前，先過樹脂床，將鐵離子或水中殘留的硬度去除。這種方法在鐵離子濃度高時(shí)，含量長期高于0.05ppm就會造成樹脂鐵中毒，中毒后的樹脂不能恢復(fù)功能。設(shè)備投資高，處理費(fèi)用也高，特別不適合在低壓鍋爐處理中采用。其樹脂對溫度的要求也高，不能高于60度。樹脂膜是比較成熟的技術(shù)，但是因?yàn)樾枰販剡^濾，并且長時(shí)間處于高限值溫度對膜的損害很大，并非經(jīng)濟(jì)持久的除鐵方式。第三種蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)——活性炭復(fù)合雙層膜法活性炭復(fù)合雙層膜法主要工藝原理是：利用雙層復(fù)合膜過濾凝結(jié)水，同時(shí)除去凝結(jié)水中的微量的鐵，達(dá)到精細(xì)處理的目的。復(fù)合膜的主要成分為木質(zhì)纖維素和活性炭，兩種物質(zhì)與水配制成一定比例的溶液后，由敷膜泵在過濾器中循環(huán)，最終在多孔管件濾元上形成復(fù)合膜。正常運(yùn)行，凝結(jié)水經(jīng)過復(fù)合膜過濾層時(shí)，通過機(jī)械阻留、吸附、重疊、架橋等過程，將凝結(jié)水中的雜質(zhì)進(jìn)行去除，隨著膜吸附的雜質(zhì)逐漸增多，濾料被壓實(shí)、污染，膜兩側(cè)的壓降逐漸增大，出水量下降。當(dāng)壓降達(dá)到一定值時(shí)，停止運(yùn)行，進(jìn)行曝膜，去除多孔濾元上的失效濾料，重新鋪膜后繼續(xù)運(yùn)行。鋪、曝膜周期根據(jù)待處理的凝結(jié)水的水質(zhì)確定，水質(zhì)較差鋪、曝膜周期就較短，正常情況下，鋪曝膜周期為5-7天。整個處理過程需要通過程序控制完成，當(dāng)鐵離子≥0.5ppm,設(shè)備不能正常工作。在低壓鍋爐中，鐵離子含量常?！?ppm。采用該工藝，每小時(shí)回收50噸凝結(jié)水的設(shè)備總投資在170-250萬元之間，處理成本為0.2-0.3元/噸凝結(jié)水。與其它工藝相比該工藝的特點(diǎn)是：處理較為潔凈的凝結(jié)水時(shí)，成本較低，如出現(xiàn)凝結(jié)水大量帶油時(shí)較短時(shí)間內(nèi)即須重新曝膜，增加處理成本，設(shè)備總投資較大。活性炭復(fù)合雙層膜法使用廠家有：青島石化、燕山石化等。第四種蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)——粉末樹脂除鐵法：凝結(jié)水粉末樹脂除鐵工藝,采用粉末樹脂覆蓋多孔過濾元除去凝結(jié)水中鐵離子。粉末樹脂覆蓋除鐵原理和運(yùn)行過程與過濾介質(zhì)吸附法覆蓋原理相似，不同的是采用粉末樹脂覆蓋在多孔過濾元上，運(yùn)行過程需要鋪膜曝膜，曝膜周期為15天。采用該工藝，每小時(shí)回收50噸凝結(jié)水的設(shè)備總投資在400-500萬元之間，處理成本為0.3元/噸凝結(jié)水左右。與其它工藝相比該工藝特點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備投資大，凝結(jié)水處理成本高。目前該工藝在國外有較多應(yīng)用案例，國內(nèi)使用的廠家有蘭州石化。第五種蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)——高溫?zé)Y(jié)陶瓷濾料除鐵法高溫?zé)Y(jié)陶瓷濾料除鐵法工藝原理為：待處理的凝結(jié)水通過高溫?zé)Y(jié)陶瓷濾料層，除去凝結(jié)水中的鐵。凝結(jié)水進(jìn)入陶瓷濾料層，燒結(jié)陶瓷濾料具有許多細(xì)小的微孔，該微孔可以截留較小的三價(jià)鐵微粒，隨著雜質(zhì)被截留的增多，燒結(jié)陶瓷濾料兩側(cè)的壓差逐漸升高，達(dá)到一定值時(shí)，停止運(yùn)行，用壓縮空氣和凝結(jié)水對陶瓷濾料層進(jìn)行反沖洗，沖洗完成后重新投入使用。采用該工藝，每小時(shí)回收50噸凝結(jié)水的設(shè)備總投資在170-200萬元之間，處理成本為0.1元/噸凝結(jié)水。與其它工藝相比該工藝的特點(diǎn)是設(shè)備投資不大，凝結(jié)水處理成本低，但可處理含油量較高的凝結(jié)水，可以耐受換熱器泄漏時(shí)高含油凝結(jié)水的沖擊。該工藝的用廠家有武漢石化、湖南中煙、百事可樂等。如何選擇蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)？北京化工大學(xué)北京化新通達(dá)清洗技術(shù)有限公司北京安運(yùn)通源節(jié)能環(huán)保科技有限公司顏輝經(jīng)理歡迎各位同學(xué)隨時(shí)交流！l86OO475386提供給水、爐水、凝水水樣檢測及書面檢測報(bào)告服務(wù)；提供鍋爐蒸汽凝結(jié)水除鐵離子技術(shù)方案，提供鍋爐及供熱系統(tǒng)高效防腐阻垢技術(shù)方案，提供蒸汽凝結(jié)水不達(dá)標(biāo)回用到鍋爐解決方案，提供爐水發(fā)紅解決方案、凝水發(fā)黃及鍋爐爆管解決方案，提供凝結(jié)水硬度超標(biāo)解決方案。除鐵過濾技術(shù)更迭換代——爐水發(fā)紅、凝水泛黃、鍋爐系統(tǒng)設(shè)備及管線腐蝕一步解決第六種蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)——高梯度電磁除鐵高梯度電磁除鐵能夠有效去除凝結(jié)水中氧化鐵，但運(yùn)行成本昂貴，一臺處理量為100t/h的高梯度電磁除鐵器日耗電達(dá)1500度，并且內(nèi)部的不銹鋼絲填料更換費(fèi)用昂貴，只是在水質(zhì)精度要求很高的場合使用。適用的有發(fā)電鍋爐，高壓鍋爐，目前高梯度電磁除鐵離子設(shè)備使用廠家有重慶煙廠等。第七種蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)——磁增益復(fù)合除鐵磁增益復(fù)合除鐵技術(shù)是一種創(chuàng)新的凝結(jié)水除鐵技術(shù)，磁增益復(fù)合除鐵技術(shù)既具有電磁除鐵設(shè)備對氧化鐵的針對性吸附凝聚效能，又有對懸浮物和膠體的高效率吸附過濾功能，“氧化鐵”微粒是一種具有鐵磁性（Fe3O4）或順磁性（Fe2O3）的物質(zhì)，在磁場中會被磁化而具有磁性，利用凝結(jié)水中所含氧化鐵的物理特性，讓凝結(jié)水流經(jīng)有組織的磁場，使水中氧化鐵被磁化而使其具有較強(qiáng)的相互吸附凝聚性。磁增益復(fù)合除鐵技術(shù)設(shè)備的電、水耗及材料耗費(fèi)低，除鐵、濾懸浮物效果穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，操作管理簡單方便。該技術(shù)在運(yùn)行成本、除鐵效果、綜合凈水能力等方面表現(xiàn)突出，使電耗較傳統(tǒng)電磁除鐵設(shè)備下降了85%左右。磁增益復(fù)合除鐵技術(shù)使用廠家有大慶煉化公司動力廠。第八種蒸汽冷凝水除鐵過濾技術(shù)——鈦棒濾芯除鐵用高純鈦或鈦合金不規(guī)則粉末加工而成的鈦濾濾芯過濾器，過濾精度：0.2--100um，耐高溫（300℃濕態(tài)），耐酸堿腐蝕；壓差低、占地面積小、流量大；易清洗，可在線再生，正常使用壽命3年以上。鈦棒最小過濾精度為0.2um確定了除鐵過濾效果不會太理想，一般用于蒸汽冷凝水除鐵粗濾或中間過濾。以上八種高溫蒸汽凝結(jié)水除鐵離子工藝都是設(shè)備除鐵離子，雖然設(shè)備除去高溫蒸汽凝結(jié)水中的鐵離子，讓高溫凝結(jié)水鐵離子達(dá)標(biāo)進(jìn)鍋爐安全使用，但是鍋爐用汽系統(tǒng)和冷凝水回收系統(tǒng)的設(shè)備及管網(wǎng)的氧腐蝕和弱碳酸腐蝕還在持續(xù)進(jìn)行，蒸汽鍋爐凝結(jié)水設(shè)備除鐵離子屬于治標(biāo)沒治本。第九種冷凝水除鐵過濾升級換代技術(shù)——BF-31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護(hù)劑針對鍋爐用汽系統(tǒng)和冷凝水回收系統(tǒng)的設(shè)備及管網(wǎng)的氧腐蝕和弱碳酸腐蝕,一般采用化學(xué)藥劑法對其進(jìn)行處理?；瘜W(xué)藥劑通過在鍋爐蒸汽出口投加皮膜胺或爐前投加揮發(fā)性氨的方法在回水管線內(nèi)成防腐膜或提高回水的PH值，通常采用BF-31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)，投加北京化工大學(xué)專.利產(chǎn)品BF-31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護(hù)劑，來阻止腐蝕的發(fā)生。BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護(hù)劑，加入系統(tǒng)后，具有最佳氣液相比；BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護(hù)劑會在鍋爐水的汽相側(cè)金屬和液相側(cè)金屬表面形成單分子層保護(hù)膜，該膜不僅具有吸附及憎水作用，還不影響鍋爐受熱面及爐管和換熱器熱傳導(dǎo)效率。因?yàn)樵撃さ姆肿娱g隙比CO2、O2的截面小，防止了系統(tǒng)氧腐蝕和弱碳酸腐蝕的發(fā)生，從而既保證蒸汽冷凝水鐵離子