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常见的七种冷凝水除铁方法
作者:水除铁    来源:涿州勤诚环保    时间:2020-05-22 14:54:13
  锅炉蒸汽冷凝水接近蒸馏水,冷凝水的含盐量远低于软化水,重复循环使用可以使锅水的浓缩过程延长,回收合格的蒸汽冷凝水可以改善锅炉的运行工况,减少锅炉排污以及排污热的损失,提高锅炉补水的温度,减少软化水的生产;与此同时锅炉蒸汽冷凝水蕴含有大量的热能,蒸汽冷凝水回收再利用价值为20-30元/吨,年节能效益非常可观,回收蒸汽冷凝水作为锅炉补水是锅炉节水节能的最佳措施,得到了很多企业的重视。
  
  高温蒸汽冷凝水回收利用有很多好处,但是大部分企业对于冷凝水回收过程因隐性腐蚀造成的铁超标大多视而不见,往往水质出现了明显的问题才想起来处理;更有甚者,蒸汽冷凝水出现红水,锅炉水出现红水等问题也不管,就是腐蚀、穿孔、泄漏也没关系,只要不是爆管等影响锅炉运行、安全生产营运的事故,企业相关领导就一个态度:小车不到只管推。
  
  笔者亲历北方某煤矿企业锅炉房4台15吨蒸汽锅炉三用一备,,凝水发红,炉水也发红不处理,平均每年冬季都有1-2次锅炉爆管事故发生,锅炉爆管后企业只采取停炉、割管、焊管等常规维修措施,也不做锅炉水质处理来彻底解决问题。
  
  高温蒸汽凝结水铁离子的来源
  
  高温蒸汽凝结水铁离子通常来源于氧腐蚀或弱酸性腐蚀。
  
  一、高温蒸汽凝结水铁离子来源于氧腐蚀:
  
  1、高温蒸汽凝结水铁离子或蒸汽冷凝水中氧气的来源
  
  高温蒸汽凝结水铁离子或蒸汽冷凝水中氧气通常有两种来源。一种是锅炉给水系统无除氧器或除氧器效率不高。
  
  另一种是高温蒸汽凝结水回收系统大部分为开式回收系统,高温蒸汽凝结水箱有呼吸孔直通大气;当水箱液位上升时,水箱内的气体排入大气,当水箱液位下降时,水箱外的的气体进入水箱内,由于水箱内的气体中氧的浓度与水箱外空气中氧的浓度存在较大的浓度压力差,随着冷凝水箱的呼吸,大气中氧气源源不断进入高温蒸汽凝结水箱。
  
  2、高温蒸汽凝结水氧腐蚀的机理
  
  锅炉换热系统设备及管网、高温蒸汽凝结水的输送管道大都是钢制管材,其腐蚀产物是铁的氧化物,其反应化学方程式如下:
  
  阳极反应:Fe → Fe2+ + 2e
  
  阴极反应:O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
  
  以上反应的产物Fe2+在水中会与相关物质进一步进行反应,其过程如下:
  
  Fe2+ + 2OH- → Fe (OH)2
  
  4Fe (OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe (OH)3
  
  Fe (OH)2 + 2Fe (OH)3 → Fe3O4 + 4H2O
  
  高温蒸汽凝结水中铁的化学组成实际上并不像其化学式那么简单,通常是各种含水氧化铁的混合物,受污染的高温蒸汽凝结水的颜色通常是红褐色,受腐蚀严重度的影响,高温蒸汽凝结水腐蚀越严重,颜色越深,颜色从看起来纯净到发黄、发红、血红、红褐色、酱油色。
  
  3、锅炉高温蒸汽凝结水换热系统设备及管网氧腐蚀的特征
  
  高温蒸汽凝结水的氧腐蚀属于溃疡腐蚀,腐蚀发生后在金属的表面形成一个个鼓包,直径从1mm~30mm不等,鼓包的表面是黄褐色到砖红色,由上述的各种氧腐蚀产物组成,去除这些腐蚀产物后,金属的表面是一个个腐蚀坑。高温蒸汽凝结水氧腐蚀一旦形成,就很难阻止腐蚀过程的继续。
  
  4、高温蒸汽凝结水氧腐蚀的影响因素
  
  氧腐蚀的影响因素很多,影响高温蒸汽凝结水氧腐蚀的因素主要有:PH值、溶解氧浓度、水流速、温度等:
  
  PH值:PH值越小,腐蚀速度越快。
  
  氧浓度:高温蒸汽凝结水中O2的浓度越大,氧腐蚀的速度越大。
  
  温度:温度越高,氧腐蚀的速度越快。当温度升高时氧的扩散速度快,氧腐蚀的速度同步也加快。
  
  水流速度:水流速度越大,水中各物质的扩散速度加大,氧气扩散到金属表面的速度增加,从而加快氧腐蚀。
  
  二、高温蒸汽凝结水的弱酸性腐蚀
  
  在低压工业锅炉中,软化技术是通常是通过钠离子交换树脂的作用,将水中的钙镁离子用钠离子取代,将锅炉给水软化。但水中的碳酸氢盐(HCO3-)没有去除。当温度升高时,水中的HCO3-分解成CO2,CO2气体随高温水蒸汽在冷凝回收管线中再次溶解在水中,导致冷凝水的PH值下降,呈弱酸性,而酸性冷凝水是导致冷凝回水铁离子超标的主要因素。CO2弱酸性腐蚀能造成锅炉换热系统设备及高温蒸汽凝结水管网壁均匀变薄,从而导致高温蒸汽凝结水铁超标。
  
  高温蒸汽凝结水中的酸性物质H2CO3,H2CO3分解为H+和HCO3-。
  
  CO2 + H2O = H2CO3
  
  H2CO3 = H+ + HCO3-
  
  1、高温蒸汽凝结水铁离子或蒸汽冷凝水中二氧化碳的来源
  
  高温蒸汽凝结水中的二氧化碳主要来源于蒸汽,蒸汽中的二氧化碳气体的主要来源是蒸汽锅炉补给水中游离二氧化碳和碳酸盐类在炉内受热分解。碳酸盐炉内分解的反应方程式为:
  
  2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
  
  2、高温蒸汽凝结水弱酸性腐蚀的机理
  
  二氧化碳进入冷凝水后形成碳酸(H2CO3)。H2CO3是一种弱酸,在水中电离的H+不多。但冷凝水是比较纯净的水,含盐量小,缓冲性差,即使像H2CO3这样的弱酸也会使PH值有较大的下降。当纯水中二氧化碳为1mg/L时,纯水的PH值由7.0降至5.5。同时随着H+在腐蚀中不断消耗式(2-7)的电离平衡被打破,反应向右进行,不断电离出H+供腐蚀反应使用,直至H2CO3消耗完毕。二氧化碳腐蚀的阳极反应和阴极反应方程式如下:


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