摘要 蒸汽冷凝结回水因铁含量偏高而不能直接应用，本文通过使用过滤器，对多种过滤填料进行实验，取得成功，指标满足《工业锅炉水质标准》中的使用要求。 中石化润滑油北京分公司，2台20t/h的蒸汽锅炉，生产0.5－0.6Mpa的饱和蒸汽，用于润滑油生产过程中基础油、添加剂、油灌及附属管路系统的加热和保温。锅炉的补充水为软化水和冷凝回水，两路水在除氧器内混合后进入锅炉。由于随着生产量的不断提高，生产设备不断扩大，蒸汽耗量也逐年增加，从生产装置、罐区等回收到锅炉房的蒸汽冷凝水总量也不断攀升，但因含铁量偏高，而一直不能直接用着锅炉用水，只能在夏季做除渣、除尘用水，冬季做采暖系统补水和除渣除尘水，冷凝水的潜热量白白浪费。
1.改造前现状概况
1.1 蒸汽消耗量
表1 蒸汽消耗量
冬天 | 夏天 |
蒸汽消耗量(吨/月) | 冷凝水量(吨/月) | 蒸汽消耗量(吨/月) | 冷凝水量(吨/月) |
12900 | 4000 | 2100 | 650 |
| | | |
1.2 蒸汽冷凝水纯净分析
蒸汽总回水外观呈黑褐，且拌有一定量的铁锈杂质，初步分析为蒸汽系统中的 CO2 溶于冷凝水中形成H2CO3， ，对金属材料腐蚀，腐蚀层剥落造成的，水样分析见表2：
表2 蒸汽冷凝水化学分析表
项目 | PH值 | 铁离子浓度(mg/L) | 硬度(mmol/L) | 浊度(度) | 度(度) | 杂质颗粒度 |
分析值 | 5.4～6.0 | 0.76～3.175 | 0.0～0.04 | 10～35 | 15～40 | 肉眼可视 |
标准 | | ﹤0.3 | 0.01～0.05 | ≤10 | ≤25 | 无可视颗粒 |
| | | | | | |
采用传统的化学药剂法提高蒸汽管网中的冷凝水PH值，通过在蒸汽出口投加皮膜胺和挥发性氨的方式，在回水管线内成膜或提高回水的PH值，来阻断腐蚀的发生，提高回水品质和达到回用标准。在采用化学处理法后， 水的品质有较大改善，显著降低了蒸汽管网的腐蚀。
1.4 存在问题
由于生产现场加热油罐多达110余个，分为几个区域，工艺管路高低错落，操作工况复杂，且工艺要求一些罐的蒸汽供应时用时停，停用的加热盘管及附属管线水放空，与渗入的空气接触再次腐蚀，使得化学处理在该段停止。再次起用该段系统时，腐蚀的锈渣进入总回水箱，导致系统水的铁离子经常在0.1～3.0 mg/L之间波动，达不到预想的处理效果。
2.处理技术选用
2.1 冷凝水的特点
因润滑油生产的工艺条件决定，回收冷凝水呈以下特点：
1天鹅湖音乐赏析）冷凝水温度比较高，调度指挥系统zipa80上海公安局长张学兵～100℃；
2）流量波动大；
3）压力不稳定，在0～0.05Mpa左右波动；
4）水夹杂着蒸汽，多数时间冷凝水呈汽水两相混合态；
5）铁离子浓度随着工艺变化、用汽负荷波动而波动。
2.2 过滤设备技术要求
1)对冷凝水的铁离子有较高的脱出率，应能适应较宽的铁含量的动态变化；
2)过滤器应能在流量和压力波动的状态下正常运行，效果稳定；
3）过滤后，冷凝水品质应符合锅炉补水要求；
4）过滤装置的投资和运行成本低；
5）占地面积要小，操作、维护应方便。
2.3 市场调研情况
通过对除铁过滤器生产厂家和用户的考察，目前大多数除铁过滤器采用锰砂或石英砂等作为滤料，适合于处理地下水，难以到符合我们要求的处理设备，且现市场上的设备存在以下几个问题：
1) 反洗用水量大。由于过滤过程中，容易发生板结，使过滤效果下降，为此，为加强反洗效果，在现场往往配置一个大容积水箱和一台压力较高的水泵，反洗用水量占过滤水量的5-10%，不仅使处理水的效率下降而且使耗电量增加。
2）过滤水硬度回升。含铁的冷凝水经过锰砂或石英砂滤料的过滤器，符合除铁要求，但是滤料中含的其他矿物质（钙、镁、硅等）在温度高的状况会渗入冷凝水，导致冷凝水二次污染，使回水硬度回升。
3）温度问题。由于冷凝水的温度高，导致工况特性比较复杂，因此，到目前还没有成熟的专门用于高温蒸汽冷凝水的除铁过滤器。有些用户采用“除铁过滤器+钠型树脂处理设备”的处理方式，这种组合方式只是将过滤器渗入的硬度去除，并没有解决反洗水量大，水资源浪费问题。由于需要配置专用水箱和水泵， 使得设备费和运行费用都较高，没有解决好过滤装置运行和节能之间的矛盾。
2.4 新型节能除铁过滤器的选用
根据我生产装置的特性，选用耗水量小、耗电量小、设备体积小、反冲洗时间少且运行周
期长的脉冲式气水复合反冲洗系统，处理量为型号为3m3/h，但所用填料有待进一步实验选型。
2.5 工艺流程(见图1)
图1 工艺流程图
3 过滤填料选用实验
3.1 锰砂填料
按设计方案，一次除锈过滤采用锰砂。使用过程中发现除铁效果极佳，但因锰砂中含有部分硅酸盐，在冷凝水中析出钙、镁离子，导致处理后的冷凝水硬度超标，无法直接使用。实验数据见表3：
表3 蒸汽冷凝水化学分析表
项目 | PH值 | 铁离子浓度(mg/L) | 硬度(mmol/L) | 浊度(度) | 度(度) | 杂质颗粒度 |
分析值 | | | | | | |
| | | | | | |
3.2 高温烧结陶瓷颗粒填料
采用高温烧结陶瓷颗粒作为一次除锈过滤填料。更换填料后，冷凝水硬度稳定，但除铁效果不好。待陶瓷颗粒一段时间形成完整水膜后，进行了水质化验，发现除铁效果仍无法满足标准。实验数据见表4：
微弱信号检测
表4 蒸汽冷凝水化学分析表
项目 | PH值 | 铁离子浓度(mg/L) | 硬度(mmol/L) | 浊度(度) | 度(度) | 生产力研究 杂质颗粒度 |
分析值 | | | | | | |
| | | | | | |
3.3 高温烧结陶瓷小颗粒填料
经分析除铁效果不好是由于陶瓷颗粒较大，尽管形成了水膜，但铁锈仍能通过，再次使用重新制作的小颗粒填料实验，试验运行两个月，回收高温冷凝水4000余吨，在3000吨时反冲洗一次消耗约3吨软化水，时间20分钟左右。整套装置工作稳定可靠，操作、维护方便，过滤水质良好，节能效果明显。实验数据见表5，样品外观见图2：
表5 蒸汽冷凝水化学分析表
项目 | PH值 | 铁离子浓度(mg/L) | 硬度(mmol/L) | 浊度(度) | 度(度) | 杂质颗粒度 |
分析值 | | 0.02～0.3 | 0.00～0.05 | <1 | <1 | 清亮透明 |
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图2 处理前后水样对比图
4 经济效益分析
由于用汽量随着生产要求和季节变化波动，因此，按试验运行2005年10月至2006年6月期间数据分析，数据见表6：
表6 经济效益数据分析表
项目 | 目前回收情况 |
回收冷凝水量（t） | 8000 |
水费+软水处理费（元/t） | 6.7 |
每年节约水费（元/年） | 53600 |
冷凝水平均温度（℃） | 80 |
自来水年平均温度（℃） | 20 |
回收凝集水热焓（KJ/kg） | （80-20）×4.1868=251 |
回收热量（MJ/年） | 2008000 |
煤的热值（MJ/kg） | 25 |
锅炉运行热效率 | 60% |
每年节煤（t/年） | 134 |
煤价（元/t） | 440 |
节约燃料费（元） | 58901 |
年减排CO2（t） | 134×0.50×44/12=245 |
年减排SO2（t） （可燃S含量按0.5%记） | 134×0.005×64/32=13.4 |
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说明：冷凝水的节能价值不仅表现为自来水、水处理、高温冷凝水焓等，还包括降低了锅炉连续排污率所节省的热量和软化水等隐性价值，因此，实际经济效益更为显著。
5.结论
对伴热罐区及工况较复杂的冷凝水回收，采用脉冲式汽水复合反冲洗系统，和高温烧结陶瓷小颗粒填料，工作稳定可靠，操作、维护方便，过滤水质良好，指标能满足《工业锅炉水质标准》中的使用要求，且节能效果和经济效益较显著，对蒸汽冷凝水的节能回收具有一定的参考价值。
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