（环境工程专业论文）锅炉冷凝水回收与处理工艺研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t a sah e a tc a r r i e r ，s t e a mw a su s e dw i d e l yi np e t r o l e u m ，c h e m i c a l ，p a p e ra n do t h e r i n d u s t r i a lf i e l d s i ng a se q u i p m e n t s ，i tg i v e so u tt h el a t e n th e a tt ob e c o m es a t u r a t e d c o n d e n s e dw a t e r c o n d e n s e dw a t e ri sh i 曲q u a l i t yf e 。dw a t e r , c o n t a i n i n gv e r yh i g h c a l o r i f i cv a l u ea n db r i n ev a l u e a c c o r d i n gt or e l e v a n ti n f o r m a t i o n , c o n d e n s e dw a t e r h a sa c c o u n t e df o r2 0t o3 0p e r c e n to fa l lt h eq u a n t i t yo fs t e a mh e a t i fr e c y c l e df u l l y , i tw o u l dg r e a t l yr e d u c eb r i n ec o s t , f u e lc o n s u m p t i o na n dc o s to fe n t e r p r i s e se m i s s i o n w i t ht h eg r o w i n gs h o r t a g eo fe n e r g y , i fc o n d e n s e dw a t e rw a sr e c y c l e de f f e c t i v e l y , i t w o u l dh a v ea p r o m i n e n tp o t e n t i a lo fe n e r g ys a v i n g t h e r e f o r et h er e u s ea n d t r e a t m e n t o f b o i l e rc o n d e n s e dw a t e ri sa ne f f e c t i v ew a yo fe n e r g ys a v i n ga n dw a t e rs a v i n g a st h ec u r r e n ts i t u a t i o n , t h ec o n d e n s e dw a t e rr e s o u r c e sa r ea b u n d a n t b u ti nf a c t s t i l lal o to fc o n d e n s e dw a t e rh a sb e e nd i r e c t l ye m i t t e do f fd i r e c t l y , n o to n l yc a u s i n g s e r i o u se n e r g yw a s t e ，b u ta l s op o l l u t i n gt h ee n v i r o n m e n t t h em a i nr e a s o ni st h a tt h e e x i s t e n c eo fo x y g e na n dc a r b o nd i o x i d ei n s i d eb o i l e re q u i p m e n t t h e ym a yc a u s e a c i dc o r r o s i o n , l e a dt oe x c e s sl e v e lo fi r o n , w h i c hw i l lb r i n ga b o u tb o i l e rs c a l eo fi r o a , s e r i o u s l ya f f e c t i n gt h es a f eo p e r a t i o no ft h eb o i l e r t h e r e f o m ，h o wt o s o l v et h e p r o b l e mo fi r o nc o n t e n te x c e s si nc o n d e n s e dw a t e rr e c y c l i n gs y s t e ma n dm a k ef u l l u s eo ft h ec o n d e n s e dw a t e r , i sa l li s s u et h a td e s e r v e sr e s e a r c h t h i sp a p e rm a d er e s e a r c ho nt h ep r o b l e mt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fi r o ni i lb o i l e r c o n d e n s e dw a t e rc o u l dn o tm e e tt h es t a n d a r do fb o i l e rw a t e ra n da sar e s u l tt h a ta m a j o r i t yo f b o i l e rc o n d e n s e dw a t e rc o u l dn o tb er e c y c l e d t h ec o n d e n s e dw a t e rh a s m a n ya d v a n t a g e ss u c ha s i t s h i 曲t e m p e r a t u r ea n de x c e l l e n tw a t e rq u a l i t y i n c o n s i d e r a t i o no ft h ec o n d e n s e dw a t e rc h a r a c t e r i s t i c s ，c o m p a r i n gt h ea d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e so fv a r i o u si r o nr e m o v a lm e t h o d s ，w ec h o o s eo x i d i z i n gs e d i m e n t a t i o n f i l t r a t i o nt e c h n o l o g yt ot r e a tt h ec o n d e n s e dw a t e r t h r o u g ht h ep r e l i m i n a r yl a b o r a t o r y s i m u l a t i o ne x p e r i m e n tw ed i s c u s s e dt h eo p t i m u mt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n sb y c h e m i c a lo x i d a t i o nm e t h o dt or e m o v ei r o nf r o mc o n d e n s e dw a t e r t h eo p t i m u m c o n d i t i o ni sc o n c l u d e db yc r o s se x p e r i m e n ta n ds i n 舀ef a c t o ro p t i m i z i n ge x p e r i m e n t a sf o l l o w s ：w a t e rt e m p e r a t u r ei s9 0 - 9 5 c ；q u a n t i t yo fh 2 0 zi st w i c et h ev a l u e ；p hi s 6 5 ：r e a c t i o nt i m ek e e p s4 0m i n ；r o t a t i n gs p e e dr e m a i n s12 0 r r a i n i nt h i sc o n d i t i o n i i a b s t r a c t c o n c e n t r a t i o no ff e 2 + c a nb er e d u c e dt o0 13 4 7m g l ，r e m o v a lr a t er e a c h i n gt o 9 8 8 ，m e e t i n gt o t a li r o nr e q u i r e m e n to f t h eb o i l e rw a t e r ：郢3m g l a sar e s u l t ，t h e b o i l e rc o n d e n s a t ec a nb er e c y c l e d , r e a l i z i n gt h em a x i m i z eu s eo fr e s o u r c e k e yw o r d s ：b o i l e rc o n d e n s a t e ，i r o nr e m o v a l ，c h e m i c a lo x i d a t i o n , h y d r o g e np e r o x i d e i i i 第1 章绪论 第1 章绪论 第一节锅炉冷凝水的来源、水质特点 1 1 1 锅炉冷凝水的来源 蒸汽作为一种热能载体，蒸汽加热具有热焓值高、加热效率高以及温度控 制方便等一系列的优点，在化工、造纸、石油等工业领域得到广泛的应用。目 前国内的工业锅炉大概拥有1 0 0 万台n 1 ，蒸汽锅炉占有相当大的比例，工业蒸汽 锅炉是耗能耗水的大户。蒸汽在用气设备中放出气化潜热之后就会变为同温同 压下的饱和凝结水，所具有的热量大约是蒸汽全部热量2 0 2 5 瞳1 ，而且凝结 水的温度和压力越高，其所具有的热量就会越多，占蒸汽总热量的比例就会越 大。我国的蒸汽锅炉用户每年都会产生大量的蒸汽冷凝水，其为优质的软化热 源给水，温度较高，可以经过简单的处理进行回用。由此可知，如果对凝结水 的热量进行最大化的回收和有效利用，将会具有很大的节能潜力。 1 1 2 锅炉冷凝水的水质特点 冷凝水中一般都含有微量的有机物质，并且蒸汽在经过设备和管道后使冷 凝水中带有一定量的二价铁离子。对冷凝水进行回收时，一部分的二价铁离子 会被氧化成三价铁离子。对冷凝水进行回收利用要针对其特点选择合适的工艺 方法。般的，冷凝水的水质具有以下特点口1 ： 第一，凝结水的温度较高，是相应压力下的饱和水，本身含有高品位的热 能；同时由于高温凝结水是由蒸汽凝结而来，基本不含或含微量的盐与氧，蒸 汽冷凝水可以作为锅炉补水进行回用。 第二，蒸汽通过与工艺物料的换热产生凝结水，由于设备泄漏、腐蚀等原 因，凝结水中的油含量、铁离子含量超标，如果直接作为锅炉补给水不符合标 准，需要处理以后才可以使用。 第三，锅炉用水一般都是通过预处理将水中的钙镁离子去除以防止锅炉结 第1 章绪论 垢，因此冷凝水的硬度、碱度、氯根含量较低。有时，可能因为蒸汽用途各异， 水中会溶有微量的有机杂质。 最后，p h 值较低，一般在6 5 左右。为了防止锅炉系统的腐蚀，给水的p h 值一般应控制在8 5 , - - 9 2 范围内h 3 。因为锅炉水中氧腐蚀和酸性腐蚀而使锅炉水 的p h 值偏低，更加剧了腐蚀的程度。针对这一问题，企业通常采取在给水中加 氨( 或胺) 的方式来调节p h 值，使锅炉水p h 值保持在8 5 9 2 之间。氨溶于水 呈碱性的氨水( n h 4 0 h ) 与水中的碳酸起中和反应： n h 4 0 h + h 2 c 0 3 n h 4 h c 0 3 + h 2 0 ( 1 ) n h 4 0 h + n h 4 h c 0 3 - ( n h 4 ) 2 c 0 3 + h 2 0 ( 2 ) 第二节锅炉冷凝水回收的必要性及意义 1 2 1 能源的紧缺性 国家的现代化发展程度的衡量标准一般涉及该国的能源构成以及能源的使 用率、能源的人均占有量。能源是现代文明的物质基础，决定了一个国家的经 济发展动力，因此我们人类只有对能源进行高效的利用才能实现人类社会经济 的可持续发展。但是随着社会的发展和工业的进步，能源危机已成为全世界亟 待解决的大问题。能源生产和能源消耗而引起的严重的环境问题大大制约经济 的快速发展晦1 。实际上，我国的能源储量有限，一些重要的资源人均占有量远远 低于世界平均水平，而且我国单位产出的能源消耗量明显高于世界平均水平。 鉴于我国的资源紧缺性，提高资源的利用效率，减少能源浪费，是坚持科学发 展观，建设节约型社会，推进可持续发展的必由之路。 此外，我国的水资源短缺，质量不断下降，水资源持续恶化，再加上水资 有效利用率低，更加要求节约用水和科学用水以实现水资源的可持续利用。据 有关调查研究表明，如果不改变目前的能源、水资源的消耗结构和速度，世界 上的全部能源和水资源将消耗殆尽阳1 。 能量系统的三个重要环节包括能量的转换与输送、能量的利用以及能量的 回收 1 ，这三个环节是密切联系互相影响的。其中，能量的利用与锅炉的工艺 过程有关，决定了整个过程所需能量的情况，是最重要的环节：能量的输送与 转换是把原始的能量形式( 例如燃料) 转换成工艺上可以使用的能量( 例如蒸 2 第1 章绪论 汽) 后输送到所需之处，也是相当重要的；能量的回收环节随着近几年能源的 紧缺加剧变得越来越重要，主要是考虑能源的高效利用、节能和环保等方面的 因素。 我国的能源利用率只有3 2 ，美国则为5 1 ，日本为5 7 ，而我国的经济 发展成本是发达国家的1 5 倍嘞，这种状况如不改变，将会严重影响我国经济增 长。因此，我国在合理使用和节约能源，提高能源的综合利用率方面，应进一 步加大工作力度。 1 2 2 锅炉冷凝水回收的意义 蒸汽是工业能源的主要载体，蒸汽冷凝水的回收对蒸汽系统而言简单易行， 效果显著，对提高能源的利用、缓解能源紧缺的问题具有很大的影响。目前国 内大约拥有工业锅炉1 0 0 万台，蒸汽锅炉占有了相当大的一部分比例，同时工 业蒸汽锅炉是我国的耗能耗水的大户睁，。 一般，非混合式加热的锅炉冷凝水一般都可以进行回收利用。冷凝水回收 系统主要包括冷凝水管线、疏水泵、凝结水箱、防气蚀的凝水泵或凝结水回收 器等，其投资的费用随冷凝水管路的长短、管材材料、凝气疏水点是否集中、 选用泵的类型等因素的不同而相差较大。根据对多种锅炉的测算，蒸汽量小( 蒸 发量o 5 t h 的燃煤锅炉或蒸发量 ) ，l j ( 2 2 6 ) 在避光的条件下，生成的络合物可以稳定半年。测量波长为5 1 0 h m ，其摩尔 吸光系数为1 1 x 1 0 4 l m o l c m - 1 。如用盐酸羟胺将水样中的三价铁离子还原为 二价铁离子，则这种方法还可以测总铁含量及高铁离子。 ( 2 ) 方法的使用范围 该法适用于一般废水或者环境水中铁的测定，最低检出浓度为0 0 3 m g l ， 测定上限为5 o o m g l 的水样。当水样的铁离子大于5 o o m g l 时，可对水样进 行适当的稀释后再采用本方法步骤进行测定。 ( 3 ) 步骤3 1 ( 4 ) 计算 铁( f e ，m g l ) = m v ( 2 2 7 ) 式中：i l l 一由校准曲线查得的铁量( ug ) ； v 水样体积( 札) 。 表2 6 是校正曲线测定所得不同浓度f e 2 + 所对应的吸光度；图2 3 是对应的 校准曲线图。 3 2 第2 章实验内容及研究方法 o s 瑙 米 登 铁标准曲线 浓度( m g l ) 图2 3 铁标准曲线 2 4 3 2h ：0 2 的测定方法 太盐分光光度法泓3 ( 1 ) 测定原理： 过氧化氢在酸性溶液中，与钛离子生成稳定的橙色络合物。颜色的深浅与样 品中过氧化氢含量成正比，通过比色可以测定样品中过氧化氢的含量。 ( 2 ) 试剂及配置 试剂：二氧化钛、硫酸按、浓硫酸、3 0 过氧化氢、高锰酸钾均为分析纯。 水为蒸馏水。 h 。o ：标准溶液的配制 h 。0 2 溶液浓度的标定取5 o o m l 3 0 的h 。0 。稀释至1 0 0 o o m l ，再取2 0 o o m l 稀 释至2 0 0 o o m l 。取此溶液1 0 o o m l ，加入2 5 m l 硫酸( 1 m o l l ) 后，以高锰酸钾 标准溶液标定，并按下式计算其浓度( m g m l ) ： 第2 章实验内容及研究方法 c ：n 1 x v _ lx _ 5x 一1 7 0 1 ( 2 2 8 ) 乙= 一 l z z dj v c ：h ：0 。溶液浓度( m g m l ) n 1 ：高锰酸钾标准溶液浓度 v l ：高锰酸钾标准溶液滴定的量( i i l l ) v ：吸取h 2 0 。溶液滴定的量( 1 i l l ) h 2 0 。标准溶液的配置根据h ：0 2 标准溶液标定的结果将h ：o ：标准溶液稀释成所需 浓度的h 。0 2 标准溶液。 钛溶液的配置取o 5 9 二氧化钛、4 0 硫酸铵，加入l o o m l 浓硫酸，置可调控 温电热套中加热，1 5 0 。c 保温1 5 1 6 h ，冷却后以4 0 0 r a l 水稀释。 工作曲线 h z 0 2 一低浓度标准曲线取相当于0 0 0 、0 0 2 、o 0 4 、0 0 6 、0 0 8 、0 1 0 m g h 2 0 2 的标准溶液于2 5 i l l l 比色管中，加入4 o m l 钛溶液，加水至刻度，放置l o m i n ， 以2 c m 比色皿，在4 3 0 r i m 处比色。作低浓度工作曲线，如2 4 图所示： 表2 71 - 1 2 0 ：一低浓度工作曲线数据 第2 章实验内容及研究方法 奄 o s 蜊 米 鏊 h 2 0 2 - 低浓度标准曲线 o i234 浓度( m g l ) 图2 4h 2 0 2 一低浓度工作曲线 h 2 0 2 一高浓度标准曲线取相当于0 0 0 、0 2 0 、0 4 0 、0 6 0 、0 8 0 、1 o o m gh 2 0 2 的标准溶液，按上述方法进行比色，作高浓度工作曲线，如2 5 图所示： 表2 8 1 2 6 2 - 高浓度工作曲线数据 项目 123 456 h z 0 2 ( m g l ) 0 9 2 11 5 3 5 2 4 5 63 0 7 0 3 6 8 4 a b s0 0 0 7 5 0 2 3 6 50 4 0 8 80 6 1 7 3 0 7 6 6 90 9 8 3 3 3 5 第2 章实验内容及研究方法 - 、 o s 憾 桨 整 h 2 0 2 一高浓度标准曲线 0 浓度( m g l ) 图2 5h 2 0 2 一高浓度工作曲线 4 0 水样测定：经过h ：0 2 氧化沉淀后的锅炉冷凝水冷却后，取1 0 o o m l 水样于2 5 m l 比色管中，加入4 o r a l 钛溶液，加水稀释至刻度，放置l o m i n ，以2 c m 比色皿在 4 3 0 h m 处比色。 第3 章实验结果分析 3 1 1 正交实验设计 第3 章实验结果分析 第一节正交实验结果及分析 表3 1 正交实验设计表 3 1 2 正交实验结果与分析 3 1 2 1 正交实验结果 正交实验结果见表3 2 所示： 3 7 第3 章实验结果分析 铁的去除效果反而降低。 综上所述，可以确定各个因素的最佳点：h ：0 2 的投加量为理论值的2 倍，p h 值为6 5 ，反应时间为4 0 m i n ，转速为1 2 0 r m i n 。根据此实验参数所得实验结果 如下：原水f e 2 + 浓度为1 2 m g l ，经过h ：o 。氧化沉淀过滤后f e 2 + 的浓度为 0 1 5 3 2 m g l ，去除率为9 8 7 2 ，实验出水可以达到工业锅炉水质标准( 0 3 m g l ) 以下。 此外，为了确保此参数下的最优化，进行单因素优化实验。 第二节单因素优化实验结果及分析 3 2 1 双氧水的投加量对去除冷凝水中铁效果的影响 氧化沉淀实验在水浴恒温振荡器中进行。 在6 个5 0 0 m l 的锥形瓶中加入2 5 0 m l 的实验水样，分别测定各水样的f e 2 + 的含量，再将各个水样的p h 值调整为6 5 ，水温加热并保持在9 0 至9 5 之间， 向六个水样中分别按照氧化1 2 m g l 的f e 2 + 所需理论值的o 倍、1 倍、1 5 倍、2 倍、2 5 倍、3 倍的1 5 的双氧水，调节转速为1 2 0 r m i n ，定时反应4 0 m i n ；反 应结束后，冷却至室温，用真空抽滤泵进行过滤除去水样中的氢氧化铁沉淀， 最后分别测定水样中的f e 2 + 和h 。o 。的剩余量。 实验结果数据及双氧水的投加量与铁的去除率关系图见表3 3 和图3 5 ： 表3 3 双氧水的投加量一铁的去除结果 余量 f e 2 + ( m g l ) 去除率 ( ) 3 0 7 1 40 5 2 0 30 2 5 7 40 1 3 4 70 1 7 5 20 2 5 8 7 7 4 4 19 5 6 79 7 8 59 8 8 79 8 5 49 7 8 4 4 1 第3 章实验结果分析 h 2 0 2 投加量对f e 2 + 去除率的影响 1 0 0 9 5 9 0 更 褥8 5 篷 稍8 0 7 5 7 0 投加量( 理论值的倍数) 图3 5h 2 0 2 投加量与铁去除率的关系 由图3 5 可知，在未投加h ：0 2 时，锅炉冷凝水经过相同条件反应后依然有一 定的去除率，可能是因为实验配置水样中的部分f e 2 + 在实验过程中被水中的溶解 氧氧化为f e 3 + ，形成氢氧化铁絮凝物，部分的f d + 形成氢氧化亚铁絮凝物经过沉 淀过滤从水中去除。当h 。o 。的投加量为理论需要值时，去除率相对增加较大，但 是水中铁含量还未降至0 3 m g l 以下。h 。0 ：的投加量为理论值的1 5 倍和2 倍时， 铁的去除率升至9 7 8 5 和9 8 8 7 ，而且水中的f e 2 + 剩余浓度达到锅炉冷凝水回 水对铁含量的要求。继续加大h 。0 2 的投加量时铁的去除率并未增加而是有一定的 下降。理论上，水中的f e 2 + 的氧化作用应该随着氧化剂用量的增加而增大。但是， h ：0 ：的用量达到一定值时，出现峰值，再增加h 。0 2 的用量，氧化效果反而下降。 根据实验结果分析，在h ：o 。的投加量为理论需要值的2 倍时，水中f e 2 + 的剩余浓 度最低，去除效果最好，符合锅炉冷凝水回水标准。 3 2 2p h 值对去除冷凝水中铁效果的影响 氧化沉淀实验在水浴恒温振荡器中进行。 在6 个5 0 0 m l 的锥形瓶中加入2 5 0 m l 的实验水样，分别测定各水样的f e 2 + 的含量，再将各个水样的p h 值按照实验顺序号依次调整为4 、5 、5 5 、6 5 、7 、 第3 章实验结果分析 7 5 ，水温加热并保持在9 0 c 至9 5 。c 之间，向六个水样投加双氧水( 理论值的2 倍) ，调节转速为1 2 0 r m i n ，定时反应4 0 m i n ；反应结束后，冷却至室温，用真 空抽滤泵进行过滤除去水样中的氢氧化铁沉淀，最后分别测定水样中的f e 2 + 含量 和h 。0 。的剩余量。 实验结果数据及p h 值与铁的去除率关系图见表3 4 和图3 6 ： 表3 4d h 值一铁的去除结果 1 0 0 9 5 9 0 毋 龉8 5 笾 斗h 8 0 、 7 5 7 0 p h 值对f e 2 + 去除率的影响 45 5 56 577 5 p h 值 图3 6p h 值与铁的去除率的关系 p h 值表示水呈酸碱性强弱的一项指标，是影响铁的去除的重要因素。锅炉 4 3 第3 章实验结果分析 水质标准一般要求p h 值在1 0 1 2 之间。这是根据p h 值对水中其他杂质的存在 形式和各种水质控制过程对金属的腐蚀程度有密切的关系而确定的一项指标。 其中，对于水中的f e 2 + ，p h 值越高，f e 2 + 的氧化速度越快，水中的铁就越容易去 除。当p h 值 5 5 时，p h 每升高1 o ，f e 2 + 的氧化反应速度会增大1 0 0 倍。 由图3 6 可知，在p h 值为6 5 时，水样中f e 2 + 离子的去除率达到最高值， 剩余浓度为0 1 5 3 2 m g l ，符合锅炉冷凝水回水0 3 m g l 的回用标准。p h 值由 4 升至6 5 ，水中铁的去除率随之增加，由6 5 升至7 5 ，水中铁的去除率下降。 h ：0 ：对f e 2 + 离子的氧化速度以及h 。0 2 在水中的分解速度都受到p h 值的影响。由 h ：0 ：与f e 2 + 的反应方程式可以看出，在p h 值较低时水中有较多的h + 有利于反应正 向反应生成更多的f e 3 + ，然而不利于f e 3 + 很好的形成氢氧化物絮凝沉淀。此外， p h 值对h 。0 2 在水中的分解速度也有一定的影响。p h 值较低时，h ：0 2 有很好的稳 定性，分解率较低；当p h 值增大时，h 2 0 ：的分解速度加快，分解为氧气和水， 分解的氧气对水中的f e 2 + 也有一定的氧化作用。通过实验结果可以看出，在p h 值为6 5 时取得的效果最好。 3 2 3 反应时间对去除冷凝水中铁效果的影响 氧化沉淀实验在水浴恒温振荡器中进行。 在6 个5 0 0 i l 的锥形瓶中加入2 5 0 m l 的实验水样，分别测定各水样的f e 2 + 的含量，再将各个水样的p h 值调整为6 5 ，水温加热并保持在9 0 至9 5 之间， 向六个水样中投加1 5 的双氧水( 理论值的2 倍) ，调节转速为1 2 0 r m i n ，计 时开始氧化反应，依次经过l o m i n 、2 0 m i n 、3 0 m i n 、4 0 m i n 、5 0 m i n 、6 0 r a i n 取出 水样冷却至室温，用真空抽滤泵进行过滤除去水样中的氢氧化铁沉淀，最后分 别测定水样中的f e 2 + 含量和h 。o 。的剩余量。 实验结果数据及反应时间与铁的去除率关系图见表3 4 和图3 7 ： 第3 章实验结果分析 表3 4 反应时间一铁的去除结果 余量 f e 2 + ( m g l ) 去除率 1 2 6 3 70 3 9 3 8 0 2 9 9 10 1 5 7 80 1 7 2 10 1 4 9 8 8 9 59 6 7 19 7 5 19 8 6 99 8 5 79 8 7 5 反应时间对f e 2 + 去除率的影响 9 9 9 7 9 5 毋 i 9 3 鬟9 1 8 9 8 7 8 5 1 02 0 3 0 4 0 5 06 0 反应时间( m i n ) 图3 7 反应时间与铁的去除率的关系 由图3 7 可以看出，反应时间l o m i n 时就能收到很好的去除效果8 9 5 ，看 出f e 2 + 在高温下被h ：0 ：氧化的速率还是很快的，但是水中的f e 2 + 依然未能达到回 用标准。增加反应时间至3 0 r a i n 时，水中f e 2 + 的浓度刚好下降至o 3 m l 以下； 反应时间增至4 0 m i n ，水中f e 2 + 的浓度降至0 1 5 7 8 m g l ；反应时间继续增加，铁 的去除效果增加不是很明显。通过实验结果，反应时间的最佳值选择4 0 m i n ，可 以取得很好的去除效果。 第3 章实验结果分析 3 2 4 转速对去除冷凝水中铁效果的影响 氧化沉淀实验在水浴恒温振荡器中进行。 在6 个5 0 0 r a l 的锥形瓶中加入2 5 0 r a l 的实验水样，分别测定各水样的f e 2 + 的含量，再将各个水样的p h 值调整为6 5 ，水温加热并保持在9 0 ( 2 至9 5 c 之间， 向水样中投加1 5 的双氧水，先后调节转速为3 0 r m i n 、6 0r m i n 、9 0r m i n 、1 2 0 r m i n 、1 5 0r r a i n 、1 8 0r m i n ，定时反应4 0 m i n ；反应结束后，冷却至室温，用真 空抽滤泵进行过滤除去水样中的氢氧化铁沉淀，最后分别测定水样中的f e e + 含量 和h ：0 ：的剩余量。 实验结果数据及转速与铁的去除率关系图见表3 5 和图3 8 ： 表3 5 转速一铁的去除结果 余量 f e 2 + ( m g l ) 去除率 ( ) 1 5 1 2 40 7 6 7 50 4 1 9 10 1 6 3 50 3 2 6 40 3 3 7 0 8 7 4 29 3 6 7 9 6 5 89 8 6 49 7 2 89 7 1 9 第3 章实验结果分析 ，一、 水 、， 褥 餐 械 转速对f e 2 + 去除率的影响 3 06 09 01 2 01 5 0 1 8 0 转速( r m i n ) 图3 8 转速与铁的去除率的关系 由图3 8 可以看出，水浴恒温振荡器的转速由3 0 r m i n 加快到1 2 0 r r a i n 时， 水中f e 2 + 的去除率随着转速的增快而增大，在转速1 2 0 r m i n 时，f c 2 + 的去除率达 到最大，f e 2 十的剩余浓度降至0 1 6 3 5 m g l 。但是，转速加快至1 5 0 r m i n 、1 8 0 r r a i n 时，水中的r e 2 + 的剩余浓度反而增大。分析其原因，可能是因为转速增大，搅拌 剧烈有一定的散热作用，同时也观察到反应过程中水浴恒温振荡器中水浴温度 有所下降，对h 。0 2 氧化f e 2 + 的效果有一定的影响。通过实验结果，可以选择最佳 转速为1 2 0 r m i n 。 4 7 蜉 g ； g 虬 趵 盯 踮 第4 章结论与建议 第4 章结论与建议 第一节结论 本课题通过实验室研究考察了采用化学氧化沉淀法处理锅炉冷凝水中铁含 量超标的问题，以h 。o ：作为氧化剂将锅炉冷凝水中的f e 2 + 氧化为f e 3 + 后，f e 3 + 以 氢氧化物的形式沉淀出来经过滤达标后进行回收利用。重点研究了h ：0 ：氧化f e e + 的最佳工艺条件，其中影响因素主要包括h ：0 ：的投加量、p h 值、反应时间及转 速。通过正交实验初步确定影响去除锅炉冷凝水中f e 2 + 的主要因素的最佳值；然 后通过单因素优化实验进一步细化各个影响因素的水平值，通过水中f e p 的去除 效果最终确定影响h ：o ：的投加量、p h 值、反应时间和转速的最佳工艺值。通过 实验，得出以下结论： ( 1 ) 通过对比铁的几种去除方法的去除原理、优缺点及适用条件，可以看 出化学氧化沉淀过滤法比较适合锅炉冷凝水中铁的去除。 ( 2 ) 通过对比几种常用的化学氧化剂，从氧化剂的氧化性、来源、价格、 使用量，选择双氧水作为氧化剂。 ( 3 ) 通过正交实验，初步确定h ：o 。氧化锅炉冷凝水中的铁离子后经沉淀过 滤后除铁效率最好的工艺条件是：h ：0 ：的投加量为氧化相应浓度f e 2 + 所需h 。0 2 理 论值的2 倍，p h 值为6 5 ，反应时间为4 0 m i n ，转速为1 2 0 r r a i n 。 ( 4 ) 单因素优化实验进一步细化各个影响因素的水平值，通过实验结果可 以看出：最佳工艺条件与正交实验结果基本相同，证明正交试验结果是正确可信 的。因此，最终确定h 。o 。氧化锅炉冷凝水中f c 2 + 的最佳工艺条件是：h 2 0 2 的投加 量为氧化相应浓度f e 2 + 所需h ：o ：理论值的2 倍，p h 值为6 5 ，反应时间为4 0 m i n ， 转速为1 2 0 r m i n 。 第二节建议 ( 1 ) 因为本课题实验只是实验室模拟锅炉冷凝水，跟实际水质及工程条件 有一定的差别：此外，实验过程中f e 2 + 的氧化现象比较严重，因此给实验结果带 4 8 第4 章结论与建议 来一定的误差建议，实际工程应用可以在本实验结果的基础上根据实际情况适 当的做些调整，以取得较好的除铁效果。 ( 2 ) 模拟实验中h z o ：的检测浓度结果受到杂质的影响，且出水中都有一定 量得h ：0 2 残余，在有浓度限制的情况下，建议采取有效的措施将残留的h 2 0 。除去， 并且保证锅炉冷凝水的水质不受污染。 ( 3 ) 本实验受条件限制，未能用现场的高温凝结水直接坐实验分析。建议 在现场做动态模拟实验，研究实际锅炉冷凝水回收的最佳工艺条件。 4 9 参考文献 参考文献 1 杨昱工业蒸汽冷凝水的回收与利用今日科苑，2 0 0 7 ，( 0 6 ) ：1 1 6 1 1 7 2 杨辉，陈桂军，马庆海，等高温凝结水回收及热能的梯级利用节能，2 0 1 0 ，( 0 1 ) ：6 耻7 2 3 高如龙，肖建国，郭建国蒸汽冷凝水的两种除铁工艺的比较工业水处理，2 0 0 2 ，( 0 8 ) ： 4 l 4 3 4 金熙，项成林，齐冬子工业水处理技术问答及常用数据化学工业出版社：金熙等， 1 9 9 7 2 4 5 - 2 4 6 5 温建军，李安桂浅谈我国能源现状和水电资源利用的飞速发展制冷空调与电力机械， 2 0 0 9 ，1 3 0 ( 3 0 ) ：9 垂国7 6 方源我国水资源的现状及其可持续发展科技风，2 0 1 0 ，( 1 7 ) ：6 8 7 王健蒸汽冷凝水回收综述区域供热，2 0 0 4 ，( 0 1 ) ：2 “2 8 8 王芳，梁潇蕾能源利用效率的国际比较及我国能耗问题的原因政策分析资源环境与发 展，2 0 0 8 ，( 0 1 ) ：2 8 3 1 9 林高平废热蒸汽与冷凝水，不容忽视的节能领域上海计量测试2 0 0 5 ，( 0 3 ) ：虬1 2 1 0 j 韩平工业蒸汽锅炉蒸汽凝结水的回收利用设备管理与维修实践和探索，2 0 0 5 ( s l 期) ： 2 0 5 2 0 8 1 1 许志忠，李晓春过氧化氢分解影响因素分析染整技术，2 0 0 6 ，2 8 ( 0 1 ) ：3 3 3 8 1 2 a b ud a y y e h 声风i - i a m d a nr , z a k i r e - u s eo fv a g u u l la n dv e n ts y s t e mc o n d e a m t e d e s a l 烈a 1 i o n 2 0 0 1 ，1 3 4 ( 1 3 ) ：2 4 9 2 5 5 1 3 李长林，张文品锅炉蒸汽冷凝水回收利用方法科协论坛( 下半月) ，2 0 0 9 ，( 1 0 ) ：8 2 8 3 1 4 黄飚蒸汽冷凝水的回收利用问题及措施企业科技与发展，2 0 0 9 ，( 0 6 ) ：3 1 3 3 1 5 蔡文海蒸汽凝结水回收技术的几个问题能源与环境，2 0 0 5 ，( 0 2 ) ：3 4 3 5 1 6 3z h o uz h a n g h u i t h et e c h n o l o g i c a li m p r o v e m e n tf o rt h es c a l e 粗ls t e a mc o n d e n s e d - w a t e r r e c y c l i n g g u i z h o uc h e m i c a li n d u s t r y 2 0 0 8 ( 0 4 ) ：4 3 - - 4 4 1 7 王学成工艺冷凝水回收利用处理研究： 硕士学位论文 天津：南京理工大学，2 0 0 8 1 8 h ej i a n l i a n gd a t a o , w e iy a n y a n a p p l i c a t i o no ft h ee n e r g y - s a v i n gf i l t e rt ot h es t e a mb o i l e r w a t e rc o n d e n s a t er e c o v e r ys y s t e mf o rr e m o v i n gf e r r i f e r o u si r o n i n d u s t r i a lw a t e rt r e a t m e n t 2 0 0 6 2 6 ( 0 4 ) ：81 - 8 3 1 9 徐佳，张宇舟蒸汽冷凝水回收中的除铁技术工业锅炉，2 0 0 8 ，( 0 6 ) ：4 0 - 4 1 2 0 t a n gf e n g ，y i i lx i a n - l u ，n i a n - w u a n a l y s i so ni n f l u e n c i n gf a c t o r sa n dc o n t r o l l i n gm e t h o d s o fr e c o v e r e db o i l e rs t e a mc o n d e n s a t eq u a l i t y i n d u s t r i a lb o i l e r 2 0 0 8 ( 0 4 ) ：3 2 - 4 9 2 1 杜志尧凝结水处理技术的研究与应用： 硕士学位论文 天津：天津大学，2 0 0 6 2 2 王健，姜开明浅析蒸汽冷凝水回收应用能源技术，2 0 0 3 ，( 0 6 ) ：2 7 2 9 2 3 白瑛华，贾红军，石莉蒸汽凝结水回收系统中常见问题探讨河南化工，2 0 0 8 ，( 2 5 ) ： 2 6 2 7 参考文献 2 4 p e ij i a n g ，l id o n g ，g a ol i y a n g n 圯a r c h i t e c t u r ea n da p p l i c a t i o no fan e wt y p eh i g h t e m p e r a t u r ec o n d e n s a t ec l o s e d r e c o v e r ys y s t e m k e ye n g i n e e r i n gm a t e r i a l s 2 0 1 0 ，( 1 0 ) ： 4 3 9 - 4 4 0 2 5 汤永忠，陈贵军密闭式冷凝水回收技术与发展节能与环保，2 0 0 3 ，( 0 7 ) ：4 “6 2 6 苗金明高温凝结水回收系统的设计及防腐蚀研究： 硕士学位论文 北京：北京化工大 学，2 0 1 0 2 7 e n o c hgd r e m o v a lo fh e a v ym e t a l sa n ds u s p e n d e ds o l i d sf r o mw a s t e w a t e rf r o mw e tl h n e ( s t o n e )一g ) ，p s o nf l u e g a sd e s u l p h u r i z a t i o np l a n t sb ym e a f l so fh y d r o p h o b i ca n d h y d r o p h i l i cc r o s sf l o wm i e r o f i l t r a t i o nm e m b r a n e s j o u r n a lo fm e m b r a n es c i e n c e ，19 9 4 ，8 7 ： 1 9 1 - 1 9 8 2 8 王雅茹凝结水处理回用初探中国高新技术企业，2 0 1 0 ，( 0 6 ) ：8 5 - 8 6 2 9 李和平锅炉结垢、腐蚀原因分析与解决对策冶金动力，2 0 0 2 ，( 0 3 ) ：3 4 3 6 3 0 赵小恰蒸汽供暖凝结水的回收利用科技创新导报，2 0 0 9 ，( 2 9 ) ：3 7 31 凡j d i a n a c gs p i l s b u r y as t u d yo ft h ee x t r a c t i o no fc 0 2f r o mt h ef l u eg a so fa5 0 0m w p u l v e r i s e dc o a lf i r e db o i l e r e n e r g yc o n v e r s i o na n dm a n a g e m e n t 19 9 2 ，3 3 ( 5 ) ：3 7 3 - 3 7 8 3 2 李长林，张文品锅炉蒸汽冷凝水回收利用方法科协论坛( 下半月) ，2 0 0 9 ，( 1 0 ) ：8 2 8 3 3 3 徐晶，丛淑萍低压余