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一般蒸汽冷凝水回收時平均溫度為60-80℃,鍋爐補給水平均溫度一般為10-30℃,利用蒸汽冷凝水代替鍋爐軟水作為鍋爐補給水,無疑提gao了鍋爐補給水溫度。400C-700C 的蒸汽冷凝水中含有40-70 大卡/ 公斤的熱量,回收利用就是節約能源,采用蒸汽冷凝水保護劑后,蒸汽冷凝水回收率可以在80% 以上,并且回收水質符合GB1576《工業鍋爐水質》要求。如果保證換熱器內蒸汽管道和冷凝水回收管道不泄露,幾乎可以使鍋爐水汽系統成閉式循環,鍋爐排位率為零。
二、鍋爐蒸汽冷凝水回收利用存在的難點及處理措施
冷凝水回收有如此大的效益,但回收蒸汽冷凝水存在的難點有二點,一是冷凝水匯集點壓力不一致,如果壓力不一致,因壓差使得冷凝水的回收系統運行不暢,帶來前端設備疏水和熱交換不充分。二是冷凝水的水質,如果是凝結水中鐵離子含量較gao,不但易造成鍋爐結生鐵垢,而且會增加鍋爐的腐蝕,影響鍋爐的安全運行。
對于匯集點壓力不一致的問題可以采用壓力等級相當分類收集回收利用。按照蒸汽冷凝水回收壓力大小分類集中匯集回收,防止因為壓力不一致導致回收不*的現象。
冷凝水水質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中的CO2 及O2 所引起的。CO2 和O2 主要來自鍋爐補給水,在理論上除氧器應將游離CO2 全部除去,但給水中經常有一定量的游離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,隨蒸汽一起經管路送至用熱設備,蒸汽換熱后產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+ 會被弱酸繼續電離所補充。
(3)CO2 + H2O → H+ + HCO3-
大量現場檢測數據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gao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,產生鐵的腐蝕物。
(4)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。它的腐蝕產生物是Fe3O4 與FeO 及含水氧化物的生成物,它會使鋼管產生腐蝕坑。當冷凝水系統中同時存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,使腐蝕加快,結果是冷凝水呈磚紅色、鐵含量大,鋼管穿孔。常見的蒸汽管道和冷凝水管道腐蝕穿孔就是這個原因。
根據冷凝水鐵離子含量gao的原因分析,造成腐蝕的原因主要是水中含有CO2 和O2。(1)采用閉式冷凝水回收系統進行回收。(2)冷凝水回收系統藥物處理,可采用投藥的方法促進金屬管路內壁表面鈍化的方式,使金屬管道內壁形成一層有效的保護膜,隔離呈酸性的冷凝水與水中含有的游離O2 與金屬內壁接觸;同時藥劑能使進入冷凝水管路的冷凝水呈堿性而防止金屬酸腐蝕。(3)冷凝水回收系統管道采用不銹鋼管道,可有效防止CO2 和O2腐蝕給冷凝水中帶入鐵離子進入鍋爐。
采用在鍋爐水汽系統投藥的方法可使冷凝水含鐵量降到每升0.1 毫克以下,并且堿度、PH 值、硬度、氯根均符合給水標準,爐水品質*可以比回收前提gao,并且可以降低排污率,水處理設備用鹽量也會大幅度下降,因為鍋爐給水主要部分采用了冷凝水,水處理設備制的軟水只做為了鍋爐需要的少量的補充水。
鍋爐蒸汽冷凝水保護劑為液態,通過活塞泵將藥投入鍋爐給水管道中或分汽缸輸出管路中隨蒸汽進入管網。另外,鍋爐用戶應采取措施保證冷凝水管道都充滿水(注意:冷凝水回收管道一定要插入水箱水位線以下,或者全部密閉回收,以保證空氣不進入管道內),防止氧氣進入;目的是防止冷凝水中溶解氧含量gao而被腐蝕,提gao冷凝水管道使用壽命。在冷凝水管進入給水箱或凝結水箱之前應設置旁路排放閥和取樣點,冷凝水經常取樣化驗,可及時發現系統泄漏并及時處理,避免給水受污染,確保鍋爐安全運行。
蒸汽簡述
蒸汽已伴隨著機車和工業革命走過了幾個世紀,迄今為止,已成為現代工業*的一部分。沒有蒸汽,現代工業就不可能存在,或者說不會像現在這樣發展的這么好。蒸汽的使用為能量的輸送提供了一種可控制的方法,將能量從鍋爐房輸送到使用現場。蒸汽的輸送過程就是一種能量傳遞過程。 蒸汽是應用zui廣泛的熱量載體之一,它廣泛應用于工業系統,例如,發電、空間加熱 和制程應用中。
地球上水資源相對豐富,當水汽化變成蒸汽后,會成為安全、gao效的能量載體,蒸汽攜帶的熱量相當于同等質量水所能攜帶熱量的5~6倍。當水在鍋爐中被加熱,它開始吸收熱量,根據鍋爐內壓力的不同,水會在特定的溫度下汽化成蒸汽。 這時蒸汽內蘊藏著大量的熱能,這些熱量可以在制程中或空間加熱時再釋放出來。在gao壓下產生gao溫蒸汽,壓力越gao,蒸汽溫度也越gao,蒸汽內蘊含的熱量就越多,做功的潛力也更大。蒸汽可以方便、gao效、遠距離地輸送。由于蒸汽的流動是依靠管道內的壓力降,因此不需要循環泵系統。由于蒸汽的熱容量很gao,所以在gao壓下僅需要很小口徑的管道就可以輸送大量的熱量,到用汽點再進行減壓利用。與其它傳熱介質相比,蒸汽管道安裝簡單、成本較低等特點。由于飽和蒸汽的壓力和溫度有直接的關系,通過控制飽和蒸汽的壓力,就可以很容易地控制傳輸的能量,現代蒸汽控制技術能夠非常快地對制程的變化作出反應。蒸汽可以間接,也可直接噴射來加熱產品,它可以充滿整個空間,在恒定的溫度下釋放熱能,消除了熱傳遞過程中沿換熱流程的溫度梯度,在gao溫導熱油和熱水換熱器中這種溫度梯度司空見慣,溫度梯度的存在會導致諸多的質量問題。
工業能源大戶一直在追求能量效率zui大化、產品成本和管理費用zui小化。提gao能量利用效率的方法包括監督和管理相關部門的能量消耗,通過合理的計劃、系統的維護等手段gao效使用熱能,現在蒸汽控制可以網絡工具,實現智能控制。
蒸汽不僅是優良的熱量載體,還可以用來殺菌, 所以廣泛應用在食品、醫藥、人體健康等工業以及醫院的消毒裝置上,蒸汽可以應用在大到石化,小到洗衣店,更多的應用包括:造紙、紡織、釀造、食品、橡膠和建筑中的加熱和加濕等等。蒸汽同時也是一種非常安全的流體,它不會產生火花,也不會導致火災,很多石化工廠采用蒸汽滅火系統,它可以應用在危險區域和爆炸環境中。