鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法

1.概況

內蒙古自治區(qū)某公司新裝7噸余熱鍋爐1臺，使用除鹽水作為鍋爐補水，蒸汽冷凝回水直接回用到鍋爐，蒸汽冷凝水水溫80攝氏度左右，蒸汽冷凝回水回用占比鍋爐給水75%，余熱鍋爐設計效率77%、排污率2%。余熱鍋爐運行9個月后，爐水顏色發(fā)紅，排污水顏色為深紅色，蒸汽冷凝回水顏色泛黃，檢查除鹽水水質正常。于是按鍋爐廠家建議增大排污量，排污率從2%持續(xù)增加到10%，但是經取樣觀察排污水發(fā)紅，顏色變淺有改善；鍋爐水紅色變淺，顏色改善不明顯（如下圖）。經檢測余熱爐水水樣PH值為9.5，蒸汽凝結水水樣PH值為6.5。

▲連續(xù)排污前與連續(xù)排污后的鍋爐水樣（左）和排污水水樣（中）與蒸汽冷凝回水（右）顏色對比

各位同行、各位同學，你認為本例余熱鍋爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃可能是什么原因造成的？如果不處理他們對企業(yè)生產有什么危害？你的解決辦法是什么？顏輝隨時歡迎各位同行同學一起交流探討I86OO475386，拿出你的解決方法，我們一起探討學習！

2.現象及原因分析

本例余熱鍋爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃，說明爐水和蒸汽冷凝回水存在超標的鐵離子，根據筆者實踐經驗判斷，從顏色來看，冷凝水樣、爐水水樣鐵離子含量每升均在1毫克以上，遠超國標指標0.3mg/L。鐵離子是來源于余熱鍋爐系統(tǒng)腐蝕產物，證明余熱鍋爐系統(tǒng)存在較嚴重的腐蝕。

余熱鍋爐系統(tǒng)腐蝕主要來源于氧腐蝕和CO2引起的弱酸性腐蝕。余熱鍋氧腐蝕的O2主要來自鍋爐補水溶解氧，和余熱鍋爐除氧器除氧效率不高；引起余熱鍋爐生產系統(tǒng)弱酸性腐蝕的CO2主要來著鍋爐補水溶解，或補水中有少量存留的碳酸氫根離子受熱分解成CO2和水。

本例余熱鍋爐蒸汽凝結水水樣PH值為6.5成為弱酸性水質是如何造成的？眾所周知，蒸汽凝結水就是蒸餾水，接近純水緩沖性很差，溶入少量CO2 后蒸汽凝結水PH值就會快速降低。有實驗表明，1升蒸汽凝結水中溶解入1毫克CO2，凝結水PH值就從7直降到5.5。

本例余熱鍋爐檢測爐水水樣PH值為9.5，低于工業(yè)鍋爐國標GB/T1576-2008蒸汽鍋爐爐水標準PH值標準10-12，是如何造成的？本例余熱鍋爐補水25%來自除鹽水，75%來自PH值為6.5的蒸汽冷凝回水，除鹽水與常用的軟化水相比，除鹽水無硬度成分更純凈緩沖性更差，通常反滲透工藝生產除鹽水的PH值在6.5左右。所以本例余熱鍋爐補水PH值偏低是造成爐水水樣PH值不達標的原因。

爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃，為什么爐水的顏色比蒸汽冷凝回水的顏色深？蒸汽冷凝回水顏色泛黃說明凝水中有超標的不顯色的二價和顯色三價鐵離子，蒸汽冷凝水回用到鍋爐后，不顯色的二價鐵離子受熱氧化成顯色三價鐵離子，隨著爐水不斷濃縮，鐵離子濃度不斷加大，爐水顏色會越來越紅不斷加深。

為什么本例余熱鍋爐連續(xù)加大排污前的鍋爐水樣和排污水水樣顏色都比與連續(xù)加大排污后水樣顏色變淺？增大余熱鍋爐排污量后，爐水濃縮倍率下降，爐水中鐵離子濃度隨著下降，爐水紅色變淺。持續(xù)加大排污，鍋底沉積的鐵銹被沖刷減少，鍋爐排污水顏色變淺。

爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃，它們會給余熱鍋爐系統(tǒng)帶來哪些問題？蒸汽冷凝回水顏色泛黃，說明企業(yè)蒸汽生產系統(tǒng)設備和蒸汽冷凝水回收管線存在較嚴重腐蝕，隨著時間變化，管壁會變薄，設備出現點蝕即坑蝕，甚至穿孔泄漏等影響企業(yè)生產安全情況。爐水發(fā)紅，爐水中超標的鐵離子會在鍋爐受熱面結鐵垢，氧化鐵垢傳熱效速率是鋼的200-300分之一，氧化鐵垢不僅會降低鍋爐效率，而且會造成垢下腐蝕，造成鍋爐受熱面穿孔、泄漏、甚至爆管等安全事故。

3.怎么解決問題？

有同學說：向爐水中加入氫氧化鈉鈉提高爐水PH值

有同學說：向爐水中加入磷酸三鈉提高爐水PH值

有同學說：向爐水中加入氨提高爐水PH值

有同學說：向爐水中加入除氧劑

有同學說：提高除氧器除氧效率

也有同學說：給蒸汽冷凝回水裝上高溫除鐵過濾設備

還有同學說：以上可以多種組合逐一調試

鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法之一——向爐水中加入氫氧化鈉提高爐水PH值

向爐水中加入氫氧化鈉提高爐水PH值。通過加NaOH來調節(jié)鍋水堿度、pH值需要注意的3個問題是：一是因為脫鹽水調整PH值加氫氧化鈉會造成水中堿度增大，氫氧化鈉是強電解質，電導率增長比較大；二是堿度過高可能會使爐水產生泡沫而影響蒸汽品質；三是氫氧化鈉又是強堿，調節(jié)水的PH穩(wěn)定性較差，鍋爐中加入強堿，鍋爐會發(fā)生堿性腐蝕，對碳鋼形成堿脆，影響鍋爐的安全運行，所以要嚴格控制其濃度和量。在用戶現場，筆者親眼見過一只四周外壁滿是各種大小補丁的玻璃鋼除鹽水補水箱，就是被用氫氧化鈉提高鍋爐除鹽水PH值的腐蝕造成的。最主要的是加入NaOH并不能提高蒸汽凝結水PH值，蒸汽和凝結水系統(tǒng)腐蝕還是在進行。

鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法之二——向爐水中加入磷酸三鈉提高爐水PH值

向爐水中加入磷酸三鈉提高爐水PH值。磷酸三鈉屬于強堿弱酸性化合物，在水中會顯現成堿性，可以提高爐水PH值。磷酸三鈉屬于阻垢劑，本例鍋爐補水是除鹽水并無硬度成分，況且爐水中加入磷酸三鈉并不能提高蒸汽凝結水PH值，蒸汽和凝結水系統(tǒng)腐蝕還是在進行。

鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法之三——向爐內中加入氨提高爐水PH值

向爐內中加入氨提高爐水PH值。氨水是最常用的PH調節(jié)劑，采用氨水作為PH調節(jié)劑有很多優(yōu)點，最主要是氨是弱堿性，投加的氨濃度一般都很小、成本價格低廉，當pH值大于8時氨能將水中二氧化碳完全中和，生成NH4HCO3。

NH3+H2O==NH4OH(可逆）

NH4OH+CO2==NH4HCO3(可逆）

NH4OH+NH4HCO3==（NH4)2CO3+H2O(可逆）

特別指出加氨的方式來調整蒸汽及凝水的PH值緩解腐蝕除鐵需要注意的四個問題。問題一，氨水有一定的腐蝕作用，又易揮發(fā)出氨氣, 氨具有燃燒和爆炸性。氨氣的燃點為651℃，氨水有揮發(fā)性，當氨氣與空氣混合時，情況就變了，其爆炸極限濃度約為16～25%，氨氣最易引燃濃度為17%，當氨氣在空氣中的含量達到上述濃度范圍，遇明火會燃燒和爆炸，液氨的儲存和使用是一個危險源；問題二，氨氣液相比不佳，氨加入爐水中受熱易揮發(fā)不穩(wěn)定，氣相惻多液相側少；氨水調節(jié)PH值保持時間不長，要提高蒸汽凝結水PH值往往要加大投量；問題三，當給水中加入氨量過大時，在溶解氧的參與下，對銅的腐蝕比較強，銅質金屬換熱器及儀表附件設備易發(fā)生腐蝕；問題四，加氨控制蒸汽冷凝液回水中鐵離子超標是個假命題。加氨只能調整CO2引起弱酸性腐蝕，不能控制氧腐蝕，又由于氨受熱易揮發(fā)不穩(wěn)定，氣相存量多，液相存量少，且又不能長期高劑量添加，所以加氨只能部分緩解蒸汽系統(tǒng)腐蝕狀況，降低蒸汽冷凝液回水中鐵離子含量很有限。

鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法之四——向爐水中加入除氧劑

向爐水中加入除氧劑。一般余熱鍋爐供熱系統(tǒng)中都有除氧器。添加除氧劑主要是除氧器的除氧力不足，添加除氧劑除去水中氧氣以保證供水品質，一般是作為除氧器效果不佳的補充。傳統(tǒng)除氧劑聯氨效果好但是有毒，容易揮發(fā)；亞硫酸鈉是一種較強的還原劑，價格便宜但易氧化失效；新型除氧劑丙酮肟、碳酰肼、乙醛肟毒性小效果好，但是價格高。最主要的是只能解決鍋爐氧腐蝕，不能解決鍋爐系統(tǒng)弱酸性腐蝕。

鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法之五——提高除氧器效率

提高除氧器效率。除氧器設備一經啟用，作為設備的效率提高水平有限。

鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法之六——給蒸汽冷凝回水裝上高溫除鐵過濾設備

給蒸汽冷凝回水裝上高溫除鐵過濾設備。設備除鐵達標降濁度，凝水安全回用鍋爐，但是不能控制蒸汽生產系統(tǒng)設備及管線腐蝕，蒸汽冷凝水中鐵離子來源一直存在，屬于治標了沒治本。過濾除鐵設備造價不菲，2-3年濾料更換占到總造價20-30%以上，加上水電及設備額外運行成本，不太經濟有缺陷。

鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法之七——以上可以多種組合逐一調試

以上可以多種組合逐一調試?；蛟S是一個好辦法，可能麻煩一點。

4.處理辦法

消除余熱鍋爐紅水，必須要降低蒸汽凝水中鐵離子含量，降低鐵離子必須要控制蒸汽和凝結水回收系統(tǒng)設備及管線腐蝕，控制蒸汽凝結水回收系統(tǒng)設備及管網腐蝕必須提高蒸汽和凝結水PH值，同時或者還需降低蒸汽和凝結水中O2和CO2的含量。

解決余熱鍋爐本體腐蝕，必須提高爐水PH值，同時或者還需降低爐水中O2和CO2的含量。

解決問題必須同時滿足提高爐水和蒸汽凝結水PH值、降低爐水和蒸汽凝結水中O2和CO2的含量、控制腐蝕這三個條件。

針對以上三個條件, 經過市面上通行的各種解決方案比對，選擇采用簡單高效添加BF-31T凝結水系統(tǒng)保護技術，投加北京化工大學專利產品BF-31T凝結水系統(tǒng)保護劑，來阻止鍋爐系統(tǒng)腐蝕的發(fā)生，掐斷蒸汽冷凝水鐵離子來源，徹底解決鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃問題。BF－31T凝結水系統(tǒng)保護劑具有最 ·佳氣液相比，具有揮發(fā)性，加入系統(tǒng)后，不僅會在液相金屬表面形成具有吸附及憎水作用的單分子層保護膜，還會在氣相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和O2 的截面小，可以防止系統(tǒng)氧腐蝕和弱碳酸腐蝕的發(fā)生，從而既保證蒸汽凝結水鐵離子濃度達到國標GB/T1576-2008工業(yè)鍋爐水質要求，又保護了鍋爐和用汽系統(tǒng)及凝結水回收系統(tǒng)的設備或管線不再腐蝕、穿孔、泄露，真正實現了標本兼治。

BF-31T凝結水系統(tǒng)保護劑為堿性乳狀液體，加入爐水中，不僅能提高爐水PH值，還能提高蒸汽和凝結水的PH值。BF-31T凝結水系統(tǒng)保護劑主要成分：成膜及、中和劑等。BF-31T凝結水系統(tǒng)保護劑中的中和劑為堿性，既可以中和蒸汽凝結水中碳酸又為在線監(jiān)測水中藥劑濃度提供依據。BF－31T 凝結水保護劑2003年獲中國鍋爐水處理協(xié)會正式注冊證書；BF－31T 凝結水保護劑產品為科技部創(chuàng)新基金項目“零排污蒸汽發(fā)生技術”專利技術中的核心技術產品，2007年獲國家發(fā)明二等獎；2010年BF－31T 凝結水保護劑被中國特種設備檢測研究院推薦，列入第一批高耗能特種設備節(jié)能技術與產品推薦目錄。

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5.問題解決實驗及結果

各家鍋爐用戶現場工況工藝流程不盡相同，藥劑靜態(tài)治理試驗和藥劑單獨成功治理案例都沒有解決用戶實際問題的參考意義。為此，企業(yè)正式采用BF-31T凝結水系統(tǒng)保護劑治理余熱鍋爐系統(tǒng)腐蝕以及爐水和蒸汽冷凝回水鐵超標方案前，先安排為期7天的試用方案。

2020年9月15日10點30分，取完爐水和蒸汽冷凝水水樣后，開始向鍋爐水箱加入BF-31T凝結水系統(tǒng)保護劑， 自動計量加藥泵以160ml/噸鍋爐給水將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐水箱。9月16日10點取凝結水、爐水水樣觀測，蒸汽凝結水水樣PH值9.5，凝結水水樣目測顏色還是泛黃，但是比15日凝水水樣顏色淺了很多；爐水水樣PH值12、爐水水樣紅色稍有降低。

▲部分爐水水樣

2020年9月16日10時開始，自動計量加藥泵以140ml/噸鍋爐給水將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐水箱；9月17日10時取凝水、爐水水樣觀測，蒸汽冷凝水水樣PH值9.5，凝結水水樣顏色稍有發(fā)黃，目測已經很純凈通透；爐水水樣PH值12、爐水水樣紅色持續(xù)降低。

2020年9月17日10時開始，自動計量加藥泵以120ml/噸鍋爐給水將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐水箱；9月18日10時取凝結水、爐水水樣觀測，蒸汽凝結水水樣PH值9.5，凝結水水樣目測已經純凈通透；爐水水樣PH值12、爐水水樣紅色持續(xù)降低。

2020年9月18日10時開始，自動計量加藥泵以100ml/噸鍋爐給水將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐水箱；9月19日10時取蒸汽冷凝水、爐水水樣觀測，蒸汽冷凝水水樣PH值9，蒸汽冷凝水水樣目測已經純凈通透；爐水水樣PH值12、爐水水樣接近淺紅色。

2020年9月19日10時開始，自動計量加藥泵以80ml/噸鍋爐給水將BF-31T冷凝水保護劑泵入鍋爐水箱；9月20日10時取冷凝水、爐水水樣觀測，蒸汽冷凝水水樣PH值9，冷凝水水樣目測已經純凈通透；爐水水樣PH值12、紅色持續(xù)降低。

2020年9月20日10時開始，自動計量加藥泵以60ml/噸鍋爐給水將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐水箱；9月21日10時取蒸汽冷凝回水、爐水水樣觀測，蒸汽凝結水水樣PH值8，凝結水水樣目測已經非常純凈通；爐水水樣PH值11、爐水水樣稍有泛黃，紅色消失。

2020年9月21日10時開始，加藥泵以50ml/噸鍋爐給水將BF-31T凝結水保護劑泵入鍋爐水箱；9月22日10時取凝結水、爐水水樣觀測，蒸汽凝結水水樣PH值8，凝結水水樣目測已經完全純凈通透；爐水水樣PH值11、爐水水樣顏色回歸正常。

▲蒸汽冷凝回水水樣

到此，僅從蒸汽冷凝水和爐水的PH及外觀顏色變化來判斷，已經成功的控制鍋爐及蒸汽凝結水系統(tǒng)及管線腐蝕，徹底解決了鍋爐爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃鐵離子超標問題。

6.后記

該余熱鍋爐用戶企業(yè)正式采用BF-31T冷凝水保護劑治理方案至今17個月，余熱鍋爐一直安全穩(wěn)定運行，再未出現鍋爐系統(tǒng)設備及管線腐蝕，爐水發(fā)紅、排污水發(fā)紅，蒸汽冷凝回水顏色泛黃、鍋爐紅水等鐵離子超標問題。由于余熱鍋爐運行穩(wěn)定，爐水水質良好，鍋爐排污量較治理前10%大幅下降，達到余熱鍋爐 排污量2%設計指標，BF-31T冷凝水保護劑為該余熱鍋爐用戶企業(yè)減少了污染和排放，節(jié)省了大量的能源和水資源。

鍋爐排污量大、爐水發(fā)紅、蒸汽冷凝回水顏色泛黃原因分析及7種處理辦法（顏輝）