鍋爐紅水處理

今年五月下旬，某制藥廠設備管理負責人找到我，提了一個問題并尋求解決辦法：

圖1▲2號鍋爐在排污水有時呈紅色有時呈紅褐色

我們制藥廠有2臺2噸型號為WNS2-1.25-Q的蒸汽鍋爐為生產(chǎn)供熱，1號鍋爐使用樹脂軟化水作為給水，2號鍋爐補水以回用的蒸汽冷凝水作為主，軟化水作為補充。使用軟化水的1號鍋爐爐水顏色正常，使用蒸汽冷凝水的2號鍋爐在排污時，爐水有時呈紅色有時呈紅褐色，增大排污后，仍沒有改善，爐水顏色發(fā)紅發(fā)渾，爐水靜置后底部是紅色沉淀。2號鍋爐回用的蒸汽冷凝水顏色偶爾有輕微發(fā)紅情況，凝水PH值為5.5，先后采取了在蒸汽冷凝水回收罐內(nèi)添加碳酸鈉、氫氧化鈉、氨水增加其PH值的措施，2號鍋爐爐水顏色發(fā)紅情況改善不明顯。想請教是哪里出問題，怎么解決。

圖2▲2號鍋爐爐水發(fā)紅，凝水微微發(fā)紅，1號鍋爐爐水顏色正常

1.鍋爐爐水發(fā)紅的原因

我回復：2號鍋爐爐水顏色發(fā)紅，鍋爐紅水是爐水中鐵離子濃度大顯色的原因，鐵離子是鍋爐系統(tǒng)腐蝕的產(chǎn)物，鍋爐長時間出現(xiàn)紅水意味著鍋爐正在遭受持續(xù)地腐蝕，引起蒸汽鍋爐系統(tǒng)腐蝕的原因通常是氧腐蝕和二氧化碳引起的酸性腐蝕共同作用。氧腐蝕來源于鍋爐系統(tǒng)無除氧措施或除氧設備效率不高；引起的酸性腐蝕二氧化碳來源于補水中碳酸根或碳酸氫根受熱分解成二氧化碳，或者蒸汽冷凝水開式回收空氣中溶解進入，蒸汽冷凝水相當于蒸餾水非常純凈，有試驗表明，1升純水中溶解1毫克二氧化碳，純水PH值從7直降到5，2號鍋爐蒸汽冷凝水PH值為5.5，是為二氧化碳酸性水，腐蝕速率不可小覷。

鍋爐蒸汽系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)生鐵離子，蒸汽冷凝水中鐵離子濃度每升在600微克以下通常是不顯顏色，2號鍋爐回用的蒸汽冷凝水顏色偶爾有輕微發(fā)紅情況，這時蒸汽冷凝水中鐵離子含量每升大概在700微克以上（國標要求鍋爐給水鐵離子每升小于300微克），鐵離子超標的蒸汽冷凝水直接進入鍋爐里，隨著鍋水不斷蒸發(fā)濃縮，不顯色的2價鐵離子受熱氧化成顯色的3價鐵離子，鍋爐爐水顏色開始發(fā)紅，正所謂鍋水發(fā)紅、爐水發(fā)紅、鍋爐排污水顏色發(fā)紅，鍋爐紅水大都是這個情況。

2.鍋爐爐水發(fā)紅的危害

鍋爐長時間紅水意味著鍋爐正在遭受持續(xù)地腐蝕。蒸汽冷凝水鐵離子超標，鍋爐爐水發(fā)紅，爐水中的鐵離子會附著在鍋爐受熱面上，形成氧化鐵垢。氧化鐵垢會對鍋爐產(chǎn)生3種危害。

2.1鍋爐爐水發(fā)紅的危害1是，氧化鐵垢平均導熱系數(shù)為0.1-0.2kcal/mh·℃，大約是鋼的1/370，鐵銹垢導熱很差，鍋爐受熱面上附著氧化鐵垢，會降低鍋爐出力，鍋爐熱效率下降，增加天然氣燃料能源消耗，增加鍋爐運行成本。

2.2鍋爐爐水發(fā)紅的危害2是，氧化鐵垢或鐵銹垢達到一定厚度，鍋爐爐管長時間過熱產(chǎn)生蠕變，鍋爐爆管就是時間早晚的問題。

2.3鍋爐爐水發(fā)紅的危害3是，氧化鐵垢附著在鍋爐受熱面上，由于電化學腐蝕效應會造成垢下腐蝕即坑蝕出現(xiàn)，隨著時間延長，腐蝕坑加深，鍋爐受熱面腐蝕坑穿孔泄漏亦是時間早晚的事情，形成安全生產(chǎn)的隱患。

3.鍋爐紅水處理辦法

要解決鍋爐爐水發(fā)紅問題，就是要降低爐水中鐵離子的含量，通常有2種路徑：

3.1解決爐水發(fā)紅問題，降低爐水中鐵離子的含量路徑1是，在蒸汽冷凝水回收末端加裝物理除鐵過濾設備，除鐵設備過濾掉蒸汽冷凝水中鐵離子，讓蒸汽冷凝水顏色恢復正常，蒸汽冷凝水鐵離子達標能直接安全回用到鍋爐。

高溫蒸汽冷凝水除鐵設備的缺點：

高溫蒸汽冷凝水除鐵設備一次性投入大；高溫蒸汽冷凝水除鐵設備占地大，高溫蒸汽冷凝水除鐵設備運行維護費用不低；高溫蒸汽冷凝水除鐵設備濾料2-3年需要更換1次，濾料更換成本占設備造價三分之一左右；高溫蒸汽冷凝水除鐵設備不能提高蒸汽凝結(jié)水PH值；高溫蒸汽冷凝水除鐵設備既不能解決酸性蒸汽及冷凝水對鍋爐蒸汽系統(tǒng)和凝水回收系統(tǒng)設備和管線的腐蝕，也不能解決系統(tǒng)氧腐蝕，系統(tǒng)腐蝕一直存在，鐵離子來源也一直存在，高溫蒸汽冷凝水除鐵設備過濾除鐵是治標不治本。

3.2解決爐水發(fā)紅問題，降低爐水中鐵離子的含量路徑2是，在在鍋爐給水或蒸汽冷凝水中投加化學藥劑，來解決系統(tǒng)氧腐蝕和二氧化碳引起的酸性腐蝕。常用的化學藥劑有碳酸鈉、氫氧化鈉、氨水、BF-31T四種。

3.2.1投加碳酸鈉來解決鍋爐爐水發(fā)紅問題的優(yōu)劣勢

在鍋爐蒸汽冷凝水中投加碳酸鈉能提高凝水、爐水的PH值，只能解決凝水及鍋爐本體的酸性腐蝕，不能解決氧腐蝕問題，只能部分緩解鍋爐紅水問題。鍋爐蒸汽冷凝水中投加碳酸鈉不利方面是，增加鍋水的含鹽量，碳酸鈉溶解電離后碳酸根受熱分解成二氧化碳是凝水PH值降低原因之一。

3.2.2投加氫氧化鈉來解決鍋爐爐水發(fā)紅問題的優(yōu)劣勢

在鍋爐蒸汽冷凝水中投加氫氧化鈉能提高凝水、爐水的PH值，只能解決凝水及鍋爐本體的酸性腐蝕，不能解決氧腐蝕問題，只能部分緩解紅水問題。鍋爐蒸汽冷凝水中投加氫氧化鈉不利方面是，氫氧化鈉是強堿也是強電解質(zhì)，氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值的波動性較大，氫氧化鈉加入后水的PH很容易就升高，調(diào)節(jié)PH值更快更直接，也容易過頭不能投太多量，加入氫氧化鈉過量會造成鍋水堿度過高，出現(xiàn)汽水共騰；氫氧化鈉加入量不易控制，游離NaOH過量會造成相對堿度大，出現(xiàn)堿脆也會對設備造成腐蝕。

3.2.3投加氨水來解決鍋爐爐水發(fā)紅問題的優(yōu)劣勢

氨水是常見的PH值調(diào)節(jié)劑，有許多優(yōu)點，最主要是氨是弱堿性，投加的氨濃度一般都不大、成本小價格低廉，當pH值大于8時氨能將水中二氧化碳完全中和，生成NH4HCO3。在鍋爐給水中投加氨水能提高給水、爐水、凝水的PH值，只能解決鍋爐系統(tǒng)的酸性腐蝕，不能解決氧腐蝕問題，能部分緩解紅水問題。

加氨的方式來調(diào)整爐水及蒸汽的PH值緩解腐蝕需要注意的4個問題。

1、氨水有一定的腐蝕作用，又易揮發(fā)出氨氣, 液氨的儲存和使用是一個危險源；

2、氨氣液相比不佳，氣相側(cè)多液相側(cè)少，氨水調(diào)節(jié)PH值保持時間不長，用量大；

3、當給水中加入氨量過大時，在溶解氧的參與下，對銅的腐蝕比較強，銅質(zhì)金屬換熱器及儀表附件設備易發(fā)生腐蝕；

4、加氨來調(diào)節(jié)提高其PH能防止輸送中二氧化碳對管線的腐蝕，但是對于氧腐蝕就不能有效控制，蒸汽和凝結(jié)水系統(tǒng)氧腐蝕還是在進行，只能部分解決爐水發(fā)紅問題。

3.2.4投加BF-31T凝水保護劑來解決鍋爐爐水發(fā)紅問題的優(yōu)劣勢

BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護劑是北京化工大學專屬權利產(chǎn)品，BF-31T凝結(jié)水保護劑主要成分為中和劑和成膜劑及其他助劑，具有成膜中和功能，穩(wěn)定性好，并有合理的氣液相分配比，能快速的控制鍋爐整體系統(tǒng)腐蝕。中和劑起到提高鍋爐給水、爐水、蒸汽及凝水PH值的作用，中和水中二氧化碳形成的弱酸腐蝕；成膜劑在金屬表面形成單分子層的具有憎水作用的保護膜，膜的分子間的空隙比二氧化碳和氧的截面小，防止腐蝕氣體分子O2、CO2接觸金屬從而防止了對金屬的腐蝕；合理的氣 液相分配比可有效的將藥劑分配在金屬管道中汽液兩相中，能很好解決汽液并存兩相系統(tǒng)的金屬腐蝕，尤其適合間歇性用汽設備保護和防腐。

BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護劑現(xiàn)場使用工況要求簡單，對于凝水溫度及鐵含量沒有要求，一些設備除鐵對凝水溫度及含鐵量有要求。

BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護劑藥劑不受生產(chǎn)負荷波動的影響有很好的的緩沖性能，不會影響水質(zhì)處理的指標性能效果。

BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護劑藥劑成本會隨著藥劑在系統(tǒng)的累積使用量會減少，沒有其他設備類反洗沖洗的廢水排放問題。

   BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護劑覆膜速度快，凝水水質(zhì)鐵離子（全鐵指標）72小時內(nèi)迅速達標，為藥劑實驗提供了便捷。可完全替代除氧器、除氧劑使用。

BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護劑相比市場常見設備除鐵工藝及其他措施，不需要巨大固定設備投資，且不需要耗費不菲的濾料更換（使用期限3年左右，總造價20-30%），不僅保護了系統(tǒng)設備及管線，延長鍋爐系統(tǒng)使用壽命，而且徹底斷絕鐵離子來源，讓凝水循環(huán)回用鍋爐安全使用，實現(xiàn)凝水除鐵標本兼治。

各位同仁，你們單位蒸汽鍋爐有無發(fā)生鍋爐“紅水”現(xiàn)象？有發(fā)生過蒸汽冷凝水PH值偏低呈酸性的情況嗎？有無發(fā)生過蒸汽冷凝水顏色發(fā)紅或者顏色泛黃或者蒸汽冷凝水鐵超標情況？你們是怎么解決的？關于鍋爐阻垢除垢、防腐緩蝕你們在使用什么方法？關于鍋爐給水調(diào)節(jié)PH值、爐水發(fā)紅、回水有硬度、鍋爐腐蝕結(jié)垢爆管、蒸汽系統(tǒng)腐蝕、蒸汽冷凝水鐵超標、酸性蒸汽冷凝水顏色發(fā)紅、鍋爐水質(zhì)檢測處理等問題，北京化工大學 顏輝 I86OO475386隨時歡迎各位同學溝通鍋爐相關新技術信息，隨時歡迎各位同仁分享鍋爐設備管理使用經(jīng)驗，相互學習。鍋爐紅水處理。

4.鍋爐紅水處理試驗案例

與該制藥廠設備管理負責人經(jīng)過深入溝通，解了制藥廠鍋爐的實際工況，建議采購10天的藥劑量，進行鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗。

圖3▲2號鍋爐爐水水樣

由于制藥廠鍋爐產(chǎn)氣量不大，采購了4桶共100升BF－31T凝結(jié)水系統(tǒng)保護劑，進行為期10天《某醫(yī)藥股份有限公司鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗》，試驗期間加藥量逐漸遞減的方式，以每天取2號鍋爐爐水和蒸汽冷凝水水樣作為外觀對比和第三方檢測數(shù)據(jù)作為藥劑效能判斷依據(jù)。

圖4▲2號鍋爐蒸汽冷凝水水樣

制藥廠鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗第2天，2號鍋爐蒸汽冷凝水水樣稍稍發(fā)紅的顏色外觀恢復正常（見2號鍋爐凝水水樣圖3）；2號鍋爐爐水顏色發(fā)紅，紅色變化不大（見2號鍋爐爐水水樣圖4）。

制藥廠鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗第3天，加大鍋爐排污量，加快爐水置換，2號鍋爐蒸汽冷凝水水樣顏色外觀完全通透（見2號鍋爐凝水水樣圖3）；2號鍋爐爐水顏色發(fā)紅，紅色變淺（見2號鍋爐爐水水樣圖4）。

制藥廠鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗第4天，加大鍋爐排污量，加快爐水置換，2號鍋爐蒸汽冷凝水水樣顏色外觀完全通透（見2號鍋爐凝水水樣圖3）；2號鍋爐爐水顏色發(fā)紅，紅色繼續(xù)變淺（見2號鍋爐爐水水樣圖4）。

制藥廠鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗第5天，加大鍋爐排污量，加快爐水置換，2號鍋爐蒸汽冷凝水水樣顏色外觀完全通透（見2號鍋爐凝水水樣圖3）；2號鍋爐爐水顏色變淺紅（見2號鍋爐爐水水樣圖4）。

制藥廠鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗第6天，加大鍋爐排污量，加快爐水置換。2號鍋爐蒸汽冷凝水水樣顏色外觀完全通透（見2號鍋爐凝水水樣圖3）；2號鍋爐爐水紅色消失（見2號鍋爐爐水水樣圖4）。

制藥廠鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗第7天，加大鍋爐排污量，加快爐水置換。2號鍋爐蒸汽冷凝水水樣顏色外觀完全通透（見2號鍋爐凝水水樣圖3）；2號鍋爐爐水紅色消失，顏色恢復正常（見2號鍋爐爐水水樣圖4）。

制藥廠鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗第8天，憑經(jīng)驗從2號鍋爐蒸汽冷凝水水樣和爐水水樣顏色判斷，鍋爐系統(tǒng)整體腐蝕已被完成控制住了，凝水鐵離子達標，鍋水顏色正常，鍋爐排污量恢復正常，2號鍋爐最后的爐水水樣和凝水水樣快遞第三方檢測，鍋爐系統(tǒng)防腐蝕紅水治理藥劑效能試驗提前結(jié)束。

5.后記

該制藥廠鍋爐正式采用BF-31T冷凝水保護劑防腐治理方案至今14個月，鍋爐一直安全穩(wěn)定運行，再未出現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)設備及管線腐蝕，爐水發(fā)紅、排污水發(fā)紅，蒸汽冷凝回水顏色泛黃、鍋爐紅水等鐵離子超標問題。由于鍋爐運行穩(wěn)定，爐水水質(zhì)良好，鍋爐排污量較治理前大幅下降，減少了污染和排放，節(jié)省了大量的能源和水資源。

鍋爐紅水處理（顏輝）