节能型除铁过滤器在蒸汽凝结水回收系统中的应用

　　摘要介绍了在复杂的工况条件下， 回收总铁的蒸汽冷凝水技术， 采用脉冲式气水复合反冲洗技术和高温烧结高分子陶瓷滤料的新型节能过滤器， 解决了反冲洗水量大、滤料污染的问题， 使处理后的冷凝水在品质和能耗方面有较高的经济价值。

　　中国石油化工股份有限公司长城润滑油分公司具备年产润滑油 ２．０×１０５ ｔ 的能力。现有 ２ 台 ２０ ｔ／ｈ的蒸汽锅炉， 生产 ０．５￣０．６ ＭＰａ 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。冬季平均每天用汽量在 ４３０ ｔ（５ 个月）， 夏季每天用汽量在 ７０ ｔ（７ 个月）。

　　近几年来， 随着生产量的不断增加， 需要加热的设备越来越多， 加热工况越来越复杂， 耗用蒸汽也逐年增加。运行中的主要问题是从润滑油生产罐区回收到锅炉房的蒸汽冷凝水的水质差， 含铁量高而不能直接回用， 只能在夏季用于做除渣、除尘用水， 冬季做采暖系统补水和除渣除尘用水， 冷凝水的潜热

　　１ 原因分析

　　通过对冷凝水、蒸汽、锅炉给水、水源水样和管网系统工况分析， 冷凝水 ｐＨ 在 ５．４～６．０ 之间， 呈黑褐色、铁锈杂质较多， 总铁质量浓度大于 ３ ｍｇ／Ｌ（ 低压锅炉标准要求小于 ０．３ ｍｇ／Ｌ）， 判断为蒸汽系统中的 ＣＯ２溶于冷凝水中形成 Ｈ２ＣＯ３， 腐蚀金属材料， 是造成回水水质差的主要原因。为此， 采用传统的化学药剂法提高蒸汽管网中的冷凝水 ｐＨ， 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， 来阻断腐蚀的发生， 以提高回水水质， 使之达到回用标准。在采用化学处理法后，水质有很大改善， 显著降低了蒸汽管网的腐蚀。

　　但是生产现场大小加热油罐多达 １１０ 余个， 分为几个区域， 工艺管路高低错落， 操作工况复杂。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， 导致系统水的总铁质量浓度经常在 ０．１～３．０ ｍｇ／Ｌ 之间波动， 达不到预想的处理效果。为了使回收的冷凝水水质稳定， 设想在冷凝水回收系统末端， 安装 １ 套有效的除铁过滤装置来实现。

　　２ 过滤器的选用

　　２．１ 过滤器工况要求

　　由于润滑油生产的特点是油品不同、原料不同、数量不同， 所以其加热温度存在差异。在加热到 １００℃时， 一些添加剂的运动黏度zui高可在 ３３０ ｍｍ２／ｓ 左右， 而一些基础油的运动黏度仅为 ３３ ｍｍ２／ｓ； 有的油罐在加热， 有的油罐在保温； 为了满足生产需求和生产工况条件， 使得回收的冷凝水呈如下特点： （１）冷凝水温度比较高（８０～１２０ ℃）；（２）流量变化大， 有时有水、有时无水； （３） 压力不稳定， 在 ０ ～０．０５ ＭＰａ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） 总铁浓度随着工艺、用汽负荷变化， 时高时低。

　　２．２ 选用过滤器技术要求

　　根据回收冷凝水的成分和上述工况条件， 对拟选用的过滤器提出如下要求： （１）对冷凝水的总铁有较高的脱出率， 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， 冷凝水水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）由于是改造项目， 占地面积要小， 操作、维护应方便。

　　３ 过滤器选型

　　通过对除铁过滤器生产厂家和用户的调查， 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。没有针对温度高、硬度低的冷凝水用除铁过滤器。并存在以下几个问题：

　　（１）反洗用水量大。大多数过滤器进行反冲洗时的用水量很大， 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 １ 个大容积水箱和 １ 台压力较高的水泵， 反洗用水量占过滤水量的 ５％～１０％， 这个耗水量对处理地下水来说不算大， 因为反冲洗水可以回流至水源，对水资源尚未造成明显浪费。但增加的设备不仅使处理水的效率下降而且使耗电量增加。这种传统反冲洗水方式， 显然不能适合蒸汽锅炉冷凝水的过滤系统。对于软化水制作量固定的系统， 很难有这么大量的软化水去进行过滤器的反洗。如果用自来水进行反洗， 必然会使过滤水污染， 达不到锅炉补水标准。

　　（２）过滤水的污染。含铁的冷凝水经过锰砂或石英砂滤料的过滤器， 在除铁方面没有问题， 但是滤料含的其他矿物质（钙、镁、硅等）在温度高的状况下会渗入冷凝水， 导致冷凝水二次污染， 使回水水质不能达到国家锅炉水质规定， 不能直接回用。

　　（３）温度较高。由于冷凝水的温度高， 导致工况特性比较复杂， 因此， 到目前还没有成熟地专门用于高温蒸汽冷凝水的除铁过滤器。有些用户用“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。

　　根据本公司生产的情况， 以及冷凝水的流量、压力不稳定性、温度较高和汽水混杂等工况条件， 通过与多家过滤器厂家进行交流， 认为北京宇清源水处理技术公司新开发的节能过滤器具有技术优势。该公司研制的节能型除铁过滤器zui突出的特点是对过滤器的反冲洗方式进行了革新， 采用脉冲式气水复合反冲洗系统， 不需要反冲洗水箱和水泵， 反冲洗所用时间很少（１０ ～２０ ｍｉｎ）， 每次反冲洗仅用很少的电耗（１ 次 １ ～２ ｋＷ·ｈ） 和反冲洗水量（ 周期过滤水量的 １％以下） 就能将系统清洗干净， 恢复正常工作； 采用高温烧结高分子陶瓷材料， 滤料的状态很稳定， 不会在过滤时向过滤水反渗出杂质， 不会增加冷凝水的电导率。该过滤器解决了传统过滤器在处理冷凝水时存在的问题， 具有运行周期增长、运行费用很低、操作简单、易于维护等特点。 根据本公司的蒸汽发生量和工况， 我们选用处理量为 ５ ｍ３／ｈ 的该过滤器， 并且根据工况和现场条件设计了配套工艺流程， 安装投入运行。

　　４ 实施效果和经济效益估算

　　４．１ 实施效果

　　经安装、调试运行两个多月来， 回收高温冷凝水４ ０００ ｔ， 在 ３ ０００ ｔ 时反冲洗 １ 次消耗约 ３ ｔ 软化水，时间约 ２０ ｍｉｎ。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。冷凝水过滤后水质满足低压锅炉水质标准要求， 见表 １。

　　４．２ 经济效益估算

　　长城润滑油分公司润滑油调和罐区由于用汽量随着生产要求和季节变化波动， 为计算简便， 故经济效益分析参考 ２００４ 年度的调和罐区蒸汽消耗量１７ ５００ ｔ 为依据， 按回收率 ８０％计算， 预计 ２００６年度 １ ａ 可回收利用 １４ ０００ ｔ 冷凝水，

估算直接的经济效益见表 ２。

　　由表 １、表 ２ 可知， 处理后的冷凝水在水质和能耗方面有较高的经济价值， 此外， 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量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

　　长城润滑油分公司采用脉冲式气水复合反冲洗技术和高温烧结高分子滤料的新型节能过滤器处理蒸汽冷凝水， 取得了较好的处理效果， 达到了节能减耗的目的。该过滤器在整个热力行业对蒸汽冷凝水的节能回收方面具有普遍的应用价值。

来源：中国过滤网