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冷凝水水質(zhì)是影響鍋爐安全運行的重要因素之一,因此,對于冷凝水的水質(zhì)處理尤為重要。冷凝水回收管道的金屬腐蝕主要是因為蒸汽冷凝水系統(tǒng)中的CO2 及O2 所引起的。但是體系占地面積大,所得的經(jīng)濟效益差、對環(huán)境污染較大,且因為冷凝水直接與大氣觸摸,冷凝水中的溶氧濃度進步,易發(fā)生設(shè)備腐蝕。CO2 和O2 主要來自鍋爐補給水,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- , 進入鍋爐后會部分分解,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 就會使其pH 值顯著降低。如當每升純水中溶有1mg CO2 時,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,因為弱酸只有一部分電離,隨著腐蝕的進行,消耗掉的H 會被弱酸繼續(xù)電離所補充。當冷凝水運送距離較遠,背壓較高時,傳統(tǒng)的辦法是先將水收集到一個儲水罐,再用電動離心泵添加壓力,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,當冷凝水溫度高時,碳酸的電離度增大,會大大促進腐蝕,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膜,它的腐蝕特點是使金屬減薄,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)強抽”、“噴射增壓”多項技術(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PH < 6 時,碳鋼在冷凝水中腐蝕速度與碳酸濃度成正比,PH 值度較低時腐蝕產(chǎn)物可溶解,從而使冷凝水被大量鐵離子污染。同時溶解氧對系統(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,它會使鋼管產(chǎn)生腐蝕坑。當冷凝水系統(tǒng)中同時存O2 與CO2 時會使鋼的腐蝕更嚴重,CO2 使水呈微酸性破壞管路保護膜,隨著O2 含量增加會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)運行時,加熱設(shè)備產(chǎn)生的高溫凝結(jié)水先經(jīng)疏水器進入余壓輸送管網(wǎng)及裝置,單一管線或多路管線壓力相等時,凝結(jié)水直接進入回收裝置。一般習慣上有開式系統(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,由于冷凝水進入收集箱時壓力突然降低,水溫高于該壓力對應(yīng)的沸點,產(chǎn)生大量二次閃蒸汽,剩余冷凝水溫度大約是100℃。實際上,由于閃蒸散熱或有時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有空氣進入冷凝水回收管道,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。
冷凝水作低溫熱源當企業(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,或當冷凝水集水罐水質(zhì)受到二次污染,不能做鍋爐補水時,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)供熱負荷確定是否需要補充部分軟水(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)省集中供熱費用。
2、用于直接熱水用戶
對于印染、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熱水用。
3、間接換熱熱源
當冷凝水受到污染無法直接利用時,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,達到的能量回收利用,保持整個蒸汽熱力系統(tǒng)利用率,經(jīng)濟性。冷凝水回收中的能量回收實際上有交錯在一起的三種方式:冷凝水所含熱能的回收,閃蒸汽的有效利用,軟化水的回收。