蒸汽冷凝水回用的7個好處與2個問題和5個解決措施

蒸汽冷凝水回用的7個好處與2個問題和5個解決措施

摘要：高溫蒸汽系統凝結水直接回收到鍋爐循環利用，可以提高鍋爐給水溫度，提高鍋爐出力，減少鍋爐排污量，節省水資源，節約燃料能源，實現鍋爐運行生產節能減排、降本增效諸多好處。但是，高溫蒸汽系統凝結水直接回收到鍋爐循環利用需要解決2個常見問題。

關鍵詞：蒸汽冷凝水鐵超標；蒸汽冷凝水系統腐蝕；蒸汽冷凝水顏色發紅；蒸汽冷凝水除鐵；節能減排降本增效

一、蒸汽系統凝結水回收的7個好處

1、提高鍋爐給水溫度，節省燃料能源。

蒸汽冷凝水占蒸汽總熱量的20%的能量，回收高溫蒸汽凝結水能提高鍋爐給水溫度節省燃料能源。通常，鍋爐給水水溫每升高6℃，可節省約1%鍋爐燃料。回收高溫蒸汽凝結水，如果能把鍋爐鍋水平均溫度從20℃提高至80℃。直接燃料能源損耗就會減少10%以上。

2、提高鍋爐出力，可輕松將鍋爐蒸汽生產效率保持在最大程度。

高溫蒸汽冷凝水回用鍋爐，可提高鍋爐出力，輕松將鍋爐蒸汽生產效率保持在最大程度。實踐證明，如果鍋爐的蒸發量降低到額定蒸發量的60%時，鍋爐的熱效率會比額定蒸發量時的熱效率低10%～20%。只有鍋爐的蒸發量在額定蒸發量的80%～100%時，其熱效率高也經濟。

3、蒸汽冷凝水不含鹽分，幾乎不含鈣鎂硬度成分，回用高溫蒸汽冷凝水能改善鍋爐工況，節省鍋爐運行成本。

蒸汽冷凝水接近蒸餾水，不含鹽分，幾乎不含鈣鎂硬度成分，非常純凈，回用高溫蒸汽冷凝水可大幅增加鍋水濃縮倍率，減少鍋爐排污的次數，因而減少排污產生的熱能和水資源損失，節省鍋爐運行成本。

4、回收高溫蒸汽凝結水可減少鍋爐補水的供應，從而節省水費和水處理費。

鍋爐給水使用工業鹽反洗生產軟化水，每生產1噸軟化水，不計設備水、電及管理費用，僅僅工業鹽耗就減少0.55公斤。如果使用反滲透除鹽水作為鍋爐給水，節省的高昂的反滲透膜損耗及反滲透阻垢劑等水處理費用更多。

5、回收高溫蒸汽凝結水可減少污水排放，減少排污污水綜合處理費用，

如今，城市綜合污水綜合處理費高企，不達標高溫蒸汽凝結水排放，不僅污染環境，還會增加企業污水綜合處理費用；回收高溫蒸汽凝結水，還會減少生產軟化水或除鹽水的濃鹽水排放的處理費用。

6、回收高溫蒸汽凝結水可以提高鍋爐給水溫度，減少鍋爐給水含氧量，減小鍋爐系統設備及管網腐蝕。

鍋爐給水中腐蝕性氣體，通常有氧和二氧化碳，氧會造成氧腐蝕，二氧化碳會造成低PH類型酸性腐蝕，給水中氧和二氧化碳溶解度隨著溫度升高而降低。回收高溫蒸汽凝結水可以提高鍋爐給水溫度，減少鍋爐給水含氧量，減小鍋爐系統設備及管網腐蝕。

7，回收高溫蒸汽凝結水可減少二氧化碳等廢氣排放保護環境。

回收高溫蒸汽凝結水可減 少燃料能源消耗，從而間接減少二氧化碳、硫化物等廢氣排放，保護環境。

關于高溫蒸汽系統凝結水回收有諸多好處，上周有個剛入行的小白問我：你說了這么多好處，那么我問你，既然蒸汽系統凝結水回收利用有如此多好處，為什么有很多企業卻采取直接排放不加利用呢？

我回復：確實如你所說，現實中很多企業的高溫蒸汽系統凝結水采取直接排放不加利用。在企業中一個好的措施，一個好的建議得不到實施，通常是有技術限制、制度限制、人的限制等等各種限制。例如山東某個民營造紙廠，有額定蒸發量37噸的鍋爐2臺，1用1備，鍋爐水處理有問題，爐水發紅，排污量大，鍋爐系統腐蝕嚴重，鍋爐頻繁爆管，幸虧有1臺備用鍋爐，鍋爐師們傅常年加班，停爐搶修割管焊管是常規作業，動作熟練、操作迅捷，經常停爐搶修對生產影響也不大。某天，因為一個偶然機會，某個鍋爐水處理技術人對該紙廠鍋爐生產現場考察交流后，對紙廠設備負責人指出了鍋爐系統存在的問題及原因，紙廠當下進行的鍋爐給水設備由軟化水升級到除鹽水設備，以及加裝高溫蒸汽冷凝水除鐵過濾設備招標對解決鍋爐系統腐蝕問題并無幫助，并給出解決方案，只需要很小投入即可解決鍋爐系統腐蝕問題，可大幅降低鍋爐運行費用，可大幅下降鍋爐工和相關生產設備檢修工的勞動強度，可節省大量人力。為打消顧慮，這位鍋爐水處理技術人員甚至還提出為期7天時間的驗證實驗方案，最終水處理設備升級和加裝除鐵過濾設備繼續進行，解決方案還是被無視。各位同仁、同學，你認為紙廠設備負責人不采用這位技術人員的解決方案的原因是什么？

無獨有偶，相同問題不同用戶，內蒙鄂爾多斯某國有煤礦有4臺鍋爐，3用1備，同樣問題，爐水發紅，排污量大，鍋爐系統腐蝕嚴重，鍋爐頻繁爆管，書面解決方案提交2年未能批復，2020年1月，鄂爾多斯氣溫零下19攝氏度，一周內2臺鍋爐相繼爆管，鍋爐班連夜搶修也來不及，負荷陡然下降，煤礦地上和井下不少設備被凍壞，那一年鍋爐班長慘了，礦上設備隊長更慘，第2臺鍋爐爆管后的第2天中午，擱置2年的解決方案被批復執行。

相同問題不同用戶，相同的處理方式，不同的結果，到目前為止山東用戶無疑還是幸運的。再好的措施、建議，落實有什么好處，實施的動力是什么，換位思考一下如果你是設備負責人你會怎么辦？跑題了，好措施不能執行的原因有多種以后有時間再說，繼續說高溫蒸汽系統凝結水采取直接排放不加利用的原因。

二、蒸汽冷凝水回收利用通常需要解決的2個問題

現實中，高溫蒸汽冷凝水回收利用通常會遭遇2個問題，1是蒸汽冷凝水鐵超標顏色發紅，2是鍋爐蒸汽及凝水系統設備和管網腐蝕。

1、解決蒸汽冷凝水鐵超標顏色發紅。鐵離子超標的蒸汽冷凝水不處理直接回用鍋爐，鐵離子會在鍋爐受熱面上沉積下來形成氧化鐵垢，氧化鐵垢傳熱速率低，不僅影響鍋爐出力，降低換熱效率，還會造成排煙溫度高，浪費燃料能源，還會發生氧化鐵垢下腐蝕即坑蝕（點蝕），腐蝕坑隨著時間延長加深出現穿孔、泄漏、甚至爆管，鍋爐生產運行存在安全隱患。

▲典型爐管腐蝕產物氧化鐵垢及垢下腐蝕坑和坑蝕穿孔，看到那個穿孔了嗎

2、解決鍋爐蒸汽及凝水系統設備和管網腐蝕。解決鍋爐蒸汽及凝水系統設備和管網腐蝕并清除沉積在系統設備和管網附著面上的氧化鐵腐蝕物，防止系統設備和管網腐蝕、穿孔、泄漏，清除安全隱患，保障鍋爐系統安全生產。

各位同行，各位同學，你們單位鍋爐高溫蒸汽冷凝水回收利用在使用哪種處理工藝，處理效果如何？關于鍋爐腐蝕結垢爆管、鍋水發紅、蒸汽冷凝水鐵超標、蒸汽凝結水顏色發黃、鍋爐結垢不停爐不停工在線除垢技術、凝汽器結垢不停機不停工不停車在線清洗除垢技術等問題，北京化工大學顏輝I86OO475З86隨時歡迎各位同仁討論問題交流經驗心得，隨時歡迎各位同仁分享鍋爐設備管理使用經驗，就解決鍋爐各種實際問題相互學習。蒸汽冷凝水回用的7個好處與2個問題和5個解決措施

三、造成蒸汽冷凝水回收利用問題原因分析

1、蒸汽冷凝水顏色發紅的原因。是蒸汽冷凝水在回收過程中，因蒸汽和凝水系統腐蝕產生了大量超標的鐵離子。據經驗實例，通常每升蒸汽冷凝水中，鐵離子含量達到700微克時，蒸汽冷凝水外觀顏色開始泛黃；當每升蒸汽冷凝水中，鐵離子含量達到1200微克時，蒸汽冷凝水顏色開始發紅；蒸汽冷凝水中鐵離子含量越高顏色越深。

▲某工廠蒸汽及冷凝水系統腐蝕嚴重，冷凝回水顏色發紅全鐵含量為3.56mg/L

2、鍋爐蒸汽及冷凝水系統設備和管網腐蝕的2個原因。1是來自二氧化碳引起的，PH值低的酸性腐蝕，一方面主要來源是鍋爐軟化水的重碳酸根受熱分解，二氧化碳隨蒸汽進入蒸汽冷凝水系統；另一方面，蒸汽冷凝水采用開式回收系統進行回收，空氣中的二氧化碳溶解進入蒸汽冷凝水中。蒸汽冷凝水接近蒸餾水，非常純凈而緩沖差，有試驗表明，1升蒸汽冷凝水中溶解進1毫克二氧化碳CO2，蒸汽冷凝水PH值就從7直降到5.5，這就是蒸汽冷凝水pH值低，呈酸性的原因；2是來自氧腐蝕，給水攜帶溶解氧，以及蒸汽冷凝水開式回收，空氣中氧溶解進入蒸汽冷凝水中，造成鍋爐蒸汽及冷凝水系統設備和管網氧腐蝕。

需要特別指出的是，二氧化碳溶于水形成碳酸，碳酸雖是弱酸，但碳酸溶液與相同pH值、完全電離的強酸溶液相比腐蝕性更強，且其腐蝕產物容易溶解，以至于金屬表面不易形成保護膜，導致金屬均勻變薄。鍋爐蒸汽系統及凝水回收系統在氧腐蝕與二氧化碳引起的酸性腐蝕共同作用下，腐蝕速率變得更快，腐蝕更嚴重，不僅導致高溫蒸汽冷凝水資源不能回收利用，還會影響鍋爐系統設備及管線使用壽命和安全生產。

四、解決蒸汽冷凝水回用問題的5個措施

要解決顏色發紅的蒸汽冷凝水達標回用鍋爐，需要解決蒸汽冷凝水鐵超標問題。當前，行業內解決蒸汽冷凝水鐵超標問題有5個措施。

▲蒸汽冷凝水鐵超標5種常見除鐵方式優劣勢比較

1、解決蒸汽冷凝水鐵超標問題措施——蒸汽冷凝水過濾除鐵設備。是在蒸汽冷凝水回收末端安裝高溫過濾除鐵設備，蒸汽冷凝水除鐵達標回用。蒸汽冷凝水設備過濾除鐵的種類比較多，大多通過不同的濾芯來過濾除鐵，有錳砂濾料除鐵、高溫燒結陶瓷濾料除鐵、粉末樹脂除鐵、高溫樹脂膜除鐵、電磁除鐵、活性炭復合雙層膜除鐵、磁增益復合除鐵過濾法等。根據水質的不同以及工藝條件的要求，可選擇不同的除鐵設備，有些設備需要對高溫蒸汽冷凝水進行預處理，以達到設備進水要求。經過設備處理，凝水能達到鍋爐給水的水質標準。但是設備過濾除鐵不能解決蒸汽及凝水系統的腐蝕問題，所以凝水中鐵離子來源沒有掐斷，鐵離子仍在持續產生，對于系統設備潛在安全隱患沒有消除，高溫蒸汽冷凝水設備濾除鐵屬于治標不治本，而且過濾除鐵設備通常造價不菲，有工期、占場地、需維護，過量設備使用2-3年后，濾料更換造價占設備總造價往往超過三分之一以上。

解決蒸汽冷凝水鐵超標問題另一個路徑，是徹底解決鍋爐蒸汽及冷凝水系統設備和管網氧腐蝕和二氧化碳引起的低PH值酸性腐蝕。以解決蒸汽冷凝水腐蝕，來解決蒸汽冷凝水中鐵離子產生的源頭，讓蒸汽冷凝水達標回用鍋爐。業內解決蒸汽及冷凝水系統設備和管網氧腐蝕和二氧化碳引起的低PH值酸性腐蝕通常有4種成熟技術。

2、解決蒸汽冷凝水鐵超標問題措施——給水加氨法。給水加氨法一般用在中高壓鍋爐系統，氨有揮發性，在鍋爐內受熱揮發隨蒸汽流動，給水加氨可以提高給水、爐水、凝水的pH值。給水加氨在凝水閉式回收系統且氧含量低的條件下，可以解決二氧化碳引起的弱酸性腐蝕，從而起到緩蝕作用。給水加氨方法不適用在凝水開式回收系統，氨易揮發，氣液相分配比不合理，氣相多液相少，用量大，關鍵是不能解決氧的腐蝕，所以除鐵效果有限。

3、解決蒸汽冷凝水鐵超標問題措施——給水加除氧劑。鍋爐給水加除氧劑，可以解決鍋內氧腐蝕，蒸汽系統氧腐蝕，閉式蒸汽冷凝水回收系統氧腐蝕。但是，對于開式蒸汽冷凝水回收系統氧腐蝕作用效果有限，且不能解決鍋爐及蒸汽冷凝水回收系統酸性腐蝕，所以除鐵效果有限。各類鍋水除氧劑有各自優劣勢和適用范圍，有的除氧劑價格不低，有的除氧劑在某些條件下除氧效能不佳，具體請查看《九種鍋爐除氧劑除氧效率優劣對比》。

4、解決蒸汽冷凝水鐵超標問題措施——開式蒸汽冷凝水回收系統改造成閉式蒸汽冷凝水回收系統。可以解決源自外界空氣溶解進入蒸汽冷凝水的氧腐蝕和二氧化碳引起的酸性腐蝕，不能解決源自鍋爐鍋水攜帶的氧腐蝕和酸性腐蝕。有工期，設備和管線需維護，使用3-5年后需更換設備和管線。

5、解決蒸汽冷凝水鐵超標問題措施——BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法。BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法是在整個系統通過覆膜來隔絕氧腐蝕和二氧化碳引起的弱酸性腐蝕，從根本上徹底解決因腐蝕產生的鐵超標問題。此法不受鍋爐系統工況負荷變化的影響，對金屬設備起到了很好的保護作用，一般用在間接換熱的蒸汽冷凝水回收系統中。

BF凝水除鐵緩蝕劑是北京化工大學研發的專有技術產品，藥劑加入鍋爐系統后，會在鍋爐汽水系統金屬內表面形成具有吸附及憎水作用的單分子層保護膜。該膜的分子間隙比二氧化碳和氧分子的截面小，從而能防止鍋爐系統氧腐蝕和弱碳酸腐蝕的發生，從根本上解決了蒸汽冷凝水中鐵離子的產生。BF凝水除鐵緩蝕劑為復配有機胺類堿性藥劑，有良好的氣液分配比，藥劑能充滿整個用汽及凝水回收系統氣液相空間，起到全系統防腐保護作用。

蒸汽冷凝水回用的7個好處與2個問題和5個解決措施（顏輝）