锅炉“红水”处理
今年五月下旬，某制药厂设备管理负责人找到我，提了一个问题并寻求解决办法：
图1▲2号锅炉在排污水有时呈红色我们制药厂有2台2吨型号为WNS2-1.25-Q的蒸汽锅炉为生产供热，1号锅炉使用树脂软化水作为给水，2号锅炉补水以回用的蒸汽冷凝水作为主，软化水作为补充。使用软化水的1号锅炉炉水颜色正常，使用蒸汽冷凝水的2号锅炉在排污时，炉水有时呈红色有时呈红褐色，增大排污后，仍没有改善，炉水颜色发红发浑，炉水静置后底部是红色沉淀。2号锅炉回用的蒸汽冷凝水颜色偶尔有轻微发红情况，凝水PH值为5.5，先后采取了在蒸汽冷凝水回收罐内添加碳酸钠、氢氧化钠、氨水增加其PH值的措施，2号锅炉炉水颜色发红情况改善不明显。想请教是哪里出问题，怎么解决。
图2▲2号锅炉炉水发红，凝水微微发红，1号锅炉炉水颜色正常
1.锅炉炉水发红的原因
我回复：2号锅炉炉水颜色发红，锅炉红水是炉水中铁离子浓度大显色的原因，铁离子是锅炉系统腐蚀的最终产物，锅炉长时间出现红水意味着锅炉正在遭受持续地腐蚀，引起蒸汽锅炉系统腐蚀的原因通常是氧腐蚀和二氧化碳引起的酸性腐蚀共同作用。氧腐蚀来源于锅炉系统无除氧措施或除氧设备效率不高；引起的酸性腐蚀二氧化碳来源于补水中碳酸根或碳酸氢根受热分解成二氧化碳，或者蒸汽冷凝水开式回收空气中溶解进入，蒸汽冷凝水相当于蒸馏水非常纯净，有试验表明，1升纯水中溶解1毫克二氧化碳，纯水PH值从7直降到5，2号锅炉蒸汽冷凝水PH值为5.5，是为二氧化碳酸性水，腐蚀速率不可小觑。
锅炉蒸汽系统腐蚀产生铁离子，蒸汽冷凝水中铁离子浓度每升在微克以下通常是不显颜色，2号锅炉回用的蒸汽冷凝水颜色偶尔有轻微发红情况，这时蒸汽冷凝水中铁离子含量每升大概在微克以上（国标要求锅炉给水铁离子每升小于微克），铁离子超标的蒸汽冷凝水直接进入锅炉里，随着锅水不断蒸发浓缩，不显色的2价铁离子受热氧化成显色的3价铁离子，锅炉炉水颜色开始发红，正所谓锅水发红、炉水发红、锅炉排污水颜色发红，锅炉红水大都是这个情况。
2.锅炉炉水发红的危害
锅炉长时间红水意味着锅炉正在遭受持续地腐蚀。蒸汽冷凝水铁离子超标，锅炉炉水发红，炉水中的铁离子会附着在锅炉受热面上，形成氧化铁垢。氧化铁垢会对锅炉产生3种危害。
2.1锅炉炉水发红的危害1是，氧化铁垢平均导热系数为0.1-0.2kcal/mh·℃，大约是钢的1/，铁锈垢导热很差，锅炉受热面上附着氧化铁垢，会降低锅炉出力，锅炉热效率下降，增加天然气燃料能源消耗，增加锅炉运行成本。
2.2锅炉炉水发红的危害2是，氧化铁垢或铁锈垢达到一定厚度，锅炉炉管长时间过热产生蠕变，锅炉爆管就是时间早晚的问题。
2.3锅炉炉水发红的危害3是，氧化铁垢附着在锅炉受热面上，由于由于电化学腐蚀效应会造成垢下腐蚀即坑蚀出现，随着时间延长，腐蚀坑加深，锅炉受热面腐蚀坑穿孔泄漏亦是时间早晚的事情，形成安全生产的隐患。
3.锅炉“红水”处理办法
要解决锅炉炉水发红问题，就是要降低炉水中铁离子的含量，通常有2种路径：
3.1解决炉水发红问题，降低炉水中铁离子的含量路径1是，在蒸汽冷凝水回收末端加装物理除铁过滤设备，除铁设备过滤掉蒸汽冷凝水中铁离子，让蒸汽冷凝水颜色恢复正常，蒸汽冷凝水铁离子达标能直接安全回用到锅炉。
高温蒸汽冷凝水除铁设备的缺点：
高温蒸汽冷凝水除铁设备一次性投入大；高温蒸汽冷凝水除铁设备占地大，高温蒸汽冷凝水除铁设备运行维护费用不低；高温蒸汽冷凝水除铁设备滤料2-3年需要更换1次，滤料更换成本占设备造价三分之一左右；高温蒸汽冷凝水除铁设备不能提高蒸汽凝结水PH值；高温蒸汽冷凝水除铁设备既不能解决酸性蒸汽及冷凝水对锅炉蒸汽系统和凝水回收系统设备和管线的腐蚀，也不能解决系统氧腐蚀，系统腐蚀一直存在，铁离子来源也一直存在，高温蒸汽冷凝水除铁设备过滤除铁是治标不治本。
3.2解决炉水发红问题，降低炉水中铁离子的含量路径2是，在在锅炉给水或蒸汽冷凝水中投加化学药剂，来解决系统氧腐蚀和二氧化碳引起的酸性腐蚀。常用的化学药剂有碳酸钠、氢氧化钠、氨水、BF-31T四种。
3.2.1投加碳酸钠来解决锅炉炉水发红问题的优劣势
在锅炉蒸汽冷凝水中投加碳酸钠能提高凝水、炉水的PH值，只能解决凝水及锅炉本体的酸性腐蚀，不能解决氧腐蚀问题，只能部分缓解锅炉红水问题。锅炉蒸汽冷凝水中投加碳酸钠不利方面是，增加锅水的含盐量，碳酸钠溶解电离后碳酸根受热分解成二氧化碳是凝水PH值降低原因之一。
3.2.2投加氢氧化钠来解决锅炉炉水发红问题的优劣势
在锅炉蒸汽冷凝水中投加氢氧化钠能提高凝水、炉水的PH值，只能解决凝水及锅炉本体的酸性腐蚀，不能解决氧腐蚀问题，只能部分缓解红水问题。锅炉蒸汽冷凝水中投加氢氧化钠不利方面是，氢氧化钠是强碱也是强电解质，氢氧化钠调节PH值的波动性较大，氢氧化钠加入后水的PH很容易就升高，调节PH值更快更直接，也容易过头不能投太多量，加入氢氧化钠过量会造成锅水碱度过高，出现汽水共腾；氢氧化钠加入量不易控制，游离NaOH过量会造成相对碱度大，出现碱脆也会对设备造成腐蚀。
3.2.3投加氨水来解决锅炉炉水发红问题的优劣势
氨水是常见的PH值调节剂，有许多优点，最主要是氨是弱碱性，投加的氨浓度一般都不大、成本小价格低廉，当pH值大于8时氨能将水中二氧化碳完全中和，生成NH4HCO3。在锅炉给水中投加氨水能提高给水、炉水、凝水的PH值，只能解决锅炉系统的酸性腐蚀，不能解决氧腐蚀问题，能部分缓解红水问题。
加氨的方式来调整炉水及蒸汽的PH值缓解腐蚀需要注意的4个问题。
1、氨水有一定的腐蚀作用，又易挥发出氨气,液氨的储存和使用是一个危险源；
2、氨气液相比不佳，气相侧多液相侧少，氨水调节PH值保持时间不长，用量大；
3、当给水中加入氨量过大时，在溶解氧的参与下，对铜的腐蚀比较强，铜质金属换热器及仪表附件设备易发生腐蚀；
4、加氨来调节提高其PH能防止输送中二氧化碳对管线的腐蚀，但是对于氧腐蚀就不能有效控制，蒸汽和凝结水系统氧腐蚀还是在进行，只能部分解决炉水发红问题。
3.2.4投加BF-31T凝水保护剂来解决锅炉炉水发红问题的优劣势
BF－31T凝结水系统保护剂是北京化工大学专利产品，BF-31T凝结水保护剂主要成分为中和剂和成膜剂及其他助剂，具有成膜中和功能，稳定性好，并有合理的汽液相分配比，能快速的控制锅炉整体系统腐蚀。中和剂起到提高锅炉给水、炉水、蒸汽及凝水PH值的作用，中和水中二氧化碳形成的弱酸腐蚀；成膜剂在金属表面形成单分子层的具有憎水作用的保护膜，膜的分子间的空隙比二氧化碳和氧的截面小，防止腐蚀气体分子O2、CO2接触金属从而防止了对金属的腐蚀；合理的汽液相分配比可有效的将药剂分配在金属管道中汽液两相中，能很好解决汽液并存两相系统的金属腐蚀，尤其适合间歇性用汽设备保护和防腐。
BF－31T凝结水系统保护剂现场使用工况要求简单，对于凝水温度及铁含量没有要求，一些设备除铁对凝水温度及含铁量有要求。
BF－31T凝结水系统保护剂药剂不受生产负荷波动的影响有很好的的缓冲性能，不会影响水质处理的指标性能效果。
BF－31T凝结水系统保护剂药剂成本会随着药剂在系统的累积使用量会减少，没有其他设备类反洗冲洗的废水排放问题。
BF－31T凝结水系统保护剂覆膜速度快，凝水水质铁离子（全铁指标）72小时内迅速达标，为药剂试用实验提供了便捷。可完全替代除氧器、除氧剂使用。
BF－31T凝结水系统保护剂相比市场常见设备除铁工艺及其他措施，不需要巨大固定设备设备投资，且不需要耗费不菲的滤料更换（使用期限3年左右，总造价20-30%），不仅保护了系统设备及管线，延长锅炉系统使用寿命，而且彻底断绝铁离子来源，让凝水循环回用锅炉安全使用，实现凝水除铁标本兼治。
各位同仁，你们单位蒸汽锅炉有无发生锅炉“红水”现象？有发生过蒸汽冷凝水PH值偏低呈酸性的情况吗？有无发生过蒸汽冷凝水颜色发红或者颜色泛黄或者蒸汽冷凝水铁超标情况？你们是怎么解决的？关于锅炉阻垢除垢、防腐缓蚀你们在使用什么方法？关于锅炉给水调节PH值、炉水发红、回水有硬度、锅炉腐蚀结垢爆管、蒸汽系统腐蚀、蒸汽冷凝水铁超标、酸性蒸汽冷凝水颜色发红、锅炉水质检测处理等问题，北京化工大学颜辉I86OO随时欢迎各位同学沟通锅炉相关新技术信息，随时欢迎各位同仁分享锅炉设备管理使用经验，相互学习。锅炉“红水”处理。
4.锅炉“红水”处理试验案例
与该制药厂设备管理负责人经过深入沟通，解了制药厂锅炉的实际工况，建议采购10天的药剂量，进行锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验。
图3▲2号锅炉炉水水样由于制药厂锅炉产气量不大，采购了4桶共升BF－31T凝结水系统保护剂，进行为期10天《某医药股份有限公司锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验》，试验期间加药量逐渐递减的方式，以每天取2号锅炉炉水和蒸汽冷凝水水样作为外观对比和第三方检测数据作为药剂效能判断依据。
图4▲2号锅炉蒸汽冷凝水水样制药厂锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验第2天，2号锅炉蒸汽冷凝水水样稍稍发红的颜色外观恢复正常（见2号锅炉凝水水样图3）；2号锅炉炉水颜色发红，红色变化不大（见2号锅炉炉水水样图4）。
制药厂锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验第3天，加大锅炉排污量，加快炉水置换，2号锅炉蒸汽冷凝水水样颜色外观完全通透（见2号锅炉凝水水样图3）；2号锅炉炉水颜色发红，红色变浅（见2号锅炉炉水水样图4）。
制药厂锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验第4天，加大锅炉排污量，加快炉水置换，2号锅炉蒸汽冷凝水水样颜色外观完全通透（见2号锅炉凝水水样图3）；2号锅炉炉水颜色发红，红色继续变浅（见2号锅炉炉水水样图4）。
制药厂锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验第5天，加大锅炉排污量，加快炉水置换，2号锅炉蒸汽冷凝水水样颜色外观完全通透（见2号锅炉凝水水样图3）；2号锅炉炉水颜色变浅红（见2号锅炉炉水水样图4）。
制药厂锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验第6天，加大锅炉排污量，加快炉水置换。2号锅炉蒸汽冷凝水水样颜色外观完全通透（见2号锅炉凝水水样图3）；2号锅炉炉水红色消失（见2号锅炉炉水水样图4）。
制药厂锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验第7天，加大锅炉排污量，加快炉水置换。2号锅炉蒸汽冷凝水水样颜色外观完全通透（见2号锅炉凝水水样图3）；2号锅炉炉水红色消失，颜色恢复正常（见2号锅炉炉水水样图4）。
制药厂锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验第8天，凭经验从2号锅炉蒸汽冷凝水水样和炉水水样颜色判断，锅炉系统整体腐蚀已被完成控制住了，凝水铁离子达标，锅水颜色正常，锅炉排污量恢复正常，2号锅炉最后的炉水水样和凝水水样快递第三方检测，锅炉系统防腐蚀红水治理药剂效能试验提前结束。
5.后记
该制药厂锅炉正式采用BF-31T冷凝水保护剂防腐治理方案至今14个月，锅炉一直安全稳定运行，再未出现锅炉系统设备及管线腐蚀，炉水发红、排污水发红，蒸汽冷凝回水颜色泛黄、锅炉红水等铁离子超标问题。由于锅炉运行稳定，炉水水质良好，锅炉排污量较治理前大幅下降，减少了污染和排放，节省了大量的能源和水资源。
锅炉“红水”处理（颜辉）