火電廠長輸供暖蒸汽凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

火電廠長輸供暖蒸汽凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

摘要：本文就工業園區熱電廠抽汽通過長輸供熱管網對外供熱后，回用蒸汽冷凝水鐵離子超標問題，及長輸供熱管網系統腐蝕問題通過具體實例，探索了采用BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法替代傳統安裝高溫凝水除鐵過濾設備工藝，不僅能徹底解決了工業園區熱電廠長輸供熱冷凝水鐵超標問題，還能同時協調解決長輸供熱系統管網和設備的腐蝕問題新的工藝途徑。

關鍵詞：工業園區供汽；凝水鐵超標；熱電廠長輸供熱；蒸汽冷凝水系統腐蝕；園區供熱

一、概述

華電呼圖壁能源有限公司熱電廠位于新疆維吾爾自治區昌吉回族自治州，是一家以從事電力、熱力生產和供應業為主的企業。熱電廠2臺30萬千瓦機組，采用熱電聯產方式供熱，擔負著向呼圖壁縣城冬季供熱任務和工業園區供汽任務。

▲圖1 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

華電呼圖壁能源有限公司熱電廠長輸供熱承擔新增冬季采暖熱負荷，規劃入網供熱面積800萬平方米，長輸蒸汽管道為DN1400，管長850m，熱網加熱器蒸汽凝結水管DN377，管長910m，長輸供熱蒸汽接口的位置在1、2號機組五段抽汽母管上，長輸供熱熱網加熱器蒸汽凝結水回到1、2號機組除氧器。

▲圖2 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

昌吉市新建長輸管網供熱項目，長44.4公里縱臥在昌吉市、呼圖壁縣、昌吉國家高新技術產業開發區腹地，實現了當年開工、當年建設、當年投入運行，長輸管網供熱項目是昌吉州、市2024年重大民生項目，是昌吉市全力建設串聯起民生大幸福“典范工程”。

▲圖3火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

2024年10月13日長輸供熱工程竣工，29日對長輸供熱管網進行吹掃，30日長輸供熱網投運緩慢升溫，熱網加熱器蒸汽凝結水水質顏色發黑（見下圖4），蒸汽凝結水不能回用外排。

▲圖4工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水顏色由發黑轉為發黃鐵離子超標系統腐蝕

至2024年11月3日，熱網加熱器外排的蒸汽冷凝水顏色轉為淡黃色，凝水水樣檢測鐵離子含量為1208ug/L（見下圖表5）。11月5日熱網加熱器外排的蒸汽冷凝水顏色外觀逐漸清澈，化驗全鐵含量826.8ug/L。11月6日熱網加熱器外排的蒸汽冷凝水全鐵含量887.1ug/L。11月7日長輸供熱凝結水鐵離子含量761ug/L。

▲圖5 加藥前后火電廠長輸供熱凝結水鐵離子含量變化

2024年11月8日至12日，長輸供熱凝結水鐵離子含量分別為890ug/L、884ug/L、839ug/L、1020ug/L、936ug/L。長輸供熱凝結水鐵離子含量長期居高不見下降趨勢，每天2000多噸鐵離子超標的長輸供熱高溫蒸汽凝結水不能循環利用只能排放掉了，不僅損失了大量的熱能，還浪費了大量的水資源。長輸供熱高溫蒸汽凝結水不能循環回用還導致火電廠除鹽水生產能力不足，火電廠除鹽水箱水位過低觸發三級預警，不得不減少長輸供熱蒸汽量。又由于長輸供熱蒸汽量減少，導致冬季供暖溫度下降，又引起采暖用戶對供暖質量的大量投訴。每天損失2000多噸高溫蒸汽凝結水，還要被用戶投訴，您受得了嗎？擱誰也受不了！

▲圖6 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

故無論從降本增效的角度，還是從節能減排與保護長輸供熱系統設備及管道的角度出發，短時間快速解決熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕問題，將高溫純凈的蒸汽冷凝水回收到鍋爐，加以循環利用勢在必行。

▲圖7 工業園區熱電廠長輸供熱系統熱網加熱器

二、需要解決的問題

需要在短時間內盡快解決長輸供熱蒸汽凝結水鐵離子超標問題，讓長輸供熱蒸汽凝結水鐵離子達標回鍋爐循環利用，以減少每天高溫長輸供熱蒸汽凝結水排放造成大量能源和水資源損失，緩解火電廠除鹽水生產能力不足問題，迅速平息采暖用戶對冬季供暖質量的大量投訴。

▲圖8 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

三、問題分析

工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽凝結水中超標鐵離子有3個來源，1是工業園區熱電廠長輸供熱管網包括供熱蒸汽管道、熱網換熱器投用前進行蒸汽吹掃，未吹掃干凈遺留下的存量氧化鐵垢；2是工業園區熱電廠長輸供熱管網管蒸汽冷凝水管道投用前進行沖洗，未沖洗干凈遺留下的存量氧化鐵垢；3是工業園區熱電廠蒸汽及冷凝水通過長輸供熱管網，因為PH值偏低導致酸性腐蝕和含氧量導致的氧腐蝕造成新增鐵離子。

▲圖9火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

四、解決措施

解決工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽凝結水鐵離子超標問題，有3種解決措施。

1、安裝傳統的高溫過濾除鐵設備。措施是在長輸供熱蒸汽凝結水回用的末端，安裝上傳統的高溫過濾除鐵設備，過濾除去蒸汽凝結水中鐵離子，使長輸供熱蒸汽凝結水鐵離子達標后安全回用。火電廠使用高溫過濾除鐵設備不利之處是，安裝傳統的高溫過濾除鐵設備只能解決長輸供熱蒸汽凝結水鐵離子超標問題，不能解決長輸供熱管網及設備氧腐蝕和酸性腐蝕問題；高溫過濾除鐵設備造價不菲，2-3年后高溫過濾除鐵設備濾料更換費用不低，通常占到設備總造價三分之一以上。高溫過濾除鐵設備安裝需要占地，使用高溫過濾除鐵設備廠家定制、運輸、安裝交付需要時間，本例火電廠長輸供熱時間已經是11月中旬，臨近供暖需求爆發旺季，安裝傳統的高溫過濾除鐵設備緩不濟急。

▲圖10 火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

2、工業園區熱電廠長輸供熱鐵超標的高溫蒸汽冷凝水降溫后重新進入給水精處理流程。首先，鐵離子超標的高溫蒸汽冷凝水降溫損失了熱能；其次，鐵離子超標蒸汽冷凝水重新進入給水精處理流程，也不能解決長輸供熱管網及設備氧腐蝕和酸性腐蝕問題；最后，本例火電廠除鹽水生產能力有限，蒸汽冷凝水中超標的鐵離子對火電廠精處理設備造成沖擊，縮短精處理設備使用周期，增加了材料更新維護費用，影響除鹽水生產效率甚至危及火電廠正常安全生產。

無論是在工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水末端安裝傳統的高溫過濾除鐵設備，還是長輸供熱鐵超標的高溫蒸汽冷凝水降溫后重新進入給水精處理流程，這兩種工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水傳統處理工藝，都只能解決工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水鐵離子超標問題，不能解決長輸供熱管網和用戶換熱設備系統氧腐蝕和酸性腐蝕的問題，高溫蒸汽冷凝水中鐵離子來源依舊存在，工業園區熱電廠這兩種長輸供熱蒸汽冷凝水過濾除鐵離子傳統處理工藝是治標不治本。

3、BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法。BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法是在長輸供熱管網蒸汽起始段，通過長輸供熱蒸汽母管疏水管加入BF凝水除鐵緩蝕劑，藥劑在整個長輸供熱管網系統，包括熱網換熱器，通過覆膜來隔絕氧腐蝕和二氧化碳引起的弱酸性腐蝕，從根本上徹底解決長輸供熱蒸汽冷凝水因腐蝕產生的鐵超標問題。此法不受系統工況負荷變化的影響，對金屬管網及設備起到了很好的保護作用，一般用在間接換熱的蒸汽冷凝水回收系統中。

BF凝水除鐵緩蝕劑是北京化工大學研發的專有技術產品，藥劑加入長輸供熱管網系統后，會在長輸供熱管網汽水系統金屬內表面形成具有吸附及憎水作用的單分子層保護膜。該膜的分子間隙比二氧化碳和氧分子的截面小，從而能防止長輸供熱管網系統氧腐蝕和弱碳酸腐蝕的發生，從根本上解決了長輸供熱管網蒸汽冷凝水中鐵離子的產生。BF凝水除鐵緩蝕劑為復配有機胺類堿性藥劑，有良好的氣液分配比，藥劑受熱揮發能充滿整個用汽及凝水回收系統氣液相空間，起到全系統防腐保護，徹底截斷了長輸供熱管網蒸汽冷凝水中產生新的鐵離子的來源。

由于BF凝水除鐵緩蝕劑會在新建的長輸供熱管網存量氧化皮、氧化鐵垢下面覆膜，減小了長輸供熱管網存量氧化鐵垢、氧化皮在管網上的附著力，輔助不定期增大蒸汽及冷凝水流量和壓力對長輸供熱管網存量氧化鐵垢、氧化皮的沖刷，加速長輸供熱管網存量氧化鐵垢、氧化皮脫落，配合長輸供熱管網沿線及熱網換熱器排污以減少系統中存量氧化鐵垢措施，即可解決長輸供熱管網蒸汽冷凝水中產生新的鐵離子的來源，也能解決長輸供熱管網蒸汽冷凝水中因存量氧化鐵垢導致鐵離子的來源。

▲圖11 工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水鐵超標3種常見除鐵工藝效果比較

通過對工業園區熱電廠長輸供熱管網蒸汽冷凝水鐵超標3種常見除鐵方式優劣勢比較（見上圖11），根據工業園區熱電廠實際生產工藝特點，工業園區熱電廠決定采用BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法來根本解決長輸供熱管網蒸汽冷凝水除鐵回收利用，和長輸供熱管網腐蝕這2個現實問題。

各位同行，各位同學，你們單位鍋爐高溫蒸汽冷凝水回收利用在使用哪種處理工藝，蒸汽冷凝水除鐵達標用了多長時間，處理效果如何？關于鍋爐腐蝕結垢爆管、鍋水發紅、蒸汽冷凝水鐵超標、蒸汽凝結水顏色發黃系統腐蝕、鍋爐結垢不停爐不停工在線除垢技術、凝汽器結垢不停機不停工不停車在線清洗除垢技術等問題，北京化工大學 顏輝I86OO475З86隨時歡迎各位同仁討論問題交流經驗心得，隨時歡迎各位同仁分享鍋爐設備管理使用經驗，就解決鍋爐各種實際問題相互學習。火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法

六、解決過程

2024年11月12日，檢測工業園區熱電廠長輸供熱管網蒸汽冷凝水鐵離子936ug/L（見圖5），凝水水樣顏色外觀泛黃（見下圖12左1），17點火電廠開始加藥覆膜防腐除鐵。

2024年11月13日，檢測長輸供熱管網蒸汽冷凝水鐵離子753ug/L（見圖5），凝水水樣顏色外觀稍微泛黃（見下圖12左2）。

2024年11月14日，檢測長輸供熱管網蒸汽冷凝水鐵離子533ug/L（見圖5），凝水水樣顏色外觀變為純凈通透（見下圖12左3）。

2024年11月15日，檢測長輸供熱管網蒸汽冷凝水鐵離子717ug/L（見圖5），蒸汽冷凝水鐵離子有小幅波動，凝水水樣顏色外觀完全純凈通透（見下圖12左4）。

▲圖12 工業園區熱電廠長輸供熱系統腐蝕，鐵離子超標蒸汽冷凝水水樣

11月16日，檢測工業園區熱電廠長輸供熱管網蒸汽冷凝水鐵離子183ug/L（見圖5）。

11月17日，檢測工業園區熱電廠長輸供熱管網蒸汽冷凝水鐵離子124ug/ L（見圖5）。

11月18日，檢測工業園區熱電廠長輸供熱管網蒸汽冷凝水鐵離子48ug/L（見圖5）。

BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法適用于在工業園區熱電廠長輸供熱管網蒸汽凝結水防腐除鐵工況，加入藥劑后工業園區熱電廠長輸供熱管網蒸汽凝結水鐵離子總體上呈下降趨勢，工業園區熱電廠長輸供熱管網蒸汽凝結水按計劃于11月19日正式回收循環利用。

六、總結

相對于工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水回用的末端加裝高溫過濾除鐵設備，或者給高溫蒸汽冷凝水降溫后重新進入給水精處理來解決凝水鐵離子超標的傳統工藝，使用BF凝水除鐵緩蝕劑成膜法替代高溫凝水過濾除鐵設備，不僅能徹底解決工業園區熱電廠長輸供熱蒸汽冷凝水鐵離子超標問題，還能節省大量的能源和成本，還能協調解決工業園區熱電廠長輸供熱管網系統腐蝕問題，實現工業園區熱電廠長輸供熱系統腐蝕與蒸汽冷凝水鐵離子超標問題標本兼治。

火電廠長輸供暖蒸汽冷凝水鐵離子超標及系統腐蝕治理方法（顏輝）