螺旋板换热器腐蚀渗漏及蒸汽冷凝水发红偏酸性问题综合治理实践

螺旋板换热器腐蚀渗漏及蒸汽冷凝水发红偏酸性问题综合治理实践摘要：本文通过解决氯碱厂盐水螺旋板预热器腐蚀渗漏及蒸汽冷凝水发红偏酸性问题的具体实例，验证了采用BF凝水除铁缓蚀剂成膜法，不仅解决了氯碱厂盐水螺旋板预热器腐蚀，排除了盐水螺旋板预热器安全生产隐患，还彻底解决了全厂蒸汽和冷凝水系统设备和管网腐蚀问题，蒸汽冷凝水除铁达标直接回收利用，凝水回收率大幅上升，节省了大量能源和水资源，在守住安全生产红线的同时，实现企业运营效益的持续提升。关键词：预热器冷凝水发红；螺旋板换热器腐蚀；预热器腐蚀；换热器冷凝水发红；预热器杂散电流腐蚀；换热器渗漏；阴极保护；杂散电流腐蚀；预热器渗漏一、概况某氯碱厂电解工序4台盐水螺旋板预热器长期出现腐蚀现象，新换螺旋板预热器设备投用不到2年就出现焊缝渗漏，蒸汽冷凝水频繁发红，多次补焊后仍反复泄漏，出现焊了漏、漏了焊的恶性循环。2023年7月，为了解决因盐水螺旋板预热器泄漏故障导致的非计划停车安全生产隐患，氯碱厂对盐水螺旋板预热器采用‌阴极保护+局部耐氯碱特种防腐涂料联合防腐改造，即在设备内部加装专用辅助阳极，精准控制保护电位在-0.85~-1.10V区间，完全抵消杂散电流的阳极腐蚀效应；对螺旋板焊缝等应力集中部位，采取先喷砂处理至Sa3.0级，再涂刷两道耐氯碱特种防腐涂料，涂层厚度≥0.5mm，彻底隔绝腐蚀介质与金属基体接触的处理措施。改造后，盐水螺旋板预热器设备运行稳定无渗漏，但盐水螺旋板预热器蒸汽冷凝水外观颜色仍然有时候发红（见图1左3），取蒸汽冷凝水水样送检，蒸汽冷凝水pH值6.04，铁离子Fe1.29mg/L。二、问题某氯碱厂盐水螺旋板预热器经过2024年7月阴极保护+局部耐氯碱特种防腐涂料联合防腐改造后，盐水螺旋板预热器设备运行稳定无渗漏，说明盐水螺旋板预热器盐水侧防腐改造是成功的。盐水螺旋板预热器蒸汽冷凝水外观颜色仍然有时候发红，铁离子超标，蒸汽冷凝水pH偏酸性，铁离子是评价防腐控制的指标之一，铁离子Fe1.94mg/L超标，说明螺旋板预热器蒸汽冷凝水侧还存在腐蚀问题，前期防腐改造只是暂时避免了因预热器故障导致的非计划停车损失。螺旋板预热器高温蒸汽冷凝水颜色发红，pH值呈酸性，铁离子超标，不能直接作为锅炉补水回收利用，只能排掉或重新处理使用，浪费了大量能源和水资源，增加运行成本。如何解决盐水螺旋板预热器蒸汽冷凝水侧腐蚀，彻底排除盐水螺旋板预热器安全生产隐患，直接回收利用高温蒸汽冷凝水，实现安全生产与节能减排降本增效是一个现实问题。三、问题分析取样多效蒸发蒸汽冷凝水（见图1左4）、液碱浓缩蒸汽冷凝水（见图1左7）检测，测得多效蒸发蒸汽冷凝水1204#pH值6.11，铁离子Fe1.27mg/L；液碱浓缩蒸汽冷凝水1117#pH值6.45，铁离子Fe0.72mg/L。从盐水螺旋板预热器蒸汽冷凝水、多效蒸发蒸汽冷凝水、液碱浓缩蒸汽冷凝水的检测数据来看，3份蒸汽冷凝水水样都存在铁离子超标、pH值偏低呈酸性的特点。1、烧碱厂蒸汽冷凝水pH值偏低呈酸性的原因蒸汽冷凝水接近蒸馏水、非常纯净，因而缓冲性差，少量的二氧化碳溶解进入，pH值就会下降呈酸性。有实验表明，1升纯水中溶解1mg二氧化碳，水的pH值就从7直降到5。烧碱厂锅炉补水是反渗透除盐水，锅炉补水即除盐水，其中的碳酸氢根作为单价阴离子，常规RO膜对其去除率通常在‌75%～95%‌左右。pH偏低时，水中碳酸氢根会转化为游离CO₂，而反渗透膜对溶解性CO₂几乎无截留能力，CO₂会穿透膜进入产水，导致产水pH降低、电导率升高。碳酸氢根在炉内受热分解成二氧化碳，随蒸汽溶解进入换热系统和蒸汽冷凝水中，导致蒸汽冷凝水pH值偏低呈酸性。2、氯碱厂蒸汽冷凝水系统氧腐蚀的原因某氯碱厂使用大气式低位热力除氧器，除氧效率通常可达98%以上‌，但是，在实际运行中，除氧效率并非固定值，受进水温度、负荷稳定性、排气量、内部结构状态等多因素影响。锅炉给水中溶氧指标是在波动中，导致某氯碱厂蒸汽冷凝水系统氧腐蚀速率也是波动的。3、氯碱厂蒸汽冷凝水系统中氧和二氧化碳的其他来源与此同时，氯碱厂蒸汽冷凝水回收系统为非全程密闭式回收系统，空气中氧和二氧化碳溶解进入蒸汽冷凝水回收系统中，也是导致系统腐蚀另一个来源。4、氯碱厂蒸汽冷凝水系统腐蚀及铁离子超标的原因二氧化碳导致蒸汽冷凝水pH值偏低，形成对系统的酸性腐蚀，以及蒸汽冷凝水系统氧腐蚀，是氯碱厂蒸汽冷凝水系统腐蚀主要原因。也是氯碱厂蒸汽冷凝水因为腐蚀导致铁离子超标的原因，还是氯碱厂盐水螺旋板预热器蒸汽冷凝水外观颜色仍然有时候发红的原因。四、解决措施选择只要解决氯碱厂锅炉蒸汽冷凝水系统氧腐蚀，以及由二氧化碳导致蒸汽冷凝水pH值偏低形成对系统的酸性腐蚀，就能解决盐水螺旋板预热器蒸汽冷凝水侧设备腐蚀和凝水铁超标及外观颜色有时候发红的问题。1、解决氯碱厂锅炉蒸汽冷凝水系统氧腐蚀的措施解决氯碱厂锅炉蒸汽冷凝水系统氧腐蚀通常有提高除氧器除氧效率和辅助投加除氧剂2项措施。提高除氧器除氧效率除氧器设备一经投用，设备管理受除氧器进水温度、负荷稳定性、排气量等实际工况限制，提高除氧器除氧效率的余地不大。辅助投加除氧剂辅助投加亚硫酸钠、联氨等传统除氧剂。亚硫酸钠增加锅水盐分，管理不好极易失效；联氨虽适合高压，但属可疑致癌物，很多场合已限制使用。辅助投加新型有机除氧剂目前常见的锅水有机除氧剂主要有二甲基酮肟（丙酮肟）、碳酰肼、乙醛肟、异抗坏血酸及其钠盐等。新型有机除氧剂除受毒性、适用温度、储存温度等条件限制外，药剂价格较高。2、解决氯碱厂锅炉蒸汽冷凝水系统酸性腐蚀的措施氨水能提高蒸汽冷凝水pH值，通常解决蒸汽冷凝水系统酸性腐蚀的措施是投加氨水。氨水挥发性强，汽水分配比不好，气相多、液相少，投加量大。对铜质换热管、铜质阀门、铜质阀芯、探测仪器铜质探针等有腐蚀作用，不利于长期使用。氨水是危化产品，对储存条件有要求。氨水只能解决蒸汽冷凝水系统酸性腐蚀，不能解决系统氧腐蚀。▲图1氯碱厂锅炉蒸汽冷凝水系统腐蚀及铁离子超标治理蒸汽冷凝水水样3、解决氯碱厂锅炉蒸汽冷凝水铁离子超标的措施通常解决蒸汽冷凝水铁离子超标是在凝水回收的末端，加装高温蒸汽冷凝水除铁过滤设备，过滤去除凝水中的铁离子，让凝水达标安全回用。高温蒸汽冷凝水除铁过滤设备造价不菲，设备安装需要工期和占地，除铁过滤设备滤芯更换通常占总造价的60%以上。4、投加BF凝水除铁缓蚀剂综合治理措施BF凝水除铁缓蚀剂是北京化工大学研发的专有技术产品，为复配有机胺类碱性药剂，有良好的气液分配比，加入锅炉系统后，药剂能充满整个用汽及凝水回收系统的气液两相空间，会在锅炉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，从而能防止锅炉系统氧腐蚀和弱碳酸腐蚀的发生，从根本上彻底解决了蒸汽冷凝水中铁离子产生的问题，起到全系统防腐保护作用。通过对换热器腐蚀问题解决工艺的调研比较，结合本厂实际生产工况，氯碱厂决定采用BF凝水除铁缓蚀剂成膜法来综合解决蒸汽冷凝水系统设备及管线酸性腐蚀和氧腐蚀及蒸汽冷凝水铁离子超标问题。氯碱厂确定药剂正式应用前，先进行药剂试用实验，先采购20天用量的药剂，并制定了BF凝水除铁缓蚀剂药剂试用实验方案和具体加药操作计划。各位同学，各位同行，你们单位换热器或预热器等设备有腐蚀相关问题吗？你们是如何解决的？关于换热器腐蚀泄漏、预热器渗漏、锅炉腐蚀结垢爆管、蒸汽冷凝水铁超标、锅水发红、蒸汽凝结水颜色发黄、锅炉结垢不停炉停工在线除垢技术、凝汽器结垢不停机不停工在线清洗除垢技术等问题，北京化工大学颜辉I86OO475З86随时欢迎各位同仁分享锅炉设备管理使用经验，随时欢迎各位同学同仁讨论问题，交流经验心得，就解决锅炉各种实际问题相互学习。螺旋板换热器腐蚀渗漏及蒸汽冷凝水发红偏酸性问题综合治理实践五、氯碱厂蒸汽冷凝水系统腐蚀问题解决过程2024年8月4日10点，氯碱厂蒸汽冷凝水系统腐蚀治理试验开始。螺旋板预热器蒸汽冷凝水、多效蒸发1204#蒸汽冷凝水、液碱浓缩蒸汽冷凝水1117#取样，螺旋板预热器蒸汽冷凝水（见图1左3）颜色发红，静置后有少量红色沉淀物；多效蒸发1204#蒸汽冷凝水（见图1左4）外观通透纯净，静置后无沉淀；液碱浓缩1117#蒸汽冷凝水（见图1左7）外观颜色橙黄色，静置后有少量橙黄色沉淀物。取样后，投加药剂治理试验开始。2024年8月5日10点，取样观察，螺旋板预热器蒸汽冷凝水（见图1左2）外观淡红色，颜色变浅，静置后有很少量红色沉淀物；多效蒸发1204#蒸汽冷凝水（见图1左5）外观通透纯净，外观颜色几乎没有变化，静置后无沉淀物；液碱浓缩1117#蒸汽冷凝水（见图1左8）外观颜色淡黄色，静置后有很少淡黄色沉淀物。2024年8月6日10点，取样观察，螺旋板预热器蒸汽冷凝水（见图1左1）红色消失，外观已经通透纯净；多效蒸发1204#蒸汽冷凝水（见图1左6）外观通透纯净，颜色外观无变化；液碱浓缩1117#蒸汽冷凝水（见图1左8）淡黄色消失，外观已经通透纯净。3个水样颜色外观都是纯净通透，静置后均无沉淀物。2024年8月7日10点，取样螺旋板预热器蒸汽冷凝水、多效蒸发蒸汽冷凝水、液碱浓缩蒸汽冷凝水，将3个水样贴标送检。检测数据如下（治理前后数据对比，见表1），螺旋板预热器蒸汽冷凝水pH值8.55，铁离子Fe0.07mg/L；多效蒸发1204#蒸汽冷凝水pH值8.71，铁离子Fe0.04mg/L；液碱浓缩1117#蒸汽冷凝水pH值9.01，铁离子Fe0.01mg/L。3个水样铁离子指标达标，说明蒸汽冷凝水系统腐蚀被控制住了。表1氯碱厂锅炉蒸汽冷凝水系统腐蚀及铁离子超标治理前后数据对比六、结论氯碱厂采用BF凝水除铁缓蚀剂成膜法，在给水投加药剂后，经过72小时药剂效能实验，盐水螺