鐵超標?管線腐蝕?有硬度?PH值低?蒸汽凝結水回收4個常見問題

鐵超標？管線腐蝕？有硬度？PH值低？蒸汽凝結水回收4個常見問題的處理辦法

某礦20噸燃氣蒸汽鍋爐

鍋爐蒸汽凝結水接近蒸餾水，品質與純水基本相當，高溫鍋爐蒸汽凝結水作為鍋爐補給水回用到鍋爐，不僅能顯著提高鍋爐補水溫度，還能節省大量的燃料能源消耗；純淨的高溫鍋爐蒸汽凝結水不僅能減少鍋爐軟化水或除鹽水使用，節省軟化水或除鹽水處理生產成本，還能明顯減少鍋爐結垢，改善鍋爐水質和工況，減少鍋爐排汙損失，增加鍋爐出力。蒸汽凝結水回收到鍋爐有如此多的好處，但是蒸汽凝結水回收處理經常會遇到鐵超標、有硬度、PH值低、管線腐蝕等各種問題。

鍋爐蒸汽凝結水回收處理需要注意第1個問題：鐵超標

鍋爐系統設備、蒸汽管線及凝結水回收管網大部分是碳鋼材質，碳鋼材質因為除氧不合格被腐蝕氧化形成氧化鐵等產物溶解在蒸汽凝結水中，蒸汽凝結水的外觀顏色會隨著凝結水中鐵離子濃度不斷增大而呈現出變化，依次由無色透明純淨、泛黃、泛紅、橙紅、紅色、紅褐色、醬油色。鐵離子超標的蒸汽凝結水直接回用到鍋爐後，蒸汽凝結水中的鐵離子隨著爐水不斷蒸發濃縮在鍋爐中形成氧化鐵垢，氧化鐵會加快鍋爐腐蝕速度並會造成垢下腐蝕，氧化鐵水垢傳熱效率是鋼的五百分之一，氧化鐵水垢不僅增加能耗而且會引起爆管危險，故鐵離子超標的蒸汽凝結水是不能直接回用到鍋爐。

國標GB1576-2008《工業鍋爐水質》中對鍋爐給水鐵離子濃度有明確的要求。

國標GB1576-2008《工業鍋爐水質》中對蒸汽鍋爐給水水質標準

目前，國內蒸汽凝結水除鐵離子工藝分為兩類，一類使用除鐵設備物理過濾除鐵離子，另一類是化學藥劑除鐵離子。

統計發現，當前國內蒸汽凝結水除鐵離子工藝主要有以下八種：

第1種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——常規的錳砂或石英砂除鐵過濾器

第2種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——高溫陰陽樹脂交換

第3種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——活性炭複合雙層膜法

第4種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——粉末樹脂除鐵法

第5種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——高溫燒結陶瓷濾料除鐵法

第6種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——高梯度電磁除鐵

第7種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——磁增益複合除鐵

第8種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——BF-31T凝結水系統保護劑法

第1-7種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝屬於除鐵設備物理除鐵，就是在凝結水回收的末端安裝設備過濾除去凝結水中鐵離子。雖然設備除鐵離子可以解決凝結水安全達標進鍋爐使用，適用於各種用汽場合，但是除鐵設備不能控制用汽設備及凝結水回收管網的腐蝕, 用汽設備及凝結水回收管網的腐蝕還是在持續進行，凝結水中因腐蝕鐵離子來源一直存在，且設備除鐵離子濾料還需要定期更換，除鐵設備物理除鐵離子屬於治標不治本。

第8種高溫蒸汽凝結水除鐵離子工藝——BF-31T凝結水系統保護劑法屬於化學藥劑除鐵離子。要徹底解決鍋爐用汽系統和凝結水回收系統的設備及管網的氧腐蝕和弱碳酸腐蝕，通常採用化學藥劑法對其進行處理。化學藥劑通過在鍋爐蒸汽出口投加皮膜胺或爐前投加揮發性氨的方法，在蒸汽系統和蒸汽凝結水回水管線內成防腐膜或提高回水的PH值，通常採用BF-31T凝結水系統保護技術，投加北京化工大學專利產品BF-31T凝結水系統保護劑，來阻止腐蝕的發生， BF-31T凝結水系統保護劑為市場應用成熟產品，BF-31T凝結水系統保護劑主要成分：成膜胺、中和胺等。BF-31T凝結水系統保護劑中的中和胺為鹼性，既可以中和蒸汽凝結水中碳酸又為在線監測水中藥劑濃度提供依據。BF-31T凝結水系統保護劑2007年獲國家發明二等獎。

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BF－31T凝結水系統保護劑，加入系統後，具有最佳氣液相比，不僅保護鍋爐系統汽相側金屬，還能保護鍋爐系統液相側金屬不受腐蝕；BF－31T凝結水系統保護劑會在金屬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CO2 , O2 的截面小，防止了系統氧腐蝕和弱碳酸腐蝕的發生，徹底截斷蒸汽凝結水中鐵離子的來源，從而既保證蒸汽凝結水鐵離子濃度達到國標GB1576-2001《工業鍋爐水質》要求，又保護了鍋爐用汽系統和凝結水回收系統的設備或管網不再腐蝕、穿孔、洩露，真正實現了標本兼治。

化學藥劑除鐵和設備過濾除鐵兩種方式各有優勢和適用範圍，具體採用那種工藝方法要根據企業生產工藝和技術實施的目的要求結合選擇。

某礦鍋爐房自測蒸汽冷凝水硬度超標凝結水排放產生大量蒸汽白霧

鍋爐蒸汽凝結水回收處理需要注意第2個問題：有硬度

鍋爐蒸汽凝結水接近蒸餾水，品質與純水基本相當，正常情況下鍋爐蒸汽凝結水是沒有硬度的，造成蒸汽凝結水硬度高是什麼原因？造成檢測中出現蒸汽凝結水硬度高的情況有3個原因。

水垢傳熱效率低，不僅增加能耗而且會阻塞管道引起爆管危險

造成檢測中出蒸汽凝結水硬度高第1個原因。蒸汽換熱系統設備、凝結水回收系統設備或管網有漏夾帶進來的硬度。因為蒸汽品質不好，PH值低，腐蝕蒸汽換熱系統或凝結水回收系統，導致穿孔、洩漏加帶硬度進入蒸汽凝結水中。解決之道：堵漏或補漏或更換有漏的換熱器、管線。

造成檢測中出蒸汽凝結水硬度高第2個原因。鍋爐爐水水質差、鍋水中含有較濃的鹽份，水位過高可能出現夾帶；或者鍋爐鍋筒內汽水分離裝置存在缺陷，造成蒸汽大量帶水進入換熱器蒸汽換熱系統。解決之道：改善鍋爐爐水水質，降低水位，修理汽水分離裝置。

造成檢測中出蒸汽凝結水硬度高第3個原因。當前大部分企業鍋爐單位沒有專業的鐵離子檢測工具或方法，當蒸汽及凝結水系統有氧氣或弱酸腐蝕導致鐵離子超標時，使用EDTA溶液絡合滴定法測定凝結水的硬度檢測方法容易把鐵離子螯合進去，形成鐵離子幹擾出現的假性硬度。解決之道：改善蒸汽品質，防止換熱系統或凝結水回收系統設備和管網腐蝕；使用鐵離子隱蔽劑改進檢測方法；徹底除去蒸汽凝結水鐵離子。

如果蒸汽凝結水有硬度且鐵離子超標如果不是很嚴重，也可以使用北京化工大學專利產品BF-30A鍋爐防腐阻垢劑。BF-30A鍋爐防腐阻垢劑具有沉澱軟化作用，與水中硬度成份反應，使硬度成份變成極易排出懸浮狀的微細淤渣，隨著鍋爐排汙排出，防止傳熱面結垢。BF-30A鍋爐防腐阻垢劑具有螯合作用：與水中鈣離子、鐵離子形成穩定的水溶性螯合物，增加了鈣離子、鐵離子在水中的溶解度，使水垢無法形成。同時具有溶解原有水垢作用。BF-30A鍋爐防腐阻垢劑具有晶格畸變作用：由於阻垢劑的吸附，碳酸鈣晶體在生長過程中破碎，形成外觀不規則的小晶體。BF-30A鍋爐防腐阻垢劑具有分散作用：加入水中的分散劑吸附在小晶體及金屬表面形成雙電層，在靜電作用下，小晶體與鍋爐金屬及小晶體之間互相排斥，避免了在鍋爐金屬表面沉積生成水垢。BF-30A鍋爐防腐阻垢劑具有閾值效應：非化學計量的低劑量加藥。BF-30A鍋爐防腐阻垢劑具有腐蝕控制：高效緩蝕劑及鈍化環境。

鐵離子超標不嚴重蒸汽凝結水進入鍋爐，鐵離子被BF-30A鍋爐防腐阻垢劑螯合形成不溶於水的懸浮物，隨著鍋爐排汙排除，鐵離子不會在鍋爐內沉積形成鐵垢和垢下腐蝕，而且BF-30A鍋爐防腐阻垢劑也會將鍋爐原有的老垢螯合除掉，對鍋爐形成較好的保護。

鍋爐蒸汽凝結水回收處理需要注意第3個問題：管線腐蝕

工作中經常發現，有的企業新安裝的鍋爐蒸汽管線4-5年就有被腐蝕、穿孔、洩漏的情況。造成鍋爐蒸汽管線4-5年就被腐蝕、穿孔、洩漏的原因是，高溫的鍋爐蒸汽凝結水中溶解了O2，鍋爐系統中氧有2個來源，其一是系統無除氧，或是除氧效率不高，氧隨著鍋爐水蒸發進入蒸汽中，又隨著蒸汽冷凝溶解在凝結水裡；其二是鍋爐系統和凝結水回收系統間斷運行時，系統設備及管路內壓力有時會下降，這時空氣中的氧倒流進入系統。氧在高溫潮溼的環境中對凝結水回收系統會迅速形成腐蝕。

O2+Fe+H2O→Fe（OH）2

O2+ Fe（OH）2 +H2O→Fe（OH）3

Fe（OH）2+ Fe（OH）3→Fe3O4 +H2O

按照國標GB1576-2001《工業鍋爐水質》要求，鐵離子含量超過0.3mg/L的水不允許進入鍋爐使用。三價鐵離子是鍋爐內部氧腐蝕的催化劑，不僅會加快鍋爐內的氧腐蝕發生，而且會形成的氧化鐵水垢，同時也會產生垢下腐蝕，氧化鐵水垢讓爐管的傳熱效率大幅降低，傳熱效率降幅有400-500倍之多，氧化鐵水垢不僅會縮短鍋爐的使用壽命，大量聚集在爐管內的氧化鐵水垢還會引起爆管危險，對鍋爐安全運行形成較大的隱患。

鍋爐蒸汽凝結水回收管線腐蝕解決之道有4條：第1條、加裝除氧器；第2條、提高除氧器除氧效率；第3條、爐內加除氧劑；第4條，爐內中加BF－31T凝結水系統保護劑，在鍋爐系統中覆膜隔絕氧腐蝕。

鍋爐蒸汽凝結水回收處理需要注意第4個問題：PH值低呈酸性

鍋爐蒸汽凝結水接近蒸餾水，品質與純水基本相當，PH值為中性接近7，沒有任何腐蝕性，由於蒸汽凝結水非常純淨緩衝性差，很少量的CO2溶解於凝結水或水蒸氣中時，凝結水或水蒸氣中的ΡН值便可由7.0降至5.5左右。凝結水中的СΟ2可使水產生Н+，而Н+與溶解氧同是腐蝕電池中陰極去極化劑，大大加速了陽極金屬的腐蝕。 СΟ2不僅使金屬發生酸腐蝕，而且又使金屬發生電化學腐蝕。因此，蒸汽或凝結水中的СΟ2具有較強的腐蝕性，特別是在有氧的存在下，金屬腐蝕尤為迅速。在蒸汽或凝結水系統中，同時含有Ο2和СΟ2，將會明顯地加速蒸汽凝結水管網和設備的金屬腐蝕，促使凝結水中的含鐵離子量迅速增高。

СΟ2+Н2Ο→НСΟ3-+ΟН-

O2+Fe+H2O→Fe（OH）2

O2+ Fe（OH）2 +H2O→Fe（OH）3

Fe（OH）2+ Fe（OH）3→Fe3O4 +H2O

高溫的酸性蒸汽或凝結水不僅能對凝結水中液相空間的金屬造成腐蝕，而且也能對換熱器的氣相空間金屬造成腐蝕，有時我們在檢修過程中發現換熱器的氣相空間出現了黃褐色的鼓包腐蝕點就是這種情況。

CO2、O2是造成蒸汽凝結水呈酸性及具有腐蝕作用的直接原因。那麼蒸汽凝結水中CO2來源於哪裡呢？

讓蒸汽凝結水PH值低，呈酸性的CO2的有兩個來源：其一、來源於碳酸氫鹽或碳酸鹽阻垢劑的CO2。有的鍋爐給水不達標，含有易分解的碳酸氫鹽；多數工業鍋爐為了防止結垢常常加入過量的碳酸鈉作為阻垢劑，在高溫的鍋水中碳酸氫鹽和碳酸鹽受熱分解，都會釋放出遊離的二氧化碳，並隨著蒸汽進入換熱系統和凝結水管網中，二氧化碳融入水或水蒸氣形成碳酸腐蝕。

НСΟ3-→СΟ2↑+Н2Ο+СΟ32-

СΟ32-+Н2Ο→СΟ2↑+ΟН- СΟ2

其二、來源於空氣中的CO2。當鍋爐用氣系統和凝結水回收系統間斷運行時，系統設備及管路內壓力有時會下降，這時空氣中的氧和二氧化碳會倒流進入系統，空氣中含有約21％的氧氣和約4％的二氧化碳，在高溫潮溼環境下，金屬氧腐蝕快速產生，凝結水緩衝性差，而二氧化碳的存在使凝結水的PH降低，二氧化碳溶於水成為弱碳酸加速了氧化腐蝕。

解決蒸汽凝結水PH值低呈酸性的六個措施

解決蒸汽凝結水PH值低呈酸性的六個措施之一——提高鍋爐補水品質，降低鍋爐給水中碳酸氫鹽鹼度，防止碳酸氫鹽分解釋放出СΟ2氣體。

解決蒸汽凝結水PH值低呈酸性的六個措施之二——減少碳酸鈉鹽使用。

解決蒸汽凝結水PH值低呈酸性的六個措施之三——蒸汽凝結水採用閉式回收。凝結水採用閉式回收，徹底消除外界空氣中的氧和二氧化碳進入回收系統。

解決蒸汽冷凝PH值低呈水酸性的六個措施之四——加NaOH來調整凝結水PH值。

解決蒸汽凝結水PH值低呈酸性的六個措施之五——加氨的方式來調整PH值。

解決蒸汽凝結水PH值低呈酸性的六個措施之六——添加BF-31T蒸汽凝結水保護劑。BF－31T凝結水系統保護劑是鹼性液體，少量加入就可將凝結水PH值調高到8-9左右。BF－31T凝結水系統保護劑不僅可以作為PH調節劑使用，而且BF－31T凝結水系統保護劑加入系統後，會在金屬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CO2 , O2 的截面小，可以防止系統氧腐蝕和弱碳酸腐蝕的發生，徹底阻斷蒸汽及凝結水中鐵離子的來源；BF－31T凝結水系統保護劑還具有最佳氣液相比，加入系統後，不僅能保護鍋爐系統水側（液相）金屬免受腐蝕，還能保護鍋爐及換熱系統蒸汽側（氣相）金屬免受腐蝕，從而既保證蒸汽凝結水鐵離子濃度達到國標GB1576-2001《工業鍋爐水質》要求，又保護了鍋爐用汽系統和凝結水回收系統的設備或管網不再腐蝕、穿孔、洩露，真正實現了標本兼治。

案例討論

寧夏某煤礦公司，煤炭生產能力400萬噸/年，採暖季3臺20噸燃煤蒸汽鍋爐2臺運行1臺備用，非採暖季一臺電鍋爐保證生產生活熱水，鍋爐水源為市政水，鍋爐給水為軟化水，除氧為熱力除氧，以前採暖蒸汽鍋爐發生過爆管，非採暖季鍋爐檢修維護時，打開鍋筒發現鍋爐結垢嚴重，鍋爐內壁有較多黃褐色的鼓包腐蝕點，自測蒸汽凝結水硬度超標，故高溫蒸汽凝結水一直外排未回用鍋爐。隨著地方政府對環境保護的要求越來越嚴格，公司對水資源利用及排放、鍋爐安全生產管理開始重視起來，公司鍋爐管理部門有意回收利用被排放掉的鍋爐蒸汽凝結水。2019年11月，鍋爐蒸汽凝結水取樣發現，蒸汽凝結水水樣目測顏色泛黃還算純淨，經第三方檢測，蒸汽凝結水水樣全鐵0.72mg/L，PH值6.8，硬度0.28mmol/L，初步懷疑蒸汽凝結水硬度是鍋爐系統有漏夾帶進來的，或者是鍋爐汽水分離不好夾帶進來的。

各位同行，你認為這個凝結水中硬度的來源可能是哪裡？顏輝隨時歡迎各位同行一起交流討論I86 OO47 5386分析一下是什麼原因造成？假如回收這個凝結水你的解決方案是什麼？

案例後記

根據鍋爐蒸汽凝結水水樣檢測結果，公司鍋爐管理技術部門認為：為了降低蒸汽管道、換熱器和凝液回收管道的腐蝕，延長換熱設備的使用壽命，對蒸汽凝結水和熱能實現回收利用，有必要進行蒸汽凝液系統的防腐試驗。經過行業用戶效果滿意度走訪，行業口碑對比，最終選取北京化工大學專·利技術產品BF-31T凝結水保護劑，作為公司鍋爐蒸汽及凝結水系統鐵離子超標治理藥劑。2019年11月28日10時開始，加藥泵以200ml/小時將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐軟水箱；11月29日10時取凝結水水樣觀測，蒸汽凝結水目測比較純淨，顏色不再泛黃，經檢測蒸汽凝結水水樣全鐵0.44mg/L，PH值7.5，硬度0.12mmol/L。2019年11月29日10時開始，加藥泵以150ml/小時將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐軟水箱；11月30日10時取凝結水水樣觀測，蒸汽凝結水水樣目測非常純淨通透，經檢測蒸汽凝結水水樣全鐵0.12mg/L，PH值8，硬度0.07mmol/L，蒸汽凝結水水樣全鐵含量達標，鍋爐蒸汽及凝結水系統覆膜保護成功，腐蝕基本控制住了，只是蒸汽凝結水硬度稍有超標，硬度稍有超標蒸汽凝結水回用到鍋爐，只需在鍋爐內加入BF-30A鍋爐防腐阻垢劑就能處理。 11月30日14時開始，蒸汽凝結水正式回收到軟水箱，加藥泵以70ml/小時將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐軟水箱，並將蒸汽凝結水PH值維持在8左右。

2020年4月，採暖季結束，打開鍋爐維修保養發現，一個採暖季下來鍋爐內壁光滑，原有的老垢及黃褐色的鼓包腐蝕點不見了，取而代之是鍋爐內壁覆蓋一層淡黃色軟水垢，用水一衝都下來了。煤礦鍋爐管理部向上級業務總結匯報時強調了一句話：本部門較上一個採暖季，沒有發生鍋爐爆管等重大安全生產事故；較上一個採暖季燃煤節省24%，自來水節省近9萬噸，軟化鹽節省36噸。

鐵超標？管線腐蝕？有硬度？PH值低？蒸汽凝結水回收4個常見問題處理辦法（顏輝）