新型高梯度磁过滤器在热网疏水回收中的应用(周建伟).doc

新型高梯度磁过滤器在热网疏水回收中的应用
王继伦1 周建伟1 李良武2 刘善波2
（ 华电国际十里泉电厂 山东枣庄 王继伦 抚顺隆基电磁科技有限公司 辽宁抚顺 ）
摘要：冬季蒸汽供暖的凝结水中由于含有大量的铁离子，致使凝结水不能重新回收利用；并且，国内其它的除铁过滤设备不能满足现场150℃的水温要求。针对此情况华电国际十里泉电厂采用抚顺隆基电磁科技有限公司生产的高梯度磁过滤器去除凝结水中大量的铁离子，达到锅炉的用水要求，节约水资源和能源[1]，效果非常显著。
关键词： 蒸汽-凝结水； 高温； 除铁； 节能； 节水
Abstract: Containing a mass of iron ions, coagulate water in winter steam heating system can not be recycled; In addition, other dometic filter can not adapt to the high water temperature of 150℃.To solve the problem, Shiliquan Power Station used the high gradient magnetic filter produced by Fushun Longi Magnet Co.,Ltd. to remove iron ions in coagulate water and the effluent quality met the requirements for boiler water. This can save water and energy remarkably.
Key words: steam-coagulate water; high temperature; iron removing;saving water; saving energy
1. 前言
热电厂对外供热所产生的热网疏水来自汽机房汽轮机的抽汽，采暖热媒为绝对压力为0.8Mpa、温度330℃左右的蒸汽，通过减温减压装置降压减温后的饱和蒸汽经过换热器，用于厂外居民供热。冷却后的蒸汽，变为凝结水。所需疏水回水流量约200吨/小时、疏水温度约90℃～150℃。由于凝结水中含有大量的铁离子致使凝结水不能直接回收,然而，蒸汽-凝结水含有很高的热焓，从节约资源、提高资源重复再利用价值、综合降低发电成本角度出发，需将疏水进行全部回收作为机组补给水。
2.热网疏水中铁的腐蚀产物的来源及危害
2.1 铁离子的来源
2.1.1氧腐蚀
凝结水中氧腐蚀的形式都是氧去极化腐蚀，其腐蚀产物是铁的氧化物，其反应方程式如下。
阳极反应:Fe→Fe2++2e
阴极反应:O2++2H2O+4e→4OH-
以上反应的产物Fe2+在水中会与其他相关物质进一步进行反应，其过程为
Fe 2++OH→Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H20+02→4Fe(OH)3
Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe3O4+4H2O
氧腐蚀的影响因素很多，影响冷凝水氧腐蚀的因素主要有：pH值、溶解氧浓度、水流速、温度等，当pH低，溶解氧浓度高，水流速快和温度高，腐蚀速度都会加快[2]。
2.1.2间断供汽方式
由于供热过程蒸汽是间断性的，当不用汽的时候，管道放空，空气中的氧气进入管线发生表面的氧腐蚀；当管道再次使用时，表面氧化腐蚀产物脱落，这是回水铁离子浓度偏高的重要原因。
2.2铁离子的存在对锅炉运行的危害
未经处理的凝结水作为锅炉补充水，水中所含大量铁离子会在锅炉传热面发生二次结垢及垢下腐蚀，造成危害。
2.2.1浪费燃料，降低出力
锅炉结垢后将严重影响受热面传热，降低热效率，降低蒸汽出力，增加燃料消耗。
2.2.2易引起事故，影响安全运行
受热面结垢后，金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给炉水，致使金属壁温急剧升高，当温度超过了金属所能承受的允许温度时，金属强度显著降低，从而导致金属过热变形，严重时将造成鼓包、裂缝，甚至爆管等事故。
2.2.3堵塞管道，破坏水循环
如果水管内结垢，就会减小流通截面积，增大水的流动阻力，破坏正常的水循环，严重时还会完全堵塞管道，或造成爆管事故。
2.2.4引起垢下腐蚀，缩短锅炉寿命
锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。一旦受热面结垢，就极难清除，严重时只好采用挖补、割换管子等修理措施，不但费用大，而且还会使受热面受到严重损伤。大大缩短锅炉的使用寿命。另外，锅炉结垢后，将增加清洗和维修的时间、费用及工作量等，影响生产，减小锅炉的有效利用率，降低经济性。
3. 新型高梯度磁过滤器的工作原理
高梯度磁过滤器是借助于励磁线圈中直流电流产生的定向磁场，磁化充填层中的专用高聚磁不锈钢软磁基体，再通过磁化基体对水中磁性物质颗粒的磁力吸引，将杂质吸着在基体表面，达到水的净化。
在磁过滤器中，基体作用于悬浮粒子的磁力可用下列方程式来表示：
Fx=V·X·H·dH/dX
式中：Fx——基体作用于粒子的磁力；
V——悬浮颗粒的体积；
X——颗粒的磁化率；
H——背景磁场强度；
dH/dX——磁场梯度。
当基体吸引粒子的磁力远超过阻碍粒子运动的反力（即颗粒的重力、流体的粘滞阻力、摩擦力和惯性力）时，磁分离作用才能得到有效利用。
4. 新型高梯度磁过滤器的应用实例
为去除热网疏水中铁的腐蚀产物，华电国际十里泉电厂安装了抚顺隆基电磁科技有限公司生产的高梯度磁过滤器。工艺流程为：供热返回的凝结水汇集到储水箱，然后经过水泵以1.0MPa的恒压由上至下经过高梯度磁过滤器，处理后的净水通过水泵打入锅炉给水系统的除氧器。高梯度过滤器罐内装有高聚磁不锈钢介质，对水质不会产生二次污染，且高梯度磁过滤器具有反洗功能，反洗采用气-水交替擦洗。正常工作时上进水，下出水，反冲洗时下进水上出水排污。流程图见图l。

图1高梯度磁过滤器处理热网疏水的流程图
凝结水通过新型高梯度磁过滤器处理后，含铁量降至8μg/L～15μg/L（见表1），达到锅炉给水水质标准要求[3]，减少了锅炉的补给水量。同时，由于凝结水的温度高，进入锅炉以后又减少了燃料损失。
表1 设备运行期间的检测报告
日期
时间
电压 V
电流 A
进水铁含量μg/L
出水铁含量μg/L
铁去除率％
2009年12月27日
8：30
440
100
700
14.4
97.9
15:30
445
100
500
12.8
97.4
2009年12月30日
8:50
448
100
450
9.0
98
16：00
450
100
380
8.5
97.8
2010年1月1日
8：30
420
100
278
4.5
98.3
16：20
425
100
228
5.0
97.8
2010年1月2日
9：00
432
100
188
11.4
93.9
17:00
436
100
139
9.5
95.2
2010年1月3日
8:10
425
100
110
8.6
93.2
16:40
430
100
90
4.2
95.3
5. 应用高梯度磁过滤器带来的经济效益分析
5.1 节约的水费
在换热首站换热器内进行换热后的凝结水，通过凝结泵返送回来。在供暖初期凝结水回来后含铁量远远超过锅炉给水水质标准，不能进入锅炉利用。凝结水管道上加装了高梯度磁过滤器后，疏水含铁量降至15μg/L下，可以直接进入除氧器。每小时回收150℃的凝结水200吨，节约了新鲜水资源200吨/小时，一个供暖季4个月节约水4×30×24×200=576000吨。以每吨除盐水的生产成本为5元/吨计算[4]，即每年节约用水费用为576000×5=288万元。
5.2节约的燃煤费
回水温度150℃ ，可减少常温水由20℃升温至150℃的热耗。按公式计算：Q=CM△t，其中(C水=4．2×103 J/(kg·℃)；△t =130℃ ；M=576000吨)。每小时减少的热量为Q=4．2×103J/(kg·℃)×130℃×576000000kg=3.14496×l011KJ，以5500大卡标准煤计算，折合用煤量13615吨，以秦皇岛5500大卡标准煤价格680元/吨计算，每年所耗煤炭价格为13615×680元/吨=925.8万元。
（注：上述计算未考虑加热过程中所耗费费用及传热因数）
5.3 回收热网疏水总价值
从以上技术经济分析可知每个冬季采暖期间回收的热网凝结水的总价值之和为288+925.8=1213.8万元。
5.4 疏水回收改造费用
高梯度磁过滤器占地面积小、结构紧凑，在原有1#机组厂房内部零米处安装，没有增加厂房建设费用。此次改造只是对疏水管路进行了调整，管道、阀门等费用为20万元左右，此次施工费用约25万元。
5.5 高梯度磁过滤器的运行费用
高梯度磁过滤器没有日常的维护费用，电厂只需支付磁过滤运行时所需的电费。CAD-800型高梯度磁过滤器的功率为47KW，供暖期为4个月，在供暖期间的耗电量总计135360KW.h，按照0.6元/KW.h计算，供暖期所用电费仅为8万元。高梯度磁过滤器处理1吨水的费用仅为0.13元。
5. 结论
5.1高梯度磁过滤器可自动运行，处理后水质可稳定达到锅炉用进水指标。
5.2 热网疏水经高梯度磁过滤器处理后，用作除氧器进水，经济效益可观，投资回收期短，具有较好的环境效益，符合国家的节能减排政策。
5.3凝结水的回收处理取得了良好的效果，长期安全运行。高梯度磁过滤器作为高温凝水除铁设备, 具有适应性强，耐高温、结构经凑、系统简单、操作方便和效果显著的特点, 对环境也无污染。对保证各机凝水质量、降低费用意义重大。

参考文献
[1] 国家五部委．中国节水技术政策大纲[N]．2005，4．
[2] 赵小恰.蒸汽供暖凝结水的回收利用[J].工业技术，2009.(29): 34
[3] DL/T561- 95《火力发电厂水汽化学监督导则》
[4] 翁建斌，唐安中．凝结水及乏汽回收节能改造[J]．大氮肥，2007,30(2):143-144．

作者：周建伟 工作单位： 沈阳隆基电磁科技有限公司 e-mail：zhoujianwei126@
联系电话：[phone] 通讯地址：辽宁省抚顺市经济开发区文华路6号