一、技術(shù)名稱：低壓工業(yè)鍋爐高溫冷凝水除鐵技術(shù)
二、技術(shù)所屬領(lǐng)域及適用范圍：通用機(jī)械行業(yè) 低壓工業(yè)蒸汽鍋爐
三、與該技術(shù)相關(guān)的能耗及碳排放現(xiàn)狀
蒸汽冷凝水是含有高潛熱的可利用資源，作為鍋爐給水回收再利用可以節(jié)約10%-20%的能源消耗和50%-80%水資源。然而目前我國大多數(shù)低壓工業(yè)鍋爐由于其使用工藝的特殊性（間斷用氣），冷凝水中鐵離子濃度較高，超過工業(yè)鍋爐國家標(biāo)準(zhǔn)而不能回用，導(dǎo)致大量的蒸汽工業(yè)鍋爐冷凝水得不到合理的回用，造成能源、水資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染。目前應(yīng)用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量8萬tce/a，CO2減排約22萬t/a。
四、技術(shù)內(nèi)容
1.技術(shù)原理
由于工業(yè)鍋爐系統(tǒng)開放式的運(yùn)行，冷凝水中鐵主要是以凝膠狀態(tài)的三價(jià)鐵的形式存在，可通過富集、過濾的方式去除。該技術(shù)通過采用不規(guī)則的直徑為1mm-3mm的輕質(zhì)陶瓷粒料作為濾料，利用濾料本身的大比表面積和多孔性及不規(guī)則外形堆積后產(chǎn)生的孔隙/縫隙，大量截留水中的鐵離子化合物，可以有效去除冷凝水中的鐵離子，確保出水鐵離子濃度達(dá)到國家工業(yè)鍋爐的給水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)不會(huì)給高溫冷凝水帶入其他雜質(zhì)。
二價(jià)鐵是離子狀態(tài)的，溶于水中很難去除。而考慮到冷凝水中二價(jià)鐵的存在，該技術(shù)采用平衡罐的方式處理二價(jià)鐵，即通過具有催化作用和極強(qiáng)的吸附能力的熟料，加速二價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵，改變價(jià)鍵后的鐵也可以通過過濾去除。
2.關(guān)鍵技術(shù)
（1）濾料
過濾器填充的濾料是經(jīng)過改性的陶瓷濾料，具有輕質(zhì)多孔、表面粗糙、無定形、多棱角等特點(diǎn)，主要成分為氧化硅和氧化鋁，配入一定比例的高分子材料，是在特殊工藝條件下高溫?zé)Y(jié)而成，為無規(guī)則形狀，不含鈣鎂等元素，不會(huì)增加析出硬度。濾料的比重為1.2-1.5
g/cm3，比表面積18-20 m2/kg，內(nèi)外平均孔隙率80%，抗剪切強(qiáng)度5.6 MPa，抗壓強(qiáng)度7.0 MPa。濾料堆積后，棱角及大孔的納污和過濾效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于目前常用的普通濾料，如錳砂、石英砂、普通陶瓷粒等等。
（2）反洗效率
過濾系統(tǒng)是否能夠長期穩(wěn)定的運(yùn)行，很重要的原因在于反洗技術(shù)。該技術(shù)反沖洗時(shí)，由下部布水器旁口噴咀噴出高壓氣體，形成一定直徑的上流氣柱，而四周的濾料下降補(bǔ)充空位。這樣，第一是向上的氣流，第二是由此帶動(dòng)的水流，第三是上下濾料運(yùn)動(dòng)的摩擦形成了三重剪切力，用機(jī)械方法，水流，氣流的剪切力清除吸附雜質(zhì)，去除顆粒之間的污物。
（3）水質(zhì)平衡器
由于冷凝水收集量的不確定性、間斷性和波峰性都會(huì)影響處理過程的穩(wěn)定性，該技術(shù)通過對(duì)平衡器水位進(jìn)行的液位控制，讓工作水泵在液位允許的范圍內(nèi)工作，可以起到穩(wěn)定流量的作用，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)平衡溫度的功能。水質(zhì)平衡器通過特殊的設(shè)計(jì)，采用一些有催化功能的特殊過濾材料，這種材料可將二價(jià)鐵離子催化氧化為三價(jià)鐵，且不會(huì)對(duì)過濾水滲透任何雜質(zhì)。
（4）水處理能力調(diào)整方便
系統(tǒng)可以采用模塊化組合方式，占地面積小很，多組模塊可單獨(dú)/整體進(jìn)行清洗運(yùn)行，裝置每個(gè)自成一體單獨(dú)清洗運(yùn)行時(shí)不影響其他的正常運(yùn)行。適用的冷凝水處理流量范圍廣，每小時(shí)水處理量1噸至數(shù)百噸均可。
4.工藝流程
工藝流程見圖1及圖2所示。
圖1 冷凝水除鐵過濾系統(tǒng)工藝流程圖
圖2 除鐵過濾器流程圖
五、主要技術(shù)指標(biāo)
1.適用條件：進(jìn)水鐵含量5-10mg/L（適應(yīng)鐵含量動(dòng)態(tài)變化范圍寬）；
2.出水標(biāo)準(zhǔn)：鐵含量≤0.3mg/L，濁度≤1度，電導(dǎo)率增加不會(huì)超過1%；
3.設(shè)計(jì)流量：0.1噸/小時(shí)以上（視用戶要求而定，大小可調(diào)）；
4.工作壓力:
0.1-0.2Mpa（如現(xiàn)場(chǎng)條件許可，也可以常壓過濾）；
5.工作水溫度：小于98℃（特殊情況可以特殊制作）。
6.反洗用水量：不大于過濾總量的2‰
六、技術(shù)鑒定、獲獎(jiǎng)情況及應(yīng)用現(xiàn)狀
該技術(shù)于2005年開始研制，通過2-3年的試用和改進(jìn)，于2009年通過國家鍋爐水處理質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)。目前在低壓工業(yè)鍋爐領(lǐng)域已有百余臺(tái)過濾設(shè)備在使用，設(shè)備正常運(yùn)行率在90%以上。
七、典型應(yīng)用案例
典型用戶：煙草行業(yè)：湖北中煙、湖南中煙、四川中煙，安徽中煙、13個(gè)煙廠；中石化：長城潤滑油5個(gè)分公司，催化劑公司等10家化工企業(yè)，中石油企業(yè)；軍工企業(yè):葫蘆島駁船重工，北京武警總部等；其它行業(yè)如食品飲料行業(yè)，醫(yī)藥行業(yè)，賓館飯店，學(xué)校等。
典型案例1：武漢卷煙廠
技術(shù)提供單位：北京宇清源水處理技術(shù)開發(fā)有限公司
建設(shè)規(guī)模：處理冷凝水量20t/h，建設(shè)條件具備冷凝水回收管線即可。主要技改內(nèi)容：該廠在2005年安裝了冷凝水回收設(shè)備，由于冷凝水不達(dá)標(biāo)，一直采取冷凝水回收后集中排放。2006年開始采用該技術(shù)進(jìn)行冷凝水除鐵后，全部可以回收的冷凝水都再次返回到鍋爐給水系統(tǒng)。節(jié)能技改投資額60萬元，建設(shè)期30天。每年可節(jié)能1262 tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益為220萬元，投資回收期約3個(gè)月。
典型案例2：江西賽維LDK光伏硅科技有限公司
技術(shù)提供單位：北京宇清源水處理技術(shù)開發(fā)有限公司
建設(shè)規(guī)模：處理冷凝水量175t/h，建設(shè)條件具備冷凝水回收管線即可。主要技改內(nèi)容：冷凝水回用，增加除鐵過濾設(shè)備。節(jié)能技改投資額500萬元，建設(shè)期50天。 每年可節(jié)能9168tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益3000萬元，投資回收期約3個(gè)月。
八、推廣前景及節(jié)能減排潛力
蒸汽工業(yè)鍋爐冷凝水回用后可作為優(yōu)質(zhì)的熱源給水。回收冷凝水的熱量并加以 妥善利用，會(huì)明顯減少鍋爐燃料消耗，既提高鍋爐給水溫度，也可減少鍋爐補(bǔ)給水 量（軟化水），降低蒸汽生產(chǎn)成本，并且由于鍋爐的水質(zhì)改善，還會(huì)減少鍋爐的排污 熱損失，提高鍋爐的使用效率，是鍋爐供熱過程中節(jié)能節(jié)水的有效措施。預(yù)計(jì)未來5年，可在全國低壓工業(yè)鍋爐推廣10%，形成的年節(jié)能能力約為83萬tce，年減排能 力219萬tCO2。
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