晋城古矿采暖锅炉凝结水回用技术研究

摘要：对采暖锅炉蒸汽凝结水进行处理后回收利用，是锅炉系统节水节能的一项基本措施。通过在晋城古矿采暖锅炉系统进行凝结水回用技术研究试验，提出了凝结水保护剂BF-31T的应用方法和工艺特点。

关键词：凝结水回用；管道腐蚀；循环水水质指标

Abstract: The use of recovery heating boiler steam condensate water processing, it is one of the basic measures of water-saving and energy-saving boiler system. Through the condensate return test technology research in Jincheng on heating boiler system, puts forward the application method and process characteristics of condensation water protection agent BF-31T.

Key words: condensation water reuse; pipeline corrosion; index of circulating water

中图分类号：TK22 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

1、概述

锅炉蒸汽凝结水回用技术是一种新的锅炉水处理技术，是锅炉系统节水节能最有效的措施之一。蒸汽凝结水由于其水质优于软化水，回收后可以有效改善锅炉系统水质工况，使锅炉系统运行更加安全。同时，蒸汽凝结水本身含有蒸汽总量20%-30%的热量，回收使用可以收到显著的节水节能效果。处理回收蒸汽凝结水重复使用项目，是符合国家当前政策和具有前瞻性的一项课题。

晋城古矿东十吨锅炉房主要供工业广场的汽暖和通过汽水换热器供东家属区的水暖。该锅炉房凝结水由于腐蚀导致凝结水中铁离子严重超标，不符合锅给水标准，致使全年约有3—4万吨的凝结水全部排放至地沟，造成了极大的浪费。

2、晋城古矿采暖锅炉凝结水回用技术研究试验过程：

2.1、现场条件与参数

东西区锅炉房条件及锅炉运行参数:

东区锅炉房，位于古书院矿东生活区，安装4台十吨燃煤蒸汽锅炉，锅炉冬季运行，使三备一，蒸汽系统运行压力0.5～0.55Mpa。水处理采用钠子交换软化法，水源为生活自来水，水处理中无热力除氧。西区锅炉房坐落于古书院矿西生活区，距离东区锅炉房约1公里。西区锅炉房共安装3台十吨燃煤蒸汽锅炉，锅炉冬季运行，一般使二备一。水处理采用钠子交换软化法，水源为生活自来水，水处理中无热力除氧工艺。

2.2、锅炉蒸汽的用途，凝结水水质及回收利用状况:

东、西区锅炉房同属于蒸汽锅炉房，主要蒸汽用于冬季供暖。东锅炉房工业蒸汽供辖区内三处供暖，分别是站内生活区、井口和工业广场。其中，工业广场蒸汽供暖面积8万平米，采暖采用蒸汽回路的直接连续供汽方式，平均流量为10 m³/h，采暖后大部分的凝结水能够回收于洗煤厂回水池。洗煤厂回水池距离东区锅炉约500米。凝结水水质经检测铁离子严重超标、总硬度超标，不符合锅炉给水标准，全年约3~4万吨不合格的凝结水排放至地沟。处理前凝结水水质情况详见下表（2006.3.19）

西区锅炉房，蒸汽用于生活区采暖，蒸汽在站内通过换热器给二次采暖水加热，间接使用，蒸汽冷凝水部分回收复用，水质合格。经现场调查西区锅炉房到洗煤厂凝结池距离长度不超过600m，无管道连接。西锅炉房生活区供暖系统，通过改造后可与洗煤厂冷凝水池连通，东区工业广场的冷凝水可直接作西区供暖系统补水，达到东区冷凝水到西区复用的效果。西锅炉房的现有凝结水池一个，但无法使用。

2.3试验改造方案

当前凝结水不能回收使用源于凝结水中的铁离子污染。凝结水回收管道金属腐蚀是凝结水铁离子含量超标的主要原因。因此，向凝结水回收系统中加入能有效抑制金属腐蚀同时不改变蒸汽品质的缓蚀剂—BF-31T凝结水保护剂，能从根本上解决腐蚀及凝结水的污染问题。

对于现有锅炉系统实现凝结水回收技术改造，首先必须具备或建立凝结水回收系统。凝结水回收系统包括凝结水回收管道、凝结水回水箱及回收装置。关键技术是增加全自动凝结水水质监控设备向系统中投加BF-31T凝结水保护剂，防止凝结水系统的金属腐蚀，使凝结水符合2001《工业锅炉水质》标准[1]。

2.3.1设备选型

a.凝结水水质监测控制设备

东区锅炉房设计一套凝结水水质在线检测及BF-31T自动投加控制装置----即凝结水水质监测控制设备。

凝结水水质监测控制设备选型及配置参数：凝结水水质监测控制设备选型为 BGK-DP/NS-20t；设备外形尺寸700*550*1700，药箱容积300升；凝结水水质监测采样设备采用FLN-C18型风冷凝器，采样流量大于180L/h，采样凝结水温度小于70℃；处理蒸汽的最大流量10 m³/h，药剂投加量按150ppm，药剂的额定投加量为0.36 m³/d，蒸汽系统运行压力为0.5～0.55Mpa，投药泵的型号为 AA946 (1.73Mpa/2.2L/h)

b.变频器及高温热水泵

用恒液位变频控制方式控制洗煤厂凝结水池的热水泵（两台泵一用一备）将洗煤厂凝结水池中工业广场采暖蒸汽产生的凝结水输送至西锅炉房的凝结水箱。用恒压力变频控制方式控制西锅炉房凝结水箱的热水泵将西锅炉房凝结水水箱的凝结水输送至西锅炉房的采暖二次系统。即选择四台热水泵，设计两台变频控制设备。

凝结水回水泵选型及参数：洗煤厂凝结水池两台热水泵和西锅炉房凝结水箱两台热水泵均选用格兰富非自吸、立式多级离心泵。温度范围：-20～120℃，材质:不锈钢；洗煤厂凝结水池两台热水泵型号为CR20-3，扬程 32 m；流量 20 m³/h ；电机功率为3.0KW。西锅炉房凝结水箱两台热水泵型号为CR20-5，扬程 60 m；流量 20 m³/h ；电机功率为4.0KW。

两台变频控制柜选型及参数：控制柜外形尺寸：800*450*1800。每台控制柜内安装一台西门子公司生产的11KW的变频器，可通过人工选择分别控制两台热水泵电机。洗煤厂水池内安装液位变送器一台连续检测水池中凝结水的液位。锅炉房的采暖二次系统安装压力传感器一台连续检测系统中水压。

2.3.2管网改造

新建西锅炉房凝结水箱，维修洗煤厂凝结水池，及洗煤厂凝结水池到西锅炉房凝结箱回水管线的改造敷设。

西区锅炉房因凝结水水池无法使用需新建凝结水回水箱一个：3m×4m×2m，用于收集输送回来的冷凝水。凝结水箱的液位变化范围即液位检测量程不超出1.5m；清洗洗煤厂凝结水池，根据情况做防漏，防水处理。水箱人孔盖采取密封措施，安装排气管；敷设洗煤厂凝结水池到西锅炉房凝结水池回水管线，共安装管道长度590米，其中地上490米（架空敷设，岩棉保温）、地下100米（直埋方式，聚氨脂保温），管径159；东区锅炉房安装凝结水水质监控设备的取样，给水，投药管道及电力设施；西区锅炉房凝结回水管道末端安装高温流量计对凝结水回收量作统计，并且安装15mm取样器。

2.4、研究试验过程：

2.4.1根据现场采集水样进行小型模拟试验

目的：确定最佳水处理药剂配比及药剂浓度

时间：2007年6月

地点；北京化工大学

实验方法：

现场采集锅炉给水，进行化验。选用500毫升三口瓶及合适大小的电加热套，在三口瓶的三口处分别连接温度计、计量泵入口和水冷凝管。在水冷凝管中挂入20﹟标准碳钢监测试片。模拟蒸汽锅炉系统运行，用古矿锅炉补水（现场采集水）加入不同种类、不同浓度的药剂做为配置水（10升），通过计量泵连续将其补入三口瓶中，用电加热套将配置水加热至沸腾，产生蒸汽后通过水冷凝管冷却降温成蒸汽凝结水。采用减重法[2]计算冷凝水中20﹟标准碳钢监测试片腐蚀速度。计算缓蚀率。

缓蚀率计算公式[2]：I(%)=(r0-r)/ r0×100%

式中： I(%)-缓蚀率，%；

r0-未加缓蚀剂的腐蚀速度；

r-已加缓蚀剂的腐蚀速度。

实验数据：

a. 水处理药剂配方实验

b. BF-31T凝结水保护剂药剂量实验

实验结论：模拟实验表明针对古书院矿锅炉用水水质情况，选择BF-31T凝结水保护剂可最大程度抑制碳钢腐蚀，降低铁离子含量，改善冷凝水质量。其理想药剂量150mg/L，pH控制范围7.5-8.2。

2.4.2系统清洗（预处理）：

目的：在冷凝水回收运行前，对工业广场进行添加渗透分散剂的方法进行系统清洗，除掉疏松的腐蚀产物以提高换热效率并清洁管道。

地点：在东区锅炉房

所用设备：凝结水水质监测控制设备

实施过程：

在系统清洗前对回收管路系统进行检查，打开阀门并开通变频回水设备，确保回收管道畅通。在东区锅炉房冷凝水自动监控设备药箱中加入挥发性渗透分散剂ODA，按工业广场蒸汽量计算每小时ODA的加入量，根据计算值手工设定自动监控设备的投药速度，以固定比例向工业广场蒸汽管网及冷凝水回收管注入渗透分散剂ODA。

在西区锅炉房的冷凝水回收取样点检测冷凝水总固体和总铁，清洗污水从西区回收水箱的排污阀排放。清洗过程中，加入渗透分散剂系统的凝结水中总固含量和总铁均逐渐升高，在36小时至60小时间达到峰值，之后快速下降，由此表明系统已清洗干净，可以进行下一步冷凝水处理及回收利用。

2.4.3、冷凝水处理及回收

系统清洗完成后，运行一体化设备，自动监测蒸汽中药剂浓度并变流量向蒸汽冷凝水系统进行投药处理，保证药剂的浓度相对稳定，冷凝水水质达标。

2.4.3.1、设备调试运行

2.4.3.2、系统参数确定

要充分发挥Bf-31T凝结水保护剂的防腐作用，必须保证蒸汽系统中药剂的浓度在一定的范围以内，模拟实验中确定的药剂浓度为150mg/L。

检测蒸汽冷凝以后凝结水中药剂的残留量可确定药剂投加的量是否准确。药剂在凝结水中的残留量和凝结水的pH值有一定的对应关系。所以，控制蒸汽凝结水的pH值在一定的范围内，就可以保证蒸汽中BF—31T具有一定的浓度。模拟实验中确定的理想pH值范围为7.5-8.2，因此取8.0为系统设定参数。

在线的PH电极从采样单元中检测到凝结水的PH值的变化，用凝结水的pH值和设定值8.0进行比较；将其比较结果经过数据处理后形成频率可变的脉冲信号；用频率信号控制投药计量泵的投药频率；受频率控制的计量泵将BF—31T投加到分汽缸中，凝结水的pH值会随着变化，直至凝结水中的PH与设定值基本一致，达到我们的期待值。

2.4.3.3、系统调试过程中每天取样检测冷凝水回收点的水质（PH值、硬度和铁离子浓度），水温，并对以上技术参数进行统计，数据如下：

2.4.3.4、回收：2007年11月14日，经检测水质完全处理合格后第三天回用冷凝水，冷凝水在洗煤厂水池汇集，通过变频泵经回收管道将其送至西区锅炉房，冷凝水首先进入凝结水回水箱，通过变频器定压向西区二次采暖系统补入合格的冷凝水，实现了合格高热冷凝水的回用。

3、试验研究结论：

目前，古书院矿东区锅炉房已经安装并运行凝结水系统水质检测设备，用于工业广场蒸汽供暖部分的凝结水已符合回收标准，回收于洗煤厂凝结水池，洗煤厂到西区锅炉房的凝结水回收管线也已敷设完毕并投入使用，大部分凝结水均已回收至西区锅炉房冷凝水回收水箱，作为西区锅炉房采暖二次系统用水。经中国锅炉水处理协会取样检测，回收后的凝结水水质符合国家标准，其中， PH值为7.56，铁离子含量为273 ug/L，硬度为0.02 mmol/L。同时，回收的凝结水平均温度65℃，日平均回水量250吨，平均药剂浓度为138 mg/L。实现了节水节能的目的。

虽然本项目的实施取得了圆满成功，但是，在以下几点上仍存在不足，可在日后改进提高：

1、本项目是将经过处理后的蒸汽凝结水作为锅炉系统采暖二次循环系统用水，如果使用蒸汽凝结水作为锅炉补水，锅炉的效率将进一步得到提高[3]。

2、本项目中蒸汽凝结水的回收量还不是很充足，如果能进一步增加疏水装置，提高蒸汽凝结水的回收量，那么由此带来的节水节能效果将更为显著。

参考文献：

[1] 郝景泰，于萍，周英.工业锅炉水处理技术[M].北京:气象出版社,2000.

[2] 陈亦惠，沈表.节能与环保:锅炉房实用技术[M].北京:航空工业出版社,1996.

[3] 张辉.工业锅炉水处理技术[M].北京：学宛出版社，2004.

作者简介：王云霞，1972年生，女，山西晋城人，1993年毕业于长沙工业高等专科学校分析化学专业，化验工程师。