讲解冷凝水除铁说明书

1、目录：一.公司简介二.冷凝水回收的商业价值和环境价值三.高温水铁离子的成因和危害.国家炉水给水标准：.铁离子的危害：.冷凝水铁的来源：四.几种高温除铁方法比较.常规的除铁过滤器：.阴阳树脂交换：.活性炭复合双层膜法：.速青过滤技术介绍.速青设备配置和技术指标.设备配置：.技术指标：.设备选型：.系统安装示意图：.案例分析.北京长城润滑油分公司：.武汉烟厂：.客户名单.公司资质一、公司简介：公司成立于2000年，拥有生产基地和试验室，高级技术人才多人，具 有产品研制，生产、市场开发和售后服务的能力。多年来致力于水处理技术 的开发和应用，目前已形成水处理设备和药剂两大产品系列，主要应用于生 活水系

2、统、锅炉水处理、中央空调水处理以及污水回用等领域。其中2005年开发的速青？t密过滤技术成功的应用于蒸汽锅炉冷凝回水 的高温除铁回用上，是公司的明星产品，拥有自主知识产权，目前已经在热 电行业，烟草行业和中石化和中石油多个企业中使用，获得了用户的一致好 评。公司是北京市高新技术企业，在水处理方面拥有多年的处理经验和独 到技术，公司的技术人员可以根据用户的实际情况，给用户量身定做水处理 方案，并负责运行实施。二、冷凝水回收的商业价值和环境价值冷凝水是蒸汽锅炉蒸的产物，当水在锅炉中被加热，转变为蒸汽。蒸 汽在使用后降温再相变为水，经冷凝水管道回收。正常情况下，冷凝水几乎 是纯水，同时含有很高的热能

3、，温度至少在 70c以上,与室温相比，有50-75 度左右的温差，回用的热能价值很高。根据不同的燃料形式和锅炉形式、冷 凝液回收温度、和地区差异等因素，冷凝水回收再利用价值为20-30元/吨。回收冷凝水不但符合政府提倡的“清洁生产、节能降耗”的大方向，也能使企业得到很好的经济效益，节省能源消耗在 15%以上。对于冷凝水的回 用，其最高的使用价值是回用做锅炉补水，一是可以减少软化水的生产量， 减少软化过程对环境的污染和软化费用；二是可以有效减低锅炉水的总固形 物，减少锅炉的排污量；三是最大效率的回收了冷凝水中的热量，减少热污 染和能源消耗。从以上三方面讲，冷凝水处理后回用到锅炉做补水，是非常 有

4、利于环境保护和节水，节能及再生药剂等资源的有力之举。目前也不少企 业虽采取措施回收了凝结水，但由于未找到合理的除铁技术，或仅采取了简 单的处理措施，冷凝水铁离子不达标，只能作为低价值的水来使用，有的甚 至直接排放，这是一种极大的浪费。以一个10吨蒸汽锅炉做例：如果能够在 95度的情况下，回收80%的冷 凝水量，那么其节省的费用，一年就是 200万，对环境的废水和热能的排放 都获得很大的改善。目前，在低压锅炉领域，冷凝水的回用状况不乐观，大部分都是冷凝水 排放，不但造成浪费，而且污染环境。而冷凝水不能回用的主要问题是含有 高浓度的铁，不能满足锅炉补水的基本要求。三、高温冷凝液中铁离子的成因和危害

5、.国家炉水给水标准：表1.国家工业锅炉水质 标准 GBI576-2001项目给水锅水额定蒸汽压力，MPa1.61.01.61.02.51.6 2.5悬浮物，mg/L5 5总硬度，mmol/L1)r 0.030.03 :0.03总碱区无过热器6-266-246-16有过热器 1477 710-1210-1210-12溶解氧，mg/L30.10.10.05溶解固形八无过热器400035003000物，mg/L, mg/L4)10-3010-30PQ-4, mg/L10-3010-30相对碱度0.2V 0.25)含油量，mg/L2 2含铁量，mg/L6)&.30.30.3本标准适用于额定出口蒸汽压力

6、小于等于2.5Mpa,以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。表2中压锅炉给水质量标准(GB12145-89 )炉型锅炉压 力(MPa)硬度(moI/L)溶氧铁铜钠SiO2PH25 c联氨(n g/L)油(mg/L)( g/L)汽包炉3.8-5.83.0 15500 10-8.5-9.2-1.0.铁离子的危害：高的铁离子浓度，会同二价金属钙镁一样在锅炉中堆积成垢，形成的氧化铁水垢，会引起垢下腐蚀发生，垢层的传热效率与炉管的传热效率相差很 大，会引起爆管危险。表3:各种不同水垢的特性和平均导热系数序号名称特性平均导热系数Kcal/m.h.0C

7、生成部位1钢40-602氧化铁水垢坚硬0.10.2锅炉炉管3硅酸盐水垢坚硬0.05-0.2锅炉炉管4硫酸钙水垢坚硬、密实0.5-2.5锅炉炉管和蒸发器5钙镁碳酸盐水硬度和孔隙率大小不一0.5-6.6凝汽器、加热器等.冷凝水铁的来源：1)冷凝水的氧腐蚀冷凝水中氧气的来源冷凝水中Q的来源有二个，一是蒸汽中含有一定量的 Q,即锅炉给水除氧设备运行 效果不理想，或运行管理不善会含有一定的Q,含有Q的给水进入锅炉后，Q会随着水的蒸发进入水蒸汽中。冷凝水中 Q的另一个来源是在其输送过程中溶入空气中的氧气。 确切地说，工厂生产中的冷凝水回收系统大部分为开式系统，冷凝水箱有一呼吸孔直通 大气；当水箱液位上升时

8、，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 Q的浓度与水箱外空气中。的浓度存在较大的浓度 差，随着冷凝水箱的呼吸，大气中氧气不断进入冷凝水箱。氧腐蚀的机理冷凝水的输送管道一般是钢制管材，具腐蚀产物是铁的氧化物，其反应方程式如下：阳极反应：Fe Fe 2+ + 2e阴极反应：Q + 2H 2O + 4e - 40H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：Fe2+ + 20H- - Fe(0H)24Fe(0H + 2H2O + O2 - 4Fe(OH)3Fe(0H)2 + 2Fe(OH)3 - Fe30 + 4H 2O冷凝水中铁

9、的化学组成实际上并不像其化学式那么简单，常常是各种含水氧化铁的 混合物，受污染的冷凝水的颜色是红褐色，且腐蚀越严重，颜色越深 。氧腐蚀的特征冷凝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 Imrrr30mmf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。冷凝水氧腐蚀一旦形成，就很难阻止腐蚀 过程的继续。氧腐蚀的影响因素氧腐蚀的影响因素很多，影响冷凝水氧腐蚀的因素主要有：PH值、溶解氧浓度、水流速、温度等：PHO: PH值越小，腐蚀速度越快。氧浓度：冷凝水中Q的浓度越大，氧腐蚀的速度越大。 但当PH7,金属的

10、表面会形 成一层致密的保护膜，阻碍氧腐蚀的继续。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 度也快。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。2）冷凝水的酸腐蚀在低压锅炉中，锅炉给水采用的是软化水，软化技术是通过树脂的作用，将水中的 钙镁离子用钠离子取代。但水中的碳酸氢盐（HCO3一）没有去除。当温度升高时，水中的 HCO3-分解成CO2 , CO2气体随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。严重的情况 下，冷凝水发红甚至呈酱油色

11、。冷凝水中的酸性物质HCO, HCM解为竹和HCO。CO + H 2O = H2COHCO = H + + HCQ-CQ的来源冷凝水中的CO主要来源于蒸汽，蒸汽中的CO气体的主要来源是蒸汽锅炉补给水中 游离CO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：2NaHCO NazCO + CO2 + H2O酸腐蚀的机理CO进入冷凝水后形成碳酸（H2CO）。WCO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HCO这样的弱酸也会使PH值有较大 的下降。当纯水中CO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）

12、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HCO消耗完毕。CO腐蚀的阳极反应和阴极反应方程式如下：阳极反应：Fe - Fe 2+ + 2e阴极反应：2H + 2e - H 2CO腐蚀的腐蚀产物是易溶的，不会沉积在金属表面，所以CO腐蚀是均匀腐蚀，不会形成保护膜。CO不仅对铁产生腐蚀，同时对金属铜也会产生腐蚀，当只有CO时，会对铜管产生脱锌腐蚀；当CO和Q同时存在时，对铜管中的金属铜也会产生腐蚀，其腐蚀产物是易溶 的CiT。由于铜的热阻小，换热器的换热管束一般采用铜管，CO对铜管的腐蚀主要发生在蒸汽冷凝水（疏水）液面上方的铜管表面，实验表明：当热交换器中进汽中的 CO浓

13、度为8mg/L时，疏水上方的铜管水膜中CO的含量为500600mg/L。冷凝水的酸性，通常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，来阻止腐蚀的发生，保证冷凝水铁离子浓度达到回用标准。但这种方法只适用于蒸汽用途单 一，管道不长的饭店和采暖系统。对于蒸汽用途复杂的工厂或食品，药品等现场，这种 处理常常达不到预想的处理效果。另外，在有些食品和烟草生产中蒸汽是直接与物料接 触的，不允许在蒸汽中加入药剂。所以说，用药剂改善回水系统的腐蚀是有局限性的。四、几种除铁工艺比较：.常规的除铁过滤器：采用除铁的滤料（镒砂和石

14、英砂），做成的储罐式的除铁过滤器，水通 过滤料过滤掉铁，这种过滤技术，在温度高时，会释放出少量的杂质，例如: 硬度，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。.阴阳树脂交换：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

15、别不适合在低压锅炉处理中采用。具树脂对温 度的要求也高，不能高于60度。.活性炭复合双层膜法：活性炭复合双层膜技术是个新技术，目前只有很少的公司具有这个技 术，且只能用于中高压锅炉。过滤器的除油除铁系统是利用滤料的架桥原理， 来形成致密的覆盖层，将粉状的过滤介质覆盖在一种特制的多孔管件（滤元） 上，使它形成一个薄层，水由管外通过滤膜和孔进入管内，进行过滤，主要 用于去除冷凝水中的油及悬浮杂质。活性碳粉末复合双层膜过滤器的运行主 要分三大步骤：铺膜、过滤运行、爆膜反洗。整个处理过程需要通过程序控制完成，当铁离子n 0.5ppm,设备不能正常工作。在低压锅炉中，铁离子含 量常常n 1ppm。设备投

16、资费用也高。五、速青过滤技术介绍：我公司于2005年研发新型冷凝水除铁装置，在设计时，主要针对低压锅炉的需要。 我们考虑到常规过滤设备不能处理高温水，滤料有析出物，也考虑到阴阳离子树脂和活 性炭复合双层膜法费用高，不适用低压锅炉等问题。根据最初的雏形设备的应用和数据 收集及不断的改进。我们把多个新的技术组合在一起，有效的解决了各种工艺条件下的 处理问题。目前的除铁装置的除铁功能性强；反洗恢复状态好；运行稳定性好，操作简 单；同时这种处理技术也扩展到其他一些水处理项目上，洗车水和工厂杂用水的回收处 理后水再利用，一些特殊工艺过程的预处理上，例如膜工艺和精密过滤要求前，该设备 的去浊能力强，市场应

17、用前景看好。.设备形式：设备分为两种方式：可以是罐体方式，也可以是模块化方式的。见现场图片：模块化过滤设备示意图某烟厂除铁过滤器.过滤原理：从过滤的角度讲，滤料的纳污能力对过滤的效率和精度影响很大。 在我们的技术中, 过滤器填充的是陶瓷滤料，是在高温下烧结而成，为无规则形状，滤料质地很轻，表面 粗糙，多孔和大的比表面积是它成为好的过滤材料的基本要素。与常用于做除铁过滤滤料的石英砂和钻砂相比，石英砂和钻砂材料表面基本上是光 滑的，没有微观孔，最初的截留污物的效果不理想。当使用一段后，虽然过滤精度会提 高，但截流的杂质也会很快堵塞流道，继而引起水头升高或过滤压力升高。这种过滤的精度提高的代价是动力

18、消耗增加。我们的轻质多孔陶瓷滤料表面几乎被可见孔布满，且 多棱角，这些棱角及大孔的纳污效果好于石英砂。由于滤料本身的质地很轻，反洗需要的动力相对小很多，加上我们采用了气和水混 合的反洗方式，反洗的效率也提高很多，即用很少的水就能获得好的反洗效果。轻质多孔陶瓷和石英砂过滤机理比较：现串整一步加的景 *图2轻质多孔陶瓷过滤机理*利通(贵*小3.技术特点:过滤精度高:通过过滤结构和滤料的选配，确保出过滤器的水的铁离子含量符合国家锅炉的给水 要求：即低压锅炉0.3mg/l,中压锅炉0.05mg/l 适于高温，无硬度析出:系统采用特殊的多孔陶瓷滤料，滤料的比表面积大，表面粗糙，对污物的吸附效果 好，由于

19、烧结温度高，在高温下的过滤性能稳定，即无电导增加问题，也无硬度析出物。性能明显优于钻砂和石英砂做滤料的过滤器，无需添加后置设备，总投资费用低。滤料处理后的水不含溶出物，见表4,为我们在同等条件下，对不同滤料做的析出物 试验：滤料名称海前水总硬度mg/l滤后水总硬度mg/l陶瓷滤料00市售钻砂028市售石英砂026反洗效率高:由于滤料质地轻，且不是采用粒度级配方式填加的，可以采用我们独家研制的气水 复合逐点脉冲反冲洗系统，进行反洗。即仅用很少的能源（1-2度电/次）和反洗水量（过 滤总水量的0.2%）就能达到反洗要求的效果。在每次反洗后，在正常工作十分钟内出水 铁含量就可降到0.3ppm。即反洗

20、后马上恢复初始状态；高性价比，低能耗（可不用泵），低运行成本：由于该系统使用多项最新技术于一体，实用性强，稳定运行周期长。本系统只需要 0.5米的水位差即可工作，运行中水头损失几乎为零，运行费用很低，除铁效率高，一般 在使用半年内可回收投资。过滤前后水样图示：过滤前水样现场图片：过滤后水样六、速青设备配置和技术指标：.设备配置：控制系统：由控制柜、压力表、电磁阀组成。（可根据用户需求制作全自 动形式）过滤系统：由过滤容器、滤料、布气部件、阀门组成。反冲系统：由气源分配器、空压机、气路管件组成。.技术指标：SQ （速青）系列过滤器为本公司专利产品，是针对各种蒸汽锅炉冷凝水 含铁量超标不能回用而专

21、门设计的过滤设备。适用条件：进水铁含量w 3mg/L （适应铁含量动态变化范围宽）；出水标准：铁含量w 0.3mg/L,浊度w 1度，电导率tf加不超过1%;设计流量：1-20吨/小时（也可视用户要求而定）。工作压力：0.10.2Mpa （如现场条件许可，也可以常压过滤）。工作温度：95 C （特殊情况可以特殊制作）。反洗用水量：为过滤总量的0.2%。.设备选型：表5设备选型表序 号型号8M:(m3/h)罐体尺寸 直径x高（m）安装（明过滤器 自重 （吨）过滤器 运行重量 （吨）1YQY-LTM011 0.5X 2.00.50.612YQY-LTM055 1.0X 3.241.833YQY-L

22、TM1010 1.6X 3.243.77.84YQY-LTM1515 1.8X3.664.69.25YQY-LTM2020 2.0X 3.695.611.2用户在选择过滤设备型号时应以冷凝水实际回水流量作为基础参考数据，锅炉产 生蒸汽量可以作为参考值。五、案例介绍：.北京长城润滑油分公司：中国石油化工长城润滑油分公司具备年产润滑油 2.0 X 103 t的能力。有2台20t/h 的蒸汽锅炉，生产0.5 0.6Mpa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。冬季平均每天用汽量在 430吨（5

23、个月），夏季每天用汽量在 70吨（7个月）。过去几年来，随着生产量的不断增加，需要伴热的设备越来越多，加热工况越来越 复杂，耗用蒸汽也逐年增加。运行中的主要问题是从润滑油生产罐区回收到锅炉房的蒸 汽冷凝水的品质差，含铁量高而不能直接回用，只能在夏季用于做除渣、除尘水，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。2005年我们在长城润滑油分公司锅炉冷凝水系统，安装了一台除铁过滤器进行除铁 处理，这是我们第一台试验设备，运行后取得了非常好的处理效果，达到了预期的节能 减耗效果。由于是第一台设备，我们取得了一些有意义的数据。该厂在试验成功后，2006 年又上了第二台设备。2006年该厂

24、厂长何健写了一篇文章发表在工业水处理杂志第 4期上发表。表6.冷凝水过滤后前后水质对比过施前数值国家标准过滤后数值硬度0.00 0.03 mmol/L 0.03mmol/L0.01 0.03mmol/L色度1540度25度1度浊度1035度10度1度铁含量0.3 3 mg/L 0.3mg/L0.02 0.2 mg/L杂质颗粒度肉眼可视尢口视颗粒P清亮透明.武汉烟厂：武汉卷烟厂，最大冷凝水回水量约25吨/小时；最小时8吨/小时。2004年冷凝 水回收系统投入运行，但在使用过程中发现铁离子偏高：一般在0.71.3mg/L左右。远远高于国家标准（ 0.3mg/L）,无法利用，只好排放掉，即浪费能源也

25、浪费水资源。2006 年7月安装了一台处理能力10T/H的除铁设备，经过运行可以将冷凝回水的铁离子控制 在0.03mg/L以下，2006年10月又安装一台处理能力10T/H的除铁设备。目前厂的冷凝回水全部可以达标再利用。经济和环保效益明显表7.滤后水铁离子检测数据汇总铁离子含量1#出现次数出现次数所占比例2#出现次数出现次数所占比例& 0.1mg/l8016.8%3629.7%0.1-0.2mg/l23749.8%3629.7%0.2-0.3mg/l15933.4%4940.6%合计476100%121100%注：以上分析数据为统计数据，即每天测三次，每八小时一次。1#时间跨度为2006年7月中旬至2007年2月。2# 2006年10月中旬至2007年2月运行。我们将每次分析的 铁离子按分析的实际浓度进行了归类。.经济效益计算：这两组数据来自于两个厂方技术人员的计算，他们根据现场状况和采用的能源形势不同，水价不同，但都给出回收设备费用的周期在4-6个月之间。对水处理效果也都给出了肯定。表8.经济效益核算表项目长城润滑油项目武汉烟厂回收冷凝水量（t）14000回收冷凝水量（t）93600水费+软水处理费（元/t）6.7水费+软水处理费（元/t）2每年节约水费（万兀/年）9.38每年节约水费（万兀/年）18.7冷