铜质换热器能不能用氨来调整酸性蒸汽冷凝水

铜质换热器能不能用氨来调整酸性蒸汽冷凝水PH值？答案在这里

黄河水电新能源分公司蒸汽冷凝水弱酸性腐蚀铁超标治理实验方案

前言

蒸汽冷凝水差不多就是蒸馏水，接近纯水，PH值为中性接近7，没有任何腐蚀性，CO2、O2是造成蒸汽冷凝水呈酸性及具有腐蚀作用的直接原因。

蒸汽冷凝水中CO2的两个来源

让蒸汽冷凝水呈酸性的CO2的有两个来源：来源于碳酸氢盐或碳酸盐阻垢剂的CO2。有的锅炉给水不达标，含有易分解的碳酸氢盐；多数工业锅炉为了防止结垢常常加入过量的碳酸钠作为阻垢剂，在高温的锅水中碳酸氢盐和碳酸盐受热分解，都会释放出游离的二氧化碳，并随着蒸汽进入换热系统和冷凝水管网中，二氧化碳融入水或水蒸气形成碳酸腐蚀。

НСΟ3-→СΟ2↑+Н2Ο+СΟ32-

СΟ32-+Н2Ο→СΟ2↑+ΟН-СΟ2

来源于空气中的CO2。当锅炉用气系统和冷凝水回收系统间断运行时，系统设备及管路内压力有时会下降，这时空气中的氧和二氧化碳会倒流进入系统，空气中含有约21％的氧气和约4％的二氧化碳，在高温潮湿环境下，金属氧腐蚀快速产生，冷凝水缓冲性差，而二氧化碳的存在使冷凝水的PH降低，二氧化碳溶于水成为弱碳酸加速了氧化腐蚀。

蒸汽冷凝水中O2的两个来源

蒸汽冷凝水中O2的除了上面所讲来源于空气中，另一个来源是给水无除氧或除氧器效率不高。

酸性蒸汽冷凝水回用到锅炉的危害

由于蒸汽冷凝水非常纯净缓冲性差，很少量的CO2溶解于水或水蒸气中时，水或水蒸气中的ΡН值便可由7.0降至5.5左右。水中的СΟ2可使水产生Н+，而Н+与溶解氧同是腐蚀电池中阴极去极化剂，大大加速了阳极金属的腐蚀。СΟ2不仅使金属发生酸腐蚀，而且又使金属发生电化学腐蚀。因此，蒸汽或冷凝水中的СΟ2具有较强的腐蚀性，特别是在有氧的存在下，金属腐蚀尤为迅速。在蒸汽或冷凝水系统中，同时含有Ο2和СΟ2，将会明显地加速蒸汽冷凝水管网和设备的金属腐蚀，促使冷凝水中的含铁离子量迅速增高。

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

高温的酸性蒸汽或冷凝水不仅能对冷凝水中液相空间的金属造成腐蚀，而且也能对换热器的气相空间金属造成腐蚀，有时我们在检修过程中发现换热器的气相空间出现了黄褐色的鼓包腐蚀点就是这种情况。

因为腐蚀造成蒸汽冷凝水中铁离子超标，不显色的二价铁离子被氧化成三价铁离子后，随着三价铁离子的浓度增大蒸汽冷凝水颜色依次呈现黄色、粉红、桔红、红色，深红、酱油色变化，这也是有些新安装的锅炉蒸汽管线4-5年就有被腐蚀、穿孔、泄漏的原因。

高温的酸性蒸汽冷凝水能迅速对锅炉系统管网及设备造成腐蚀，尤其是在锅炉系统除氧效率不高，蒸汽或冷凝水中还存在O2情况下，金属腐蚀尤为迅速。按照国标GB-《工业锅炉水质》要求，铁离子含量超过0.3mg/L的水不允许进入锅炉使用。三价铁离子是锅炉内部氧腐蚀的催化剂，不仅会加快锅炉内的氧腐蚀发生，而且会形成的氧化铁水垢，同时也会产生垢下腐蚀，氧化铁水垢让炉管的传热效率大幅降低，传热效率降幅有-倍之多，氧化铁水垢不仅会缩短锅炉的使用寿命，大量聚集在炉管内的氧化铁水垢还会引起爆管危险，对锅炉安全运行形成较大的隐患，故酸性蒸汽冷凝水不能回用到锅炉。

背景

青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分公司（简称黄河水电新能源分公司）于年12月26日在西宁市经济技术开发区（国家级）东川工业园注册成立，隶属于中国电力投资集团公司控股的国有大型电力生产企业黄河上游水电开发有限责任公司。

黄河水电新能源分公司已建成单晶切片产能兆瓦，实现0万片/年的产能规模。生产的单晶电池最高转换效率达到21%，常规P型单晶电池平均转换效率最高达20.8%，电池及组件转换效率处于全国领先水平。

黄河水电新能源分公司动力分场对于锅炉运行管理及水质要求非常严格规范，锅炉生产用软化水，锅炉水总碱度控制在11～14之间。生产装置换热器材质主要为碳钢，部分为不锈钢，对于蒸汽品质没有严格要求。凝水在不同装置区回收过程中PH值大多呈弱酸性，部分呈中性，汇到总管后凝水呈弱酸性，凝水呈现铁红色。在检修过程中发现换热器的气相空间出现了黄褐色的鼓包腐蚀点。分公司曾经做过加氨来调整蒸汽及凝水的PH值试验，起到一定的缓解腐蚀减少铁含量的效果，但还是没有达到国标要求的控制指标，凝水还是不能回用只能排掉，损失了大量的热能和优质的回水，同时长期高剂量添加氨水对锅炉运行不利。为了降低蒸汽管道、换热器和凝液回收管道的腐蚀，延长换热设备的使用寿命，对凝水和热能实现回收利用，有必要进行蒸汽凝液系统的防腐试验。市场上防腐剂形形色色，良莠不齐,夸大能效，广告的失真,各种品牌推销人员轮番攻关，人际公关车水马龙。经过行业用户效果满意度走访，行业口碑对比，最终选取北京化工大学北京化新通达清洗技术公司专·利技术产品BF-31T冷凝水保护剂作为黄河水电新能源分公司锅炉蒸汽凝液系统冷凝水铁离子超标治理药剂。

以下为黄河水电新能源分公司蒸汽冷凝水酸性腐蚀铁离子超标治理方案：

全厂蒸汽凝液系统保护剂

添加试验实施方案

主管领导批准：

机动部审核：

安全环境监察部审核：

质量保证部：

生产技术部审核：

编写：

二〇一三年九月十二日

一、项目名称

全厂蒸汽凝液系统保护剂添加试验实施方案

二、项目实施单位（或委托单位）、主管部门

项目实施单位:生产技术部、动力分场、北京化新通达清洗技术公司

主管部门:生产技术部

三、项目必要性

动力分场对于锅炉运行管理及水质要求非常严格规范，锅炉生产用软化水，锅炉水总碱度控制在11～14之间。生产装置换热器材质主要为碳钢，部分为不锈钢，对于蒸汽品质没有严格要求。凝水在不同装置区回收过程中PH值大多呈弱酸性，部分呈中性，汇到总管后凝水呈弱酸性，凝水呈现铁红色。在检修过程中发现换热器的气相空间出现了黄褐色的鼓包腐蚀点。分公司曾经做过加氨来调整蒸汽及凝水的PH值试验，起到一定的缓解腐蚀减少铁含量的效果，但还是没有达到国标要求的控制指标，凝水还是不能回用只能排掉，损失了大量的热能和优质的回水，同时长期高剂量添加氨水对锅炉运行不利。为了降低蒸汽管道、换热器和凝液回收管道的腐蚀，延长换热设备的使用寿命，对凝水和热能实现回收利用，有必要进行蒸汽凝液系统的防腐试验。

四、项目实施内容

1.通过对锅炉供水添加化学保护药剂——BF-31T冷凝水保护剂的方式对蒸汽管道、换热器及其凝液回收系统管道进行预膜处理，从源头上解决蒸汽管道、换热器及其凝液回收系统管道腐蚀的问题，延长设备使用寿命，确保生产安全。同时确保冷凝水水质长期稳定并符合锅炉供水的要求。

2.对锅炉水的PH值、总碱度、凝液的PH值、铁离子浓度进行检测分析，确定合理的保护药剂的添加量。

3.改善锅炉水质，提高浓缩倍数，降低锅炉排污，提高热能的利用率。

五、项目实施方案

1.此次化学保护药剂——BF-31T冷凝水保护剂添加试验采用分阶段、加药量逐渐递减的方式，确定关键点对每次药剂浓度调整后凝液中铁离子浓度、PH值、锅炉水总碱度等进行取样分析。

2.此次加药试验分三大阶段进行，即：第一阶段：除A05二线装置凝液进行就地排放外，A03、A05、A08一、二线其它装置的凝液全部进入闪蒸罐，对已确定的关键点进行取样分析，同时注意观察整个蒸汽及凝液回收系统的水锤现象。第二阶段：若发生水锤现象，则将相应装置的凝液进行就地排放，其余各装置凝液进入闪蒸罐进行闪蒸，同时对已确定的关键点进行取样分析，直至无水锤现象。第三阶段：凝液中铁离子浓度符合锅炉供水要求后，将可回收凝液回收利用。

3.9月12日14:30对确定的关键点的凝液中的铁离子浓度、PH值、锅炉水的PH值、总碱度等数据进行采集，作为对比数据。

4.9月13日9:00将液体BF-31T冷凝水保护剂投入加药装置，并对加药设备进行调试，确定最小加药速度是否满足化学保护药剂的添加量。

5.9月13日10:00按照g/t.蒸汽的加药量向锅炉给水进行连续加药。因冲洗管网冷凝水较脏，直接排掉暂不回收。当BF-31T冷凝水保护剂在锅炉内达到完全饱和后，逐渐将成膜药剂挥发至管网系统后，预膜过程开始。此后系统各取样点水质颜色出现剧烈变化，应将关键点不同时段的水样进行检测分析、记录。

6.监测锅炉水药剂饱和度及凝水中BF-31T冷凝水保护剂夹带浓度：

1）锅炉水质监测：指标pH、酚酞碱度、甲基橙碱度、氯根。

2）冷凝水质监测：

确定的各分场关键取样点：指标pH，频率次/4小时。

总回水取样点：指标pH,频率次/4小时。BF-31T冷凝水保护剂添加24小时后对铁离子浓度进行检测，频率次/8小时。

7.运行24-48小时后，根据监测的水质变化情况以及BF-31T冷凝水保护剂在系统中的分配情况，下调加药量的预设值，在新的加药量下继续按照前面的运行过程进行水质分析和数据统计。

8.冷凝水水质稳定后再根据需要将BF-31T冷凝水保护剂添加量下调重复以上工作。当锅炉水的PH值、总碱度、凝液的PH值、铁离子浓度等出现反弹后上调药剂添加量到上一次试验过程，运行一段时间进行观察分析（管道附着物脱落造成的铁离子浓度超标情况除外）。

9.如冷凝水总回水中铁离子浓度降低至0.3mg/l以下，并稳定运行24小时，可以进行冷凝水回收至锅炉使用。保持BF-31T冷凝水保护剂添加量和水质的相对平稳。

10.凝水回收后，对锅炉排污进行逐步的减排调整，控制方式根据现场情况确定，总碱度值控制在18-22mmol/L。

11.对采集的数据进行分析，做好效益评价和项目验收报告。

六、验收标准

1.冷凝水中铁离子含量小于0.3mg/l；7.5PH9.0，符合GB-《工业锅炉水质》。

2.设备缓蚀率70%。

3.锅炉排污10%。

八、项目工期

九、试验过程中安全注意事项：

1.组织措施

组长：王秉琳

副组长：李文强、郭民王晓冬

组员：胥五一、赵成海、郑永良、任学平、毛斌、孟海生、陈莹、魏德华、动力分场各班长。

1）郭民负责此次BF-31T冷凝水保护剂添加试验过程中的组织、协调、进度安排、效果评价、试验总结等工作。

2）魏德华负责BF-31T冷凝水保护剂添加的现场管理及锅炉的安全运行工作。

3）陈莹负责取样分析及数据统计工作。

4）任印录（北京化新通达清洗技术公司）负责BF-31T冷凝水保护剂添加试验的技术指导工作。（任印录技术指导l86OO颜辉技术咨询）

5）动力分场、氯化分场、精馏分场、还原分场、化验室全力配合此次BF-31T冷凝水保护剂添加试验。

2.质量及技术措施

1）BF-31T冷凝水保护剂添加试验前向岗位操作人员对此次试验的目的、试验过程、药剂添加要求及取样分析要求等进行交底。

2）各相关人员各司其责，保证此次BF-31T冷凝水保护剂添加试验的顺利实施。

3.安全措施

1）BF-31T冷凝水保护剂添加试验前向岗位操作人员进行现场安全技术交底，说明该药剂的化学性质、危害性，明确药剂搬运过程中的注意事项及防护要求。

2）BF-31T冷凝水保护剂搬运及添加过程中操作人员须穿戴必须的安全防护用具，防止意外事件发生。

十、危险性分析：

1.药剂搬运过程中可能存在药剂桶破裂、桶盖崩开导致药剂喷洒的情况发生，搬运时要选好安全的搬运工具，轻拿轻放，避免碰撞。

2.添加药剂过程中可能存在药剂喷溅的情况，添加时要穿戴好安全防护用具，由两个人配合进行，避免药剂桶滑落。

十一、药剂添加量及检测关键点见附表

年9月11日

实验

9月13日9:00将BF-31T蒸汽冷凝水保护剂液体投入加药装置，到9月15日，蒸汽冷凝水颜色由红色逐渐转变为泛清，经检测蒸汽冷凝水铁离子含量达标后，于9月16日10:00将蒸汽冷凝水正式回收回用至锅炉。

实验实施阶段后期，由于蒸汽冷凝水铁离子含量达标，高温冷凝水回用到锅炉，BF-31T冷凝水保护剂对锅炉防腐阻垢除垢作用开始显现，锅炉燃气用量负荷指示显著下降，从BF-31T蒸汽冷凝水保护剂加药试验前后采样数据对比中可以看到，黄河水电新能源分公司蒸汽冷凝水铁离子超标治理实验取得圆满成功。BF-31T蒸汽冷凝水保护剂在黄河水电新能源分公司蒸汽凝液系统使用效果稳定，使用BF-31T蒸汽冷凝水保护剂延用至今，取得了防腐阻垢，延长设备使用寿命，水资源环保回收、节能降耗等巨大的社会效益和经济效益。

实验后记

要解决蒸汽冷凝水回用到锅炉安全使用，关键是需要让蒸汽冷凝水中铁离子含量降低到锅炉给水标准，最主要解决地是CO2、O2造成蒸汽冷凝水对系统设备管网造成地腐蚀。

防止CO2、O2对锅炉蒸汽冷凝水系统设备及管线腐蚀，延长锅炉系统换热设备及管线的使用寿命，对凝水和热能实现双双回收利用，黄河水电新能源分公司进行一系列蒸汽凝液系统的防腐试验。

黄河水电新能源分公司前期实施过常规地加氨来调整蒸汽及凝水的PH值工艺试验，加氨来调整蒸汽及凝水的PH值起到一定的缓解腐蚀减少铁含量的效果，但还是没有达到国标要求的控制指标，凝水还是不能回用只能排掉，白白损失了大量的热能和优质的回水。考虑到长期高剂量添加氨水对锅炉运行不利，同时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；氨水调节PH值保持时间不长；当给水中加入氨量过大时，在溶解氧的参与下，由于氨能与铜离子形成稳定的铜氨络合物可以加速铜的腐蚀，铜质金属换热器及仪表铜质附件设备在这种情况下易发生腐蚀即铜蚀，故黄河水电新能源分公司放弃了采用常规加氨来调整蒸汽及凝水的PH值地工艺技术。

黄河水电新能源分公司实施BF-31T冷凝水保护剂对蒸汽冷凝水铁离子超标治理取得圆满成功，不仅调整蒸汽及凝水的PH值，减少了蒸汽冷凝水中铁离子含量并达到了超国标要求地锅炉给水标准，而且控制了锅炉本体、蒸汽与冷凝水系统设备及管线腐蚀，延长了锅炉本体、蒸汽与冷凝水系统设备及管线的使用寿命；BF-31T冷凝水保护剂对锅炉本体防腐阻垢除垢作用还体现在，锅炉燃气用量负荷指示显著下降。

黄河水电新能源分公司实施BF-31T冷凝水保护剂对蒸汽冷凝水铁离子超标治理取得除防并举、标本兼治、一举五得地圆满成功，实现了BF-31T冷凝水保护剂技术对加氨来调整酸性蒸汽冷凝水PH值工艺升级换代。

资料链接

针对因为锅炉酸性蒸汽冷凝水回收设备及管网系统的氧腐蚀和弱碳酸腐蚀,通常采用添加BF-31T冷凝水系统保护技术，投加北京化工大学专利产品BF-31T冷凝水系统保护剂，来阻止腐蚀的发生。作为对加氨来调整酸性蒸汽冷凝水PH值工艺升级换代技术，BF－31T冷凝水系统保护剂具有最·佳气液相比，加入系统后，会在金属表面形成具有吸附及憎水作用的单分子层保护膜，该膜的分子间隙比CO2,O2的截面小，可以防止系统氧腐蚀和弱碳酸腐蚀的发生，从而既保证蒸汽冷凝水铁离子浓度达到国标GB-《工业锅炉水质》要求，又保护了锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备或管网不再腐蚀、穿孔、泄露，真正实现了标本兼治，除防并举。

北京化工大学北京化新通达清洗技术有限公司北京安运通源节能环保科技有限公司颜辉经理电话/

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