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冷凝水水質(zhì)是影響鍋爐安全運(yùn)行的重要因素之一,因此,對(duì)于冷凝水的水質(zhì)處理尤為重要。冷凝水回收管道的金屬腐蝕主要是因?yàn)檎羝淠到y(tǒng)中的CO2 及O2 所引起的。但是體系占地面積大,所得的經(jīng)濟(jì)效益差、對(duì)環(huán)境污染較大,且因?yàn)槔淠苯优c大氣觸摸,冷凝水中的溶氧濃度進(jìn)步,易發(fā)生設(shè)備腐蝕。CO2 和O2 主要來自鍋爐補(bǔ)給水,在理論上除氧器應(yīng)將游離CO2 全部除去,但給水中經(jīng)常有一定量的游離CO2 及O2 存在,并且給水中含有的碳酸化含物:CO32- 和HCO3- , 進(jìn)入鍋爐后會(huì)部分分解,放出CO2 :
(1)2HCO3- → CO2 ↑ H2O CO32-
(2)CO32- H2O → CO2 ↑ 2OH -
生成的CO2 被蒸汽帶出鍋爐,隨蒸汽一起經(jīng)管路送至用熱設(shè)備,蒸汽換熱后產(chǎn)生的冷凝水中就有了游離CO2 存在,CO2 會(huì)使冷凝成水或在濕蒸汽顯酸性,水中CO2 雖然只顯弱酸性,但由于蒸汽一般都比較純凈,冷凝成水后緩沖性很小,少量的CO2 就會(huì)使其pH 值顯著降低。如當(dāng)每升純水中溶有1mg CO2 時(shí),水的pH 值便可由7.0 降至5.5 左右。值得注意的是,弱酸的酸性不能單憑pH 值來衡量,因?yàn)槿跛嶂挥幸徊糠蛛婋x,隨著腐蝕的進(jìn)行,消耗掉的H 會(huì)被弱酸繼續(xù)電離所補(bǔ)充。當(dāng)冷凝水運(yùn)送距離較遠(yuǎn),背壓較高時(shí),傳統(tǒng)的辦法是先將水收集到一個(gè)儲(chǔ)水罐,再用電動(dòng)離心泵添加壓力,將水打到鍋爐房,可是電泵大的問題是“汽蝕”和噪音。
CO2 H2O → H HCO3-
大量現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)表明蒸汽通過換熱后冷凝水PH 值一般為5.5--6.0。游離的CO2 腐蝕性受溫度影響較大,當(dāng)冷凝水溫度高時(shí),碳酸的電離度增大,會(huì)大大促進(jìn)腐蝕,鋼材受CO2 腐蝕而生成的腐蝕產(chǎn)物是可溶的,在金屬表面不易形成保護(hù)膜,它的腐蝕特點(diǎn)是使金屬減薄,產(chǎn)生鐵的腐蝕物。4、防汽蝕,設(shè)備及管道壽命更長①“循環(huán)強(qiáng)抽”、“噴射增壓”多項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用,能有效避免積水,消除回收泵汽蝕現(xiàn)象,大大提高設(shè)備使用壽命。
2H2CO3 Fe → Fe(HCO3)2 H2
金屬腐蝕速度取決于溫度與CO2、O2 濃度,當(dāng)PH < 6 時(shí),碳鋼在冷凝水中腐蝕速度與碳酸濃度成正比,PH 值度較低時(shí)腐蝕產(chǎn)物可溶解,從而使冷凝水被大量鐵離子污染。同時(shí)溶解氧對(duì)系統(tǒng)管路的腐蝕也是不可忽視的。冷凝水中的O2 是隨蒸汽帶來的。它的腐蝕產(chǎn)生物是Fe3O4 與FeO 及含水氧化物的生成物,它會(huì)使鋼管產(chǎn)生腐蝕坑。當(dāng)冷凝水系統(tǒng)中同時(shí)存O2 與CO2 時(shí)會(huì)使鋼的腐蝕更嚴(yán)重,CO2 使水呈微酸性破壞管路保護(hù)膜,隨著O2 含量增加會(huì)使鋼管呈或大或小的潰瘍狀態(tài),使腐蝕加快,結(jié)果是冷凝水呈磚紅色、鐵含量大,鋼管穿孔。1泵直接送冷凝水進(jìn)鍋爐回收系統(tǒng)其工作原理是飽和蒸汽從鍋爐送至蒸汽間接加熱設(shè)備中,放熱后產(chǎn)生的飽和狀態(tài)的冷凝水經(jīng)疏水器靠蒸汽壓力壓入架空或埋地回水管線中,經(jīng)管線匯總到集中罐。常見的蒸汽管道和冷凝水管道腐蝕穿孔就是這個(gè)原因。
蒸汽在用汽設(shè)備中放出汽化潛熱后,變成冷凝水,經(jīng)疏水器排出。不同用汽設(shè)備排放的冷凝水通過回收管網(wǎng)匯集到集水罐中,由冷凝水回收裝置送到鍋爐或其它用熱處,如除氧器等,這就是冷凝水回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)的作用在于回收利用冷凝水的熱量(包括閃蒸汽熱量)和軟化水,根據(jù)不同情況可采用不同工藝方式。冷凝水回收設(shè)備基本原理:系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),加熱設(shè)備產(chǎn)生的高溫凝結(jié)水先經(jīng)疏水器進(jìn)入余壓輸送管網(wǎng)及裝置,單一管線或多路管線壓力相等時(shí),凝結(jié)水直接進(jìn)入回收裝置。一般習(xí)慣上有開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)之分。
開式系統(tǒng)
該系統(tǒng)冷凝水收集箱是開口式,與大氣相通,由于冷凝水進(jìn)入收集箱時(shí)壓力突然降低,水溫高于該壓力對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn),產(chǎn)生大量二次閃蒸汽,剩余冷凝水溫度大約是100℃。實(shí)際上,由于閃蒸散熱或有時(shí)為了防止輸送水泵汽蝕而兌入冷水,回收水溫僅在70℃左右。加之開式回收方式會(huì)有空氣進(jìn)入冷凝水回收管道,容易引起管道腐蝕。但開式系統(tǒng)裝置簡單,投資較少。3、節(jié)能環(huán)保,提高環(huán)境質(zhì)量密閉式冷凝水回收設(shè)備的使用,減少了二次整齊排放的熱污染和噪聲污染記憶煙氣污染物塵SO2、NOX等的排放量,減輕了環(huán)境污染。與冷凝水直接排放相比,仍有一定的節(jié)能效果。
冷凝水作低溫?zé)嵩串?dāng)企業(yè)利用熱電廠供汽,由于回收管網(wǎng)太長等原因無法直接回收到鍋爐房時(shí),或當(dāng)冷凝水集水罐水質(zhì)受到二次污染,不能做鍋爐補(bǔ)水時(shí),可作為低溫加熱熱源使用。
1、企業(yè)用于取暖熱源
利用冷凝水的余熱,根據(jù)供熱負(fù)荷確定是否需要補(bǔ)充部分軟水(或生水)作采暖循環(huán)用水,根據(jù)余熱量確定供暖面積,可節(jié)省集中供熱費(fèi)用。
2、用于直接熱水用戶
對(duì)于印染、紡織、橡膠、輪胎等企業(yè),需要大量自用高溫軟化熱水,可利用冷凝水作為高溫?zé)崴谩?
3、間接換熱熱源
當(dāng)冷凝水受到污染無法直接利用時(shí),可考慮間接換熱方式。如加熱工藝用水,采暖循環(huán)水等非飲用水場合。
總之,冷凝水回收的原則是:通過冷凝水回收系統(tǒng)中能量的綜合利用,達(dá)到的能量回收利用,保持整個(gè)蒸汽熱力系統(tǒng)利用率,經(jīng)濟(jì)性。冷凝水回收中的能量回收實(shí)際上有交錯(cuò)在一起的三種方式:冷凝水所含熱能的回收,閃蒸汽的有效利用,軟化水的回收。