蒸汽冷凝回水中除铁的实验与应用

1、蒸汽冷凝结回水中除铁的实验与应用摘要 蒸汽冷凝结回水因铁含量偏高而不能直接应用，本文通过使用过滤器，对多种过滤填料进行实验，取得成功，指标满足工业锅炉水质标准中的使用要求。关键词 蒸汽冷凝水 过滤 铁离子 中石化润滑油北京分公司，2台20t/h的蒸汽锅炉，生产0.50.6Mpa的饱和蒸汽，用于润滑油生产过程中基础油、添加剂、油灌及附属管路系统的加热和保温。锅炉的补充水为软化水和冷凝回水，两路水在除氧器内混合后进入锅炉。由于随着生产量的不断提高，生产设备不断扩大，蒸汽耗量也逐年增加，从生产装置、罐区等回收到锅炉房的蒸汽冷凝水总量也不断攀升，但因含铁量偏高，而一直不能直接用着锅炉用水，只能在夏季做

2、除渣、除尘用水，冬季做采暖系统补水和除渣除尘水，冷凝水的潜热量白白浪费。1.改造前现状概况1.1 蒸汽消耗量表1 蒸汽消耗量冬天夏天蒸汽消耗量(吨/月)冷凝水量(吨/月)蒸汽消耗量(吨/月)冷凝水量(吨/月)12900400021006501.2 蒸汽冷凝水纯净分析 蒸汽总回水外观呈黑褐色，且拌有一定量的铁锈杂质，初步分析为蒸汽系统中的 CO2 溶于冷凝水中形成H2CO3， ，对金属材料腐蚀，腐蚀层剥落造成的，水样分析见表2：表2 蒸汽冷凝水化学分析表项目PH值铁离子浓度(mg/L)硬度(mmol/L)浊度(度)色度(度)杂质颗粒度分析值5.46.00.763.1750.00.04 1035

3、1540 肉眼可视标准0.30.010.05 1025无可视颗粒1.3 初步处理采用传统的化学药剂法提高蒸汽管网中的冷凝水PH值，通过在蒸汽出口投加皮膜胺和挥发性氨的方式，在回水管线内成膜或提高回水的PH值，来阻断腐蚀的发生，提高回水品质和达到回用标准。在采用化学处理法后， 水的品质有较大改善，显著降低了蒸汽管网的腐蚀。1.4 存在问题由于生产现场加热油罐多达110余个，分为几个区域，工艺管路高低错落，操作工况复杂，且工艺要求一些罐的蒸汽供应时用时停，停用的加热盘管及附属管线水放空，与渗入的空气接触再次腐蚀，使得化学处理在该段停止。再次起用该段系统时，腐蚀的锈渣进入总回水箱，导致系统水的铁离子

4、经常在0.13.0 mg/L之间波动，达不到预想的处理效果。2.处理技术选用2.1 冷凝水的特点因润滑油生产的工艺条件决定，回收冷凝水呈以下特点：1）冷凝水温度比较高，80100；2）流量波动大；3）压力不稳定，在00.05MPa左右波动；4）水夹杂着蒸汽，多数时间冷凝水呈汽水两相混合态；5）铁离子浓度随着工艺变化、用汽负荷波动而波动。2.2 过滤设备技术要求1)对冷凝水的铁离子有较高的脱出率，应能适应较宽的铁含量的动态变化；2)过滤器应能在流量和压力波动的状态下正常运行，效果稳定；3）过滤后，冷凝水品质应符合锅炉补水要求；4）过滤装置的投资和运行成本低；5）占地面积要小，操作、维护应方便。2

5、.3 市场调研情况通过对除铁过滤器生产厂家和用户的考察，目前大多数除铁过滤器采用锰砂或石英砂等作为滤料，适合于处理地下水，难以找到符合我们要求的处理设备，且现市场上的设备存在以下几个问题： 1) 反洗用水量大。由于过滤过程中，容易发生板结，使过滤效果下降，为此，为加强反洗效果，在现场往往配置一个大容积水箱和一台压力较高的水泵，反洗用水量占过滤水量的5-10%，不仅使处理水的效率下降而且使耗电量增加。2）过滤水硬度回升。含铁的冷凝水经过锰砂或石英砂滤料的过滤器，符合除铁要求，但是滤料中含的其他矿物质（钙、镁、硅等）在温度高的状况会渗入冷凝水，导致冷凝水二次污染，使回水硬度回升。 3）温度问题。由

6、于冷凝水的温度高，导致工况特性比较复杂，因此，到目前还没有成熟的专门用于高温蒸汽冷凝水的除铁过滤器。有些用户采用“除铁过滤器+钠型树脂处理设备”的处理方式，这种组合方式只是将过滤器渗入的硬度去除，并没有解决反洗水量大，水资源浪费问题。由于需要配置专用水箱和水泵， 使得设备费和运行费用都较高，没有解决好过滤装置运行和节能之间的矛盾。2.4 新型节能除铁过滤器的选用根据我生产装置的特性，选用耗水量小、耗电量小、设备体积小、反冲洗时间少且运行周期长的脉冲式气水复合反冲洗系统，处理量为型号为3m3/h，但所用填料有待进一步实验选型。2.5 工艺流程(见图1)除氧器软化水箱除铁器液位计集水箱软化水来水排

7、污气泵气阀图1 工艺流程图3 过滤填料选用实验3.1 锰砂填料按设计方案，一次除锈过滤采用锰砂。使用过程中发现除铁效果极佳，但因锰砂中含有部分硅酸盐，在冷凝水中析出钙、镁离子，导致处理后的冷凝水硬度超标，无法直接使用。实验数据见表3：表3 蒸汽冷凝水化学分析表项目PH值铁离子浓度(mg/L)硬度(mmol/L)浊度(度)色度(度)杂质颗粒度分析值3.2 高温烧结陶瓷颗粒填料采用高温烧结陶瓷颗粒作为一次除锈过滤填料。更换填料后，冷凝水硬度稳定，但除铁效果不好。待陶瓷颗粒一段时间形成完整水膜后，进行了水质化验，发现除铁效果仍无法满足标准。实验数据见表4：表4 蒸汽冷凝水化学分析表项目PH值铁离子浓

8、度(mg/L)硬度(mmol/L)浊度(度)色度(度)杂质颗粒度分析值3.3 高温烧结陶瓷小颗粒填料经分析除铁效果不好是由于陶瓷颗粒较大，尽管形成了水膜，但铁锈仍能通过，再次使用重新制作的小颗粒填料实验，试验运行两个月，回收高温冷凝水4000余吨，在3000吨时反冲洗一次消耗约3吨软化水，时间20分钟左右。整套装置工作稳定可靠，操作、维护方便，过滤水质良好，节能效果明显。实验数据见表5，样品外观见图2：表5 蒸汽冷凝水化学分析表项目PH值铁离子浓度(mg/L)硬度(mmol/L)浊度(度)色度(度)杂质颗粒度分析值0.020.30.000.0511清亮透明图2 处理前后水样对比图4 经济效益分

9、析由于用汽量随着生产要求和季节变化波动，因此，按试验运行2005年10月至2006年6月期间数据分析，数据见表6：表6 经济效益数据分析表项目目前回收情况回收冷凝水量（t）8000水费+软水处理费（元/t）6.7每年节约水费（元/年）53600冷凝水平均温度（）80自来水年平均温度（）20回收凝集水热焓（KJ/kg）（80-20）4.1868=251回收热量（MJ/年）2008000煤的热值（MJ/kg）25锅炉运行热效率60%每年节煤（t/年）134煤价（元/t）440节约燃料费（元）58901年减排CO2（t）1340.5044/12=245年减排SO2（t）（可燃S含量按0.5%记）1340.00564/32=13.4说明：冷凝水的节能价值不仅表现为自来水、水处理、高温冷凝水焓等，还包括降低了锅炉连续排污率所节省的热量和软化水等隐