火电厂长输供暖蒸汽凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

火电厂长输供暖蒸汽凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

摘要：本文就工业园区热电厂抽汽通过长输供热管网对外供热后，回用蒸汽冷凝水铁离子超标问题，及长输供热管网系统腐蚀问题通过具体实例，探索了采用BF凝水除铁缓蚀剂成膜法替代传统安装高温凝水除铁过滤设备工艺，不仅能彻底解决了工业园区热电厂长输供热冷凝水铁超标问题，还能同时协调解决长输供热系统管网和设备的腐蚀问题新的工艺途径。

关键词：工业园区供汽；凝水铁超标；热电厂长输供热；蒸汽冷凝水系统腐蚀；园区供热

一、概述

华电呼图壁能源有限公司热电厂位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州，是一家以从事电力、热力生产和供应业为主的企业。热电厂2台30万千瓦机组，采用热电联产方式供热，担负着向呼图壁县城冬季供热任务和工业园区供汽任务。

▲图1 火电厂长输供暖蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

华电呼图壁能源有限公司热电厂长输供热承担新增冬季采暖热负荷，规划入网供热面积800万平方米，长输蒸汽管道为DN1400，管长850m，热网加热器蒸汽凝结水管DN377，管长910m，长输供热蒸汽接口的位置在1、2号机组五段抽汽母管上，长输供热热网加热器蒸汽凝结水回到1、2号机组除氧器。

▲图2 火电厂长输供暖蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

昌吉市新建长输管网供热项目，长44.4公里纵卧在昌吉市、呼图壁县、昌吉国家高新技术产业开发区腹地，实现了当年开工、当年建设、当年投入运行，长输管网供热项目是昌吉州、市2024年重大民生项目，是昌吉市全力建设串联起民生大幸福“典范工程”。

▲图3火电厂长输供暖蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

2024年10月13日长输供热工程竣工，29日对长输供热管网进行吹扫，30日长输供热网投运缓慢升温，热网加热器蒸汽凝结水水质颜色发黑（见下图4），蒸汽凝结水不能回用外排。

▲图4工业园区热电厂长输供热蒸汽冷凝水颜色由发黑转为发黄铁离子超标系统腐蚀

至2024年11月3日，热网加热器外排的蒸汽冷凝水颜色转为淡黄色，凝水水样检测铁离子含量为1208ug/L（见下图表5）。11月5日热网加热器外排的蒸汽冷凝水颜色外观逐渐清澈，化验全铁含量826.8ug/L。11月6日热网加热器外排的蒸汽冷凝水全铁含量887.1ug/L。11月7日长输供热凝结水铁离子含量761ug/L。

▲图5 加药前后火电厂长输供热凝结水铁离子含量变化

2024年11月8日至12日，长输供热凝结水铁离子含量分别为890ug/L、884ug/L、839ug/L、1020ug/L、936ug/L。长输供热凝结水铁离子含量长期居高不见下降趋势，每天2000多吨铁离子超标的长输供热高温蒸汽凝结水不能循环利用只能排放掉了，不仅损失了大量的热能，还浪费了大量的水资源。长输供热高温蒸汽凝结水不能循环回用还导致火电厂除盐水生产能力不足，火电厂除盐水箱水位过低触发三级预警，不得不减少长输供热蒸汽量。又由于长输供热蒸汽量减少，导致冬季供暖温度下降，又引起采暖用户对供暖质量的大量投诉。每天损失2000多吨高温蒸汽凝结水，还要被用户投诉，您受得了吗？搁谁也受不了！

▲图6 火电厂长输供暖蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

故无论从降本增效的角度，还是从节能减排与保护长输供热系统设备及管道的角度出发，短时间快速解决热电厂长输供热蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀问题，将高温纯净的蒸汽冷凝水回收到锅炉，加以循环利用势在必行。

▲图7 工业园区热电厂长输供热系统热网加热器

二、需要解决的问题

需要在短时间内尽快解决长输供热蒸汽凝结水铁离子超标问题，让长输供热蒸汽凝结水铁离子达标回锅炉循环利用，以减少每天高温长输供热蒸汽凝结水排放造成大量能源和水资源损失，缓解火电厂除盐水生产能力不足问题，迅速平息采暖用户对冬季供暖质量的大量投诉。

▲图8 火电厂长输供暖蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

三、问题分析

工业园区热电厂长输供热蒸汽凝结水中超标铁离子有3个来源，1是工业园区热电厂长输供热管网包括供热蒸汽管道、热网换热器投用前进行蒸汽吹扫，未吹扫干净遗留下的存量氧化铁垢；2是工业园区热电厂长输供热管网管蒸汽冷凝水管道投用前进行冲洗，未冲洗干净遗留下的存量氧化铁垢；3是工业园区热电厂蒸汽及冷凝水通过长输供热管网，因为PH值偏低导致酸性腐蚀和含氧量导致的氧腐蚀造成新增铁离子。

▲图9火电厂长输供暖蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

四、解决措施

解决工业园区热电厂长输供热蒸汽凝结水铁离子超标问题，有3种解决措施。

1、安装传统的高温过滤除铁设备。措施是在长输供热蒸汽凝结水回用的末端，安装上传统的高温过滤除铁设备，过滤除去蒸汽凝结水中铁离子，使长输供热蒸汽凝结水铁离子达标后安全回用。火电厂使用高温过滤除铁设备不利之处是，安装传统的高温过滤除铁设备只能解决长输供热蒸汽凝结水铁离子超标问题，不能解决长输供热管网及设备氧腐蚀和酸性腐蚀问题；高温过滤除铁设备造价不菲，2-3年后高温过滤除铁设备滤料更换费用不低，通常占到设备总造价三分之一以上。高温过滤除铁设备安装需要占地，使用高温过滤除铁设备厂家定制、运输、安装交付需要时间，本例火电厂长输供热时间已经是11月中旬，临近供暖需求爆发旺季，安装传统的高温过滤除铁设备缓不济急。

▲图10 火电厂长输供暖蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法

2、工业园区热电厂长输供热铁超标的高温蒸汽冷凝水降温后重新进入给水精处理流程。首先，铁离子超标的高温蒸汽冷凝水降温损失了热能；其次，铁离子超标蒸汽冷凝水重新进入给水精处理流程，也不能解决长输供热管网及设备氧腐蚀和酸性腐蚀问题；最后，本例火电厂除盐水生产能力有限，蒸汽冷凝水中超标的铁离子对火电厂精处理设备造成冲击，缩短精处理设备使用周期，增加了材料更新维护费用，影响除盐水生产效率甚至危及火电厂正常安全生产。

无论是在工业园区热电厂长输供热蒸汽冷凝水末端安装传统的高温过滤除铁设备，还是长输供热铁超标的高温蒸汽冷凝水降温后重新进入给水精处理流程，这两种工业园区热电厂长输供热蒸汽冷凝水传统处理工艺，都只能解决工业园区热电厂长输供热蒸汽冷凝水铁离子超标问题，不能解决长输供热管网和用户换热设备系统氧腐蚀和酸性腐蚀的问题，高温蒸汽冷凝水中铁离子来源依旧存在，工业园区热电厂这两种长输供热蒸汽冷凝水过滤除铁离子传统处理工艺是治标不治本。

3、BF凝水除铁缓蚀剂成膜法。BF凝水除铁缓蚀剂成膜法是在长输供热管网蒸汽起始段，通过长输供热蒸汽母管疏水管加入BF凝水除铁缓蚀剂，药剂在整个长输供热管网系统，包括热网换热器，通过覆膜来隔绝氧腐蚀和二氧化碳引起的弱酸性腐蚀，从根本上彻底解决长输供热蒸汽冷凝水因腐蚀产生的铁超标问题。此法不受系统工况负荷变化的影响，对金属管网及设备起到了很好的保护作用，一般用在间接换热的蒸汽冷凝水回收系统中。

BF凝水除铁缓蚀剂是北京化工大学研发的专有技术产品，药剂加入长输供热管网系统后，会在长输供热管网汽水系统金属内表面形成具有吸附及憎水作用的单分子层保护膜。该膜的分子间隙比二氧化碳和氧分子的截面小，从而能防止长输供热管网系统氧腐蚀和弱碳酸腐蚀的发生，从根本上解决了长输供热管网蒸汽冷凝水中铁离子的产生。BF凝水除铁缓蚀剂为复配有机胺类碱性药剂，有良好的气液分配比，药剂受热挥发能充满整个用汽及凝水回收系统气液相空间，起到全系统防腐保护，彻底截断了长输供热管网蒸汽冷凝水中产生新的铁离子的来源。

由于BF凝水除铁缓蚀剂会在新建的长输供热管网存量氧化皮、氧化铁垢下面覆膜，减小了长输供热管网存量氧化铁垢、氧化皮在管网上的附着力，辅助不定期增大蒸汽及冷凝水流量和压力对长输供热管网存量氧化铁垢、氧化皮的冲刷，加速长输供热管网存量氧化铁垢、氧化皮脱落，配合长输供热管网沿线及热网换热器排污以减少系统中存量氧化铁垢措施，即可解决长输供热管网蒸汽冷凝水中产生新的铁离子的来源，也能解决长输供热管网蒸汽冷凝水中因存量氧化铁垢导致铁离子的来源。

▲图11 工业园区热电厂长输供热蒸汽冷凝水铁超标3种常见除铁工艺效果比较

通过对工业园区热电厂长输供热管网蒸汽冷凝水铁超标3种常见除铁方式优劣势比较（见上图11），根据工业园区热电厂实际生产工艺特点，工业园区热电厂决定采用BF凝水除铁缓蚀剂成膜法来根本解决长输供热管网蒸汽冷凝水除铁回收利用，和长输供热管网腐蚀这2个现实问题。

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六、解决过程

2024年11月12日，检测工业园区热电厂长输供热管网蒸汽冷凝水铁离子936ug/L（见图5），凝水水样颜色外观泛黄（见下图12左1），17点火电厂开始加药覆膜防腐除铁。

2024年11月13日，检测长输供热管网蒸汽冷凝水铁离子753ug/L（见图5），凝水水样颜色外观稍微泛黄（见下图12左2）。

2024年11月14日，检测长输供热管网蒸汽冷凝水铁离子533ug/L（见图5），凝水水样颜色外观变为纯净通透（见下图12左3）。

2024年11月15日，检测长输供热管网蒸汽冷凝水铁离子717ug/L（见图5），蒸汽冷凝水铁离子有小幅波动，凝水水样颜色外观完全纯净通透（见下图12左4）。

▲图12 工业园区热电厂长输供热系统腐蚀，铁离子超标蒸汽冷凝水水样

11月16日，检测工业园区热电厂长输供热管网蒸汽冷凝水铁离子183ug/L（见图5）。

11月17日，检测工业园区热电厂长输供热管网蒸汽冷凝水铁离子124ug/ L（见图5）。

11月18日，检测工业园区热电厂长输供热管网蒸汽冷凝水铁离子48ug/L（见图5）。

BF凝水除铁缓蚀剂成膜法适用于在工业园区热电厂长输供热管网蒸汽凝结水防腐除铁工况，加入药剂后工业园区热电厂长输供热管网蒸汽凝结水铁离子总体上呈下降趋势，工业园区热电厂长输供热管网蒸汽凝结水按计划于11月19日正式回收循环利用。

六、总结

相对于工业园区热电厂长输供热蒸汽冷凝水回用的末端加装高温过滤除铁设备，或者给高温蒸汽冷凝水降温后重新进入给水精处理来解决凝水铁离子超标的传统工艺，使用BF凝水除铁缓蚀剂成膜法替代高温凝水过滤除铁设备，不仅能彻底解决工业园区热电厂长输供热蒸汽冷凝水铁离子超标问题，还能节省大量的能源和成本，还能协调解决工业园区热电厂长输供热管网系统腐蚀问题，实现工业园区热电厂长输供热系统腐蚀与蒸汽冷凝水铁离子超标问题标本兼治。

火电厂长输供暖蒸汽冷凝水铁离子超标及系统腐蚀治理方法（颜辉）