锅炉房用水含Fe2+产生的危害及除铁原理

锅炉房用水含Fe2+产生的危害及除铁原理

摘要目前,我国很多地区的地下水铁含量超过国家生活饮用水卫生标准所规定的铁含量≤0.3毫克/升。水中含铁对设备、管线腐蚀严重,缩短了设备的使用寿命,加大了生产成本。所以,对地下水除铁成为给水处理过程中必不可少的环节。这样,不仅方便生产管理,也延长设备的使用寿命,节约生产运行成本。

关键词地下水 除铁 腐蚀 防腐蚀

我国具有丰富的地下水资源,许多城镇和工矿企业都以地下水作为水源。但是,地下水常因含有过量的铁,不符合工业生产和人民生活的需求。我国生活饮用水卫生标准规定,铁含量≤0.3mg/L,因此,对地下水除铁成为给水处理过程中必不可少的环节。南一油库锅炉房总水源来水含铁过高,对锅炉、机泵、管线等设备腐蚀严重。天然锰砂接触氧化除铁已经发展为成熟的除铁技术,如果能在南一油库锅炉房总来水管线加装一套锰砂除铁装置,降低锅炉用水的含铁量,将有良好的收益。

一、锅炉房用水含铁产生的危害

锅炉房用水含铁过高,对锅炉、机泵、管线等设备腐蚀严重,主要表现在以下几个方面:

1、锅炉房用水含铁对锅炉的危害

锅炉上水所用的水中含有的Fe2+受热后极易在锅炉受热面上生成铁垢,影响传热并腐蚀设备,使锅炉的效率变低。每年夏季检修时对锅炉除锈需要做大量工作,加重了检修工作量,同时还缩短了锅炉的使用寿命。

2、锅炉房用水含铁对机泵、管线的危害

锅炉房所用机泵大多并非耐腐蚀机泵,水中含铁导致机泵腐蚀生锈,影响机泵的使用寿命,同时对水管线进行腐蚀,导致管线渗漏、穿孔,为安全生产埋下了隐患。

3、锅炉房用水含铁引起树脂中毒

目前很多锅炉房软化水系统运用离子交换原理对生水进行软化,由于来水含铁过高,导致树脂Fe2+中毒,导致夏季检修期间频繁更换树脂,增大生产成本。多数软化水设备本体较大,人孔距离地面较高,夏季检修期间气温较高,操作人员从人孔爬进爬出,清除旧树脂,装填新树脂,浪费大量人力。

二、天然锰砂接触氧化除铁

1、自然氧化除铁原理

地下水中的铁一般以二价状态存在,去除水中的Fe2+主要是经过氧化反应将水中二价铁氧化成三价铁,并生成氢氧化物沉淀,再经滤料层除去该沉淀物。其工艺流程一般由曝气、氧化反应沉淀和过滤三部分组成。曝气是使含铁地下水与空气充分接触,让空气中的氧溶入水中,同时大量散除地下水中的CO2以提高水的PH值,加快亚铁离子的氧化速度。氧化反应沉淀是让水在反应沉淀池内停留相当长的时间,使水中的亚铁离子被溶解氧全部氧化的三价铁,并絮凝生成沉淀物。

2、天然锰砂接触氧化除铁原理

在地下水除铁过程中,天然锰砂滤料对亚铁离子具有强烈的催化作用,它能大大加快亚铁离子的氧化反应速度。将曝气后的含铁地下水经天然锰砂滤池过滤,水中的亚铁离子的氧化反应能迅速地在滤层中完成,并同时将铁质截留在滤层中得以除铁。其发生化学反应过程如下:

4MnO2+3O2=2Mn2O7

Mn2O7+6Fe2++3H2O=2MnO3+6Fe3++60H-

Fe3++30H-=Fe(OH)3↓

3、天然锰砂接触氧化除铁优点

天然锰砂接触氧化除铁不要求亚铁离子在过滤前进行氧化反应沉淀,这就使处理系统大为简化。由于天然锰砂能在水的PH不低于6.0的条件下顺利的除铁。因而曝气的目的,只是向水中溶氧,而不需散除CO以提高PH值。这样,曝气装置也可大大简化。曝气后的含铁地下水,经天然锰砂滤池过滤除铁,从而完成除铁过程。

在天然锰砂接触氧化除铁系统中,水的总停留时间缩短为5～3分钟,大大地降低了除铁设备的投资。

三、经济效益及社会效益

锅炉房增加原水除铁装置后,处理后的水含铁≤0.3毫克/升,将减少锅炉Fe2+腐蚀的几率,保障锅炉稳定可靠运行。机泵、管线也将大大减少Fe2+腐蚀的可能性,减少维修成本,延长设备的使用寿命。

锅炉房软化水系统使用的树脂大约8000元/吨, 对于拥有四台6吨/小时蒸汽锅炉的锅炉房,更换一次至少需要6吨树脂。增加原水除铁装置后,延长树脂使用寿命,此项每年节省人民币约4.8万元。

参考文献

[1] 郭传顺,肖永胜.工业锅炉运行与安全技术,第一版,哈尔滨工程大学出版社,1998

[2] 郭传顺,肖永胜.低压锅炉水处理技术,第一版,哈尔滨工程大学出版社,1998