火電廠長輸供暖蒸汽凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

摘要：本文就工業(yè)園區(qū)熱電廠抽汽通過長輸供熱管網(wǎng)對外供熱后，回用蒸汽冷凝水鐵離子超標問題，及長輸供熱管網(wǎng)系統(tǒng)腐蝕問題通過具體實例，探索了采用BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法替代傳統(tǒng)安裝高溫凝水除鐵過濾設(shè)備工藝，不僅能徹底解決了工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱冷凝水鐵超標問題，還能同時協(xié)調(diào)解決長輸供熱系統(tǒng)管網(wǎng)和設(shè)備的腐蝕問題新的工藝途徑。

關(guān)鍵詞：工業(yè)園區(qū)供汽；凝水鐵超標；熱電廠長輸供熱；蒸汽冷凝水系統(tǒng)腐蝕；園區(qū)供熱

一、概述

華電呼圖壁能源有限公司熱電廠位于新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州，是一家以從事電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)為主的企業(yè)。熱電廠2臺30萬千瓦機組，采用熱電聯(lián)產(chǎn)方式供熱，擔負著向呼圖壁縣城冬季供熱任務(wù)和工業(yè)園區(qū)供汽任務(wù)。

▲圖1 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

華電呼圖壁能源有限公司熱電廠長輸供熱承擔新增冬季采暖熱負荷，規(guī)劃入網(wǎng)供熱面積800萬平方米，長輸蒸汽管道為DN1400，管長850m，熱網(wǎng)加熱器蒸汽凝結(jié)水管DN377，管長910m，長輸供熱蒸汽接口的位置在1、2號機組五段抽汽母管上，長輸供熱熱網(wǎng)加熱器蒸汽凝結(jié)水回到1、2號機組除氧器。

▲圖2 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

昌吉市新建長輸管網(wǎng)供熱項目，長44.4公里縱臥在昌吉市、呼圖壁縣、昌吉國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)腹地，實現(xiàn)了當年開工、當年建設(shè)、當年投入運行，長輸管網(wǎng)供熱項目是昌吉州、市2024年重大民生項目，是昌吉市全力建設(shè)串聯(lián)起民生大幸福“典范工程”。

▲圖3火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

2024年10月13日長輸供熱工程竣工，29日對長輸供熱管網(wǎng)進行吹掃，30日長輸供熱網(wǎng)投運緩慢升溫，熱網(wǎng)加熱器蒸汽凝結(jié)水水質(zhì)顏色發(fā)黑（見下圖4），蒸汽凝結(jié)水不能回用外排。

▲圖4工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水顏色由發(fā)黑轉(zhuǎn)為發(fā)黃鐵離子超標系統(tǒng)腐蝕

至2024年11月3日，熱網(wǎng)加熱器外排的蒸汽冷凝水顏色轉(zhuǎn)為淡黃色，凝水水樣檢測鐵離子含量為1208ug/L（見下圖表5）。11月5日熱網(wǎng)加熱器外排的蒸汽冷凝水顏色外觀逐漸清澈，化驗全鐵含量826.8ug/L。11月6日熱網(wǎng)加熱器外排的蒸汽冷凝水全鐵含量887.1ug/L。11月7日長輸供熱凝結(jié)水鐵離子含量761ug/L。

▲圖5 加藥前后火電廠長輸供熱凝結(jié)水鐵離子含量變化

2024年11月8日至12日，長輸供熱凝結(jié)水鐵離子含量分別為890ug/L、884ug/L、839ug/L、1020ug/L、936ug/L。長輸供熱凝結(jié)水鐵離子含量長期居高不見下降趨勢，每天2000多噸鐵離子超標的長輸供熱高溫蒸汽凝結(jié)水不能循環(huán)利用只能排放掉了，不僅損失了大量的熱能，還浪費了大量的水資源。長輸供熱高溫蒸汽凝結(jié)水不能循環(huán)回用還導(dǎo)致火電廠除鹽水生產(chǎn)能力不足，火電廠除鹽水箱水位過低觸發(fā)三級預(yù)警，不得不減少長輸供熱蒸汽量。又由于長輸供熱蒸汽量減少，導(dǎo)致冬季供暖溫度下降，又引起采暖用戶對供暖質(zhì)量的大量投訴。每天損失2000多噸高溫蒸汽凝結(jié)水，還要被用戶投訴，您受得了嗎？擱誰也受不了！

▲圖6 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

故無論從降本增效的角度，還是從節(jié)能減排與保護長輸供熱系統(tǒng)設(shè)備及管道的角度出發(fā)，短時間快速解決熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕問題，將高溫純凈的蒸汽冷凝水回收到鍋爐，加以循環(huán)利用勢在必行。

▲圖7 工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)加熱器

二、需要解決的問題

需要在短時間內(nèi)盡快解決長輸供熱蒸汽凝結(jié)水鐵離子超標問題，讓長輸供熱蒸汽凝結(jié)水鐵離子達標回鍋爐循環(huán)利用，以減少每天高溫長輸供熱蒸汽凝結(jié)水排放造成大量能源和水資源損失，緩解火電廠除鹽水生產(chǎn)能力不足問題，迅速平息采暖用戶對冬季供暖質(zhì)量的大量投訴。

▲圖8 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

三、問題分析

工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽凝結(jié)水中超標鐵離子有3個來源，1是工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)包括供熱蒸汽管道、熱網(wǎng)換熱器投用前進行蒸汽吹掃，未吹掃干凈遺留下的存量氧化鐵垢；2是工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)管蒸汽冷凝水管道投用前進行沖洗，未沖洗干凈遺留下的存量氧化鐵垢；3是工業(yè)園區(qū)熱電廠蒸汽及冷凝水通過長輸供熱管網(wǎng)，因為PH值偏低導(dǎo)致酸性腐蝕和含氧量導(dǎo)致的氧腐蝕造成新增鐵離子。

▲圖9火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

四、解決措施

解決工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽凝結(jié)水鐵離子超標問題，有3種解決措施。

1、安裝傳統(tǒng)的高溫過濾除鐵設(shè)備。措施是在長輸供熱蒸汽凝結(jié)水回用的末端，安裝上傳統(tǒng)的高溫過濾除鐵設(shè)備，過濾除去蒸汽凝結(jié)水中鐵離子，使長輸供熱蒸汽凝結(jié)水鐵離子達標后安全回用?；痣姀S使用高溫過濾除鐵設(shè)備不利之處是，安裝傳統(tǒng)的高溫過濾除鐵設(shè)備只能解決長輸供熱蒸汽凝結(jié)水鐵離子超標問題，不能解決長輸供熱管網(wǎng)及設(shè)備氧腐蝕和酸性腐蝕問題；高溫過濾除鐵設(shè)備造價不菲，2-3年后高溫過濾除鐵設(shè)備濾料更換費用不低，通常占到設(shè)備總造價三分之一以上。高溫過濾除鐵設(shè)備安裝需要占地，使用高溫過濾除鐵設(shè)備廠家定制、運輸、安裝交付需要時間，本例火電廠長輸供熱時間已經(jīng)是11月中旬，臨近供暖需求爆發(fā)旺季，安裝傳統(tǒng)的高溫過濾除鐵設(shè)備緩不濟急。

▲圖10 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

2、工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱鐵超標的高溫蒸汽冷凝水降溫后重新進入給水精處理流程。首先，鐵離子超標的高溫蒸汽冷凝水降溫損失了熱能；其次，鐵離子超標蒸汽冷凝水重新進入給水精處理流程，也不能解決長輸供熱管網(wǎng)及設(shè)備氧腐蝕和酸性腐蝕問題；最后，本例火電廠除鹽水生產(chǎn)能力有限，蒸汽冷凝水中超標的鐵離子對火電廠精處理設(shè)備造成沖擊，縮短精處理設(shè)備使用周期，增加了材料更新維護費用，影響除鹽水生產(chǎn)效率甚至危及火電廠正常安全生產(chǎn)。

無論是在工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水末端安裝傳統(tǒng)的高溫過濾除鐵設(shè)備，還是長輸供熱鐵超標的高溫蒸汽冷凝水降溫后重新進入給水精處理流程，這兩種工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水傳統(tǒng)處理工藝，都只能解決工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水鐵離子超標問題，不能解決長輸供熱管網(wǎng)和用戶換熱設(shè)備系統(tǒng)氧腐蝕和酸性腐蝕的問題，高溫蒸汽冷凝水中鐵離子來源依舊存在，工業(yè)園區(qū)熱電廠這兩種長輸供熱蒸汽冷凝水過濾除鐵離子傳統(tǒng)處理工藝是治標不治本。

3、BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法。BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法是在長輸供熱管網(wǎng)蒸汽起始段，通過長輸供熱蒸汽母管疏水管加入BF凝水除鐵緩蝕劑，藥劑在整個長輸供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，包括熱網(wǎng)換熱器，通過覆膜來隔絕氧腐蝕和二氧化碳引起的弱酸性腐蝕，從根本上徹底解決長輸供熱蒸汽冷凝水因腐蝕產(chǎn)生的鐵超標問題。此法不受系統(tǒng)工況負荷變化的影響，對金屬管網(wǎng)及設(shè)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(tǒng)中。

BF凝水除鐵緩蝕劑是北京化工大學(xué)研發(fā)的專有技術(shù)產(chǎn)品，藥劑加入長輸供熱管網(wǎng)系統(tǒng)后，會在長輸供熱管網(wǎng)汽水系統(tǒng)金屬內(nèi)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，從而能防止長輸供熱管網(wǎng)系統(tǒng)氧腐蝕和弱碳酸腐蝕的發(fā)生，從根本上解決了長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水中鐵離子的產(chǎn)生。BF凝水除鐵緩蝕劑為復(fù)配有機胺類堿性藥劑，有良好的氣液分配比，藥劑受熱揮發(fā)能充滿整個用汽及凝水回收系統(tǒng)氣液相空間，起到全系統(tǒng)防腐保護，徹底截斷了長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水中產(chǎn)生新的鐵離子的來源。

由于BF凝水除鐵緩蝕劑會在新建的長輸供熱管網(wǎng)存量氧化皮、氧化鐵垢下面覆膜，減小了長輸供熱管網(wǎng)存量氧化鐵垢、氧化皮在管網(wǎng)上的附著力，輔助不定期增大蒸汽及冷凝水流量和壓力對長輸供熱管網(wǎng)存量氧化鐵垢、氧化皮的沖刷，加速長輸供熱管網(wǎng)存量氧化鐵垢、氧化皮脫落，配合長輸供熱管網(wǎng)沿線及熱網(wǎng)換熱器排污以減少系統(tǒng)中存量氧化鐵垢措施，即可解決長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水中產(chǎn)生新的鐵離子的來源，也能解決長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水中因存量氧化鐵垢導(dǎo)致鐵離子的來源。

▲圖11 工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水鐵超標3種常見除鐵工藝效果比較

通過對工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水鐵超標3種常見除鐵方式優(yōu)劣勢比較（見上圖11），根據(jù)工業(yè)園區(qū)熱電廠實際生產(chǎn)工藝特點，工業(yè)園區(qū)熱電廠決定采用BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法來根本解決長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水除鐵回收利用，和長輸供熱管網(wǎng)腐蝕這2個現(xiàn)實問題。

各位同行，各位同學(xué)，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，蒸汽冷凝水除鐵達標用了多長時間，處理效果如何？關(guān)于鍋爐腐蝕結(jié)垢爆管、鍋水發(fā)紅、蒸汽冷凝水鐵超標、蒸汽凝結(jié)水顏色發(fā)黃系統(tǒng)腐蝕、鍋爐結(jié)垢不停爐不停工在線除垢技術(shù)、凝汽器結(jié)垢不停機不停工不停車在線清洗除垢技術(shù)等問題，北京化工大學(xué) 顏輝I86OO475З86隨時歡迎各位同仁討論問題交流經(jīng)驗心得，隨時歡迎各位同仁分享鍋爐設(shè)備管理使用經(jīng)驗，就解決鍋爐各種實際問題相互學(xué)習(xí)。火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法

六、解決過程

2024年11月12日，檢測工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水鐵離子936ug/L（見圖5），凝水水樣顏色外觀泛黃（見下圖12左1），17點火電廠開始加藥覆膜防腐除鐵。

2024年11月13日，檢測長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水鐵離子753ug/L（見圖5），凝水水樣顏色外觀稍微泛黃（見下圖12左2）。

2024年11月14日，檢測長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水鐵離子533ug/L（見圖5），凝水水樣顏色外觀變?yōu)榧儍敉ㄍ福ㄒ娤聢D12左3）。

2024年11月15日，檢測長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水鐵離子717ug/L（見圖5），蒸汽冷凝水鐵離子有小幅波動，凝水水樣顏色外觀完全純凈通透（見下圖12左4）。

▲圖12 工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱系統(tǒng)腐蝕，鐵離子超標蒸汽冷凝水水樣

11月16日，檢測工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水鐵離子183ug/L（見圖5）。

11月17日，檢測工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水鐵離子124ug/ L（見圖5）。

11月18日，檢測工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)蒸汽冷凝水鐵離子48ug/L（見圖5）。

BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法適用于在工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)蒸汽凝結(jié)水防腐除鐵工況，加入藥劑后工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)蒸汽凝結(jié)水鐵離子總體上呈下降趨勢，工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)蒸汽凝結(jié)水按計劃于11月19日正式回收循環(huán)利用。

六、總結(jié)

相對于工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水回用的末端加裝高溫過濾除鐵設(shè)備，或者給高溫蒸汽冷凝水降溫后重新進入給水精處理來解決凝水鐵離子超標的傳統(tǒng)工藝，使用BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法替代高溫凝水過濾除鐵設(shè)備，不僅能徹底解決工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水鐵離子超標問題，還能節(jié)省大量的能源和成本，還能協(xié)調(diào)解決工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱管網(wǎng)系統(tǒng)腐蝕問題，實現(xiàn)工業(yè)園區(qū)熱電廠長輸供熱系統(tǒng)腐蝕與蒸汽冷凝水鐵離子超標問題標本兼治。

火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統(tǒng)腐蝕治理方法（顏輝）