中低压蒸汽锅炉给水可以用自来水替代除盐水或软化水吗？
关键词：锅炉水处理 替代软化水 替换除盐水 锅炉结垢 锅炉腐蚀 降本增效
摘要：锅炉用户使用市政自来水+多效能BF防腐阻垢剂替代软化水或除盐水+阻垢+除氧+调PH值操作，不仅能大幅节省水资源、工业盐、电力、人力，消耗材料，实现节能减排，降本增效，防止地下水资源被污染，保护环境；还能有效解决有效防止锅炉水系统的腐蚀、结垢、失水量大、运行成本高等老大难问题。
锅炉系统结垢，水垢由于导热速率低，是碳钢的几十分之一，会导致锅炉换热效率降低，出力下降，排烟温度上升。炉管受热面结垢，严重的还会导致炉管强度下降，局部过温蠕胀，甚至发生爆管，影响锅炉系统设备安全生产运行。
锅炉用户为了避免锅炉系统结垢，必须对锅炉系统补给水水质进行软化处理，软化过程通常又分为炉外处理和炉内处理。当前，我国工业锅炉的给水基本上都是采用工业盐钠离子交换树脂软化水，或者使用反渗透除盐水作为系统补水的炉外软化处理。
锅炉用户系统水处理工作除防垢外，还需要做到整体供热系统防腐蚀，锅炉系统存在的氧腐蚀、CO2引起酸性腐蚀和垢下腐蚀三种情况。
中低压蒸汽锅炉用户使用软化水或除盐水经常出现工业盐污染地下水、系统设备或管网氧腐蚀和酸性腐蚀、节能减排社会效益差、停炉防腐保护差、设备运行管理差、系统运行成本高严重7个常见问题。
1、中低压蒸汽锅炉用户使用软化水常见问题——工业盐污染地下水
中低压蒸汽锅炉用户使用工业盐钠离子交换树脂生产软化水具有操作简单、出水水质稳定、维护方便、设备投资少等优点而被广泛运用在水处理过程中。但是软化水设备钠离子交换树脂失效后，就需要用工业盐进行再生，工业盐再生剂耗量大，再生工业盐废液排放会污染地下水，提高地下水含盐量。
▲钠离子交换树脂每生产1吨软化水就有2公斤左右的工业食盐被排放到地下
中低压蒸汽锅炉用户使用工业盐钠离子树脂交换软化水设备，每制取1吨软化水，就有2公斤左右的工业食盐被排放到地下，长此以往，使用工业盐钠离子交换树脂软化设备会大面积导致地下水含盐量上升，造成地下水永久性盐污染。
工业盐再生剂对地下水和地表水形成无法治理的不可逆转的永久性盐污染，仅北方规模以上大城市的供热，每年向地下排放5000多万吨食盐，人们饮用含盐量高企地下水是导致高血压、心脏病频发的诱因，盐污染危害让人触目惊心！
2、中低压蒸汽锅炉用户使用软化水或除盐水常见问题——系统设备或管网酸性腐蚀
⑴反渗透除盐水或脱盐水由于除掉了水中阴阳离子，不含钙镁硬度成分，反渗透除盐水或脱盐水具有不会在锅炉系统内生成钙镁水垢的优点。近年来，由于我国工业制造深入发展，反渗透除盐水或脱盐水设备造价和消材使用维护成本不断降低，已有数量相当可观的中低压蒸汽锅炉用户使用反渗透除盐水或脱盐水。
▲反渗透除盐水非常纯净缓冲性很差，通常PH值偏低呈酸性而具有腐蚀性
由于反渗透除盐水或脱盐水由于除掉了水中阴阳离子，使得除盐水或脱盐水非常纯净而缓冲性很差，溶解进入少量CO2就会造成系统水PH值低偏酸性，腐蚀系统设备或管网。有实验表明，1升除盐水或脱盐水中加入1毫克CO2，除盐水或脱盐水的PH值就从7直降到5.5，PH值低偏导致系统设备或管网酸性腐蚀。
⑵中低压蒸汽锅炉用户使用工业盐钠离子树脂交换软化水，钠离子交换软化水只交换了水中阳离子，除去了水中的钙镁硬度，而没有去除碳酸根、碳酸氢根HCO₃⁻，碳酸根、碳酸氢根受热分解成CO2，会导致锅炉及蒸汽及冷凝水系统设备发生CO2腐蚀，腐蚀后又放出CO2，CO2是循环腐蚀之源。
3、中低压蒸汽锅炉用户使用软化水或除盐水常见问题——节能减排社会效益差
传统钠离子交换树脂工艺生产1吨软化水的水耗主要包括0.03-0.06吨的再生废水和一定量的反冲洗水，具体量取决于所采用的软化水处理工艺和设备的工作状况。
反渗透除盐水生产所需排放比树脂软化水更多，生产1吨除盐水所需的水耗取决于多个因素，包括原水水质、出水要求、设备效率、系统设计等。一般情况1吨水产0.6吨脱盐水，一级反渗透产水率为30%，浓缩废水量70%，对于串级过滤最高产水率内能达到70%。
4、中低压蒸汽锅炉用户使用软化水或除盐水常见问题——停炉防腐保护差
中低压蒸汽锅炉用户使用软化水或除盐水没有停用缓蚀保护作用。中低压蒸汽锅炉用户在停炉停运停暖状态中腐蚀速率是运行中的数十倍，系统中沉积物下面的金属表面上，水含氧量相对较低，这就使金属表面产生了电化学不均匀性。溶解氧浓度大的地方，电极电位高而成为阴极，溶解氧浓度小的地方，电极电位较低而成为阳极，在这里金属便遭到腐蚀。当沉积物中含有易溶性盐类时，这些盐类溶解在金属表面的水膜中，使水膜中的含盐量增加，由于易溶性盐类溶液的高导电性，从而导致了加速溶解氧腐蚀的作用。停用腐蚀的主要危险还在于它将加剧设备运行时的金属腐蚀过程，这是因为停用设备的腐蚀，使金属表面产生腐蚀沉积物，由于腐蚀产物的存在以及由此而造成的金属表面的粗糙状态，成了运行中垢下腐蚀加剧的促进因素。
▲典型锅炉管道腐蚀产物氧化铁垢及垢下腐蚀坑和坑蚀穿孔，看到穿孔了吗？
5、中低压蒸汽锅炉用户使用软化水或除盐水常见问题——设备运行管理差
供热企业供暖系统使用软化水生产设备或除盐水生产设备管理也是一个技术活，设备运行管理水平影响生产的水质。例如，软化水生产设备反洗不到位，会造成炉水中氯离子指标高。除盐水反渗透膜阻垢剂效能不佳或者与原水水质不匹配，会造成产水效率下降，缩短反渗透膜使用寿命，增加浓水排放量。
前几年，去一个用户企业，锅炉设备管理者分享了一个自己的实践经验，用户企业供暖蒸汽锅炉使用软化水作为补水，软化水生产设备的工业盐水罐没有搅拌器，一直是保持水罐中有1/4-1/3容量的未溶解的工业盐，每年例行停机停炉后检修发现2台锅炉都有严重结垢现象。后来一个偶然机会，调换了有搅拌器的工业盐水罐，此后每年锅炉例行检修再也没有出现严重结垢情况。该锅炉设备管理者事后分析了原因，一直以为保持工业盐水罐中有1/4-1/3未溶解盐的水是饱和溶液，其实不然，在没有搅拌器搅拌情况下，这种自然溶解的氯化钠溶液的浓度是分层的，也是不完全饱和的。浓度分层的不完全饱和盐溶液对软化水钙镁硬度置换效率肯定存在影响，这就是每年检修发现蒸汽锅炉结垢的原因。
6、中低压蒸汽锅炉用户使用软化水或除盐水常见问题——系统运行成本高
中低压蒸汽锅炉用户无论使用软化水还是除盐水，其水耗、电耗、药剂消耗成本，材料成本（例如一个使用寿命2年的大型RO反渗透膜价格千元左右）、维修管理人工成本等是中低压蒸汽锅炉用户基本固定成本支出，耗费不低。
各位同仁，各位同学，您单位中低压蒸汽锅炉使用的是软化水还是除盐水，吨水生产成本是多少费用？锅炉系统结垢、腐蚀、穿孔、泄漏等一直是中低压蒸汽锅炉用户老大难问题，您单位又是如何解决的？关于锅炉腐蚀结垢爆管、蒸汽系统腐蚀、锅炉给水、炉水、蒸汽冷凝回水调节PH值、炉水发红、蒸汽冷凝水有硬度、蒸汽冷凝水铁超标、锅炉结垢不停炉不停工在线除垢技术、凝汽器结垢不停机不停工不停车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，就解决锅炉各种实际问题相互学习。中低压蒸汽锅炉给水可以用自来水替代除盐水或软化水吗？
二、中低压蒸汽锅炉用户使用自来水替代软化水或除盐水解决六个常见问题
辽宁某新材料公司2021年8月新购4t/h的天然气蒸汽锅炉1台，原水为当地市政自来水，补水为工业盐树脂软化水，无除氧器，间歇式运行，平均每天供热9小时停炉15小时、每天产汽量27吨左右。锅炉运行3个月后，发现蒸汽冷凝水系统腐蚀，高温蒸汽冷凝水颜色发红铁超标，凝水就地排放没有回用到锅炉，锅炉补水投加网购阻垢剂，锅炉热效率差出力下降，排烟温度高，排污量大。
2021年12月，4t/h的天然气蒸汽锅炉配套的工业盐树脂软化水生产装置冻坏，锅炉补水直接使用自来水，加大网购阻垢剂投入剂量处理。
2022年1月，运行不到半年的新锅炉发生爆管停炉停产，锅炉厂家维修技术人员到厂检修，发现是炉管结垢，引起炉管干烧过热，炉管强度下降产生蠕变，导致锅炉爆管停产，由于不是设备质量问题，本次锅炉换管维修相关费用及停产损失由锅炉用户自己承担。
▲锅炉结垢热效率低出力下降，炉管结垢干烧过热蠕胀强度下降爆管停炉停产
锅炉厂家维修技术人员建议，维修好软化水生产设备，提高锅炉给水水质，定期清理锅炉内胆，用除垢粉进温水，浸泡 24小时清洗锅炉。锅炉用户张总听同行朋友推荐联系到笔者，在了解完公司锅炉系统设备用热实际工况和经济及环境条件后，笔者给出了一个书面解决方案，既分析了造成锅炉结垢爆管，高温蒸汽冷凝水发红的原因，又提出了节能减排，降本增效的低成本低代价彻底解决公司锅炉系统设备问题的方法。
1、问题分析
⑴蒸汽冷凝水系统腐蚀，高温蒸汽冷凝水发红铁超标不能回用到锅炉
高温蒸汽冷凝水直接回用锅炉，不仅能够提升补水温度，提高锅水浓缩倍率，改善锅炉工况，还可以节能减排，节约水资源，保护环境。
颜色发红铁超标的高温蒸汽冷凝水不处理直接回用锅炉，凝水中铁离子会附着在锅炉受热面上结氧化铁垢和发生垢下腐蚀，即点蚀或坑蚀，腐蚀坑随时间延长不断加深，迟早会发生穿孔泄漏甚至爆管事故。
由于锅炉无除氧器或除氧措施，蒸汽冷凝水系统存在氧腐蚀，又由于高温蒸汽冷凝水接近蒸馏水，非常纯净缓冲性差，蒸汽冷凝水开式回收，有一点CO2溶解进入，就会导致蒸汽冷凝水PH值从7下降到5.5呈酸性，PH值同为5.5的CO2酸性水比稀盐酸的对碳钢的腐蚀性还要快。蒸汽冷凝水系统设备和管道在氧腐蚀和酸性腐蚀双重作用下，就会发生高温蒸汽冷凝水颜色发红铁超标。
⑵锅炉结垢
东北地区市政自来水水质还好，不同于西北高硬高碱区域的，锅炉严重结垢，说明网购阻垢剂效能低，阻垢面窄，阻垢率低，无螯合清除系统老垢效能，无停炉防腐保护效能。
⑶锅炉排污量大，排烟温度高，锅炉热效率低出力下降
网购阻垢剂效能低，锅炉严重结垢导致排污量大；水垢导热速率低，不仅会导致炉管致过热干烧强度下降，造成炉管蠕胀甚至爆管；还会造成排烟温度高，锅炉热效率低出力下降，燃料能源浪费，锅炉运行成本高企。
⑷锅炉系统存量老垢清洗除垢
网购阻垢剂效能低，无在线螯合清除水垢效能，如果实施停炉酸洗除垢，化学清洗容易造成锅炉系统设备损伤风险，化学酸洗锅炉不仅需要专业资质，还需要工期和清洗成本，经常结垢经常酸洗是不可想象的！
⑸停炉防腐保护
锅炉每天运行9小时，停炉15小时，锅炉这种间歇性运行，且无除氧器或除氧措施，也无停炉防腐保护措施，停炉腐蚀速率是正常运行时的数十倍以上。
2、解决方案
2022年3月，使用了金属防腐科学家、北京化工大学魏刚教授领衔研制的近零排污蒸汽发生技术，即多效能BF防腐除垢剂+BF凝水除铁缓蚀剂，替代网购阻垢剂+工业盐树脂软化水生产装置，取得了优异的效果。
⑴在停用钠离子树脂交换器和无除氧措施的情况下，直接使用市政自来水+多效能BF防腐除垢剂替代网购阻垢剂+工业盐树脂软化水生产装置，不仅解决了锅炉结垢问题，运行了40多天还在线清除了锅炉存量老垢，锅炉炉胆炉管内壁钝化覆膜完整，锅排烟温度下降，炉热效率上升出力恢复。
多效能BF防腐除垢剂10项优势：
①防腐、药剂渗透过水垢和铁锈，在金属表面覆上一层保护膜，从而隔绝氧腐蚀、CO2腐蚀和垢下腐蚀， 缓蚀率≥99％。阻垢 阻垢率≥99％、阻垢范围宽，无磷配方替代磷酸三钠；
②作为湿法停炉保护剂，锅炉及系统设备停用保护缓蚀率≥99％，停炉直接密封锅炉系统设备即可，不需频繁定期检查，启炉和停炉均不需排掉炉水直接操作，长期停炉、频繁启炉停炉、长时间间歇式锅炉运行防腐缓蚀保护都适用；
③作为铁垢分散剂 除锈 分散铁垢；尤其适用于高温蒸汽冷凝水无除铁处理工艺直接回用的锅炉；
④碱性药剂，作为PH值调节剂 提高给水、系统水、炉水PH值，使水系统的pH≥10，即可使铁处在钝化区中，中和CO2弱酸性腐蚀，使腐蚀降到最低.替代碳酸钠、氢氧化钠、氨水。相对于碳酸钠或者是氢氧化钠调节锅炉给水调节ph值的各种不足，近年来，使用碱性水处理药剂——多效能BF防腐除垢剂来调节锅炉给水PH值的用户越来越多了；
⑤溶垢除垢、螯合清除系统老垢，供热水系统发生的腐蚀主要是电化学腐蚀，除掉了水系统的钙镁水垢和氧化铁锈垢，也就是除掉了电化学腐蚀的阴极，从而阻止了电化学腐蚀。系统水中加入药剂，做好排污工作，20～45天时间内完成设备和管网的碱性在线清洗，并覆好保护膜，药剂缓慢温和螯合清除系统老垢，所需时间较长，不会造成短时间垢块大量脱落阻塞管路，替代锅炉系统酸洗保养，实现无损害在线清洗锅炉系统即在线运行不用停炉，做到循环水干净通透，系统设备和管网内壁光滑干净，换热站板式换热器不拆卸、不检修、不清洗保持高热效率状态；
⑥作为消泡剂 提高蒸汽干度，保证蒸汽品质；
⑦生水+ BF防腐除垢剂，热水锅炉代替软化水，除氧操作，保护环境；
⑧生水+BF防腐除垢剂+BF凝水除铁缓蚀剂，代替蒸汽锅炉系统软化装置+除氧设备+除铁设备；
⑨操作方法简便：向补水箱中加入药剂，锅水pH值10.5～12为合格；
⑩对水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸变作用都是非化学计量的，具有阈值效应，加药剂量少，降低锅炉排污率。
中低压蒸汽锅炉用户使用BF防腐除垢剂在运行状态下可达到清除系统存量老垢、分散氧化铁垢除锈、防腐、覆保护膜、防止人为失水的作用，从而达到节能、节水、节盐、延长设备及管网使用寿命5倍以上以及大幅减少设备维修量和成本的目的，可节电、节水，节能，节盐，投入产出比效益高。
⑵使用BF凝水除铁缓蚀剂提高给水、锅水、蒸汽、凝水PH值，在蒸汽系统和凝水系统覆膜防腐，解决了蒸汽和凝水系统酸性腐蚀和氧腐蚀，72小时内铁离子超标的红色高温蒸汽冷凝水除铁达标，颜色恢复正常，凝水直接回用锅炉。
▲72小时内彻底解决蒸汽及冷凝水系统腐蚀，凝水颜色发红铁离子超标问题
BF凝水除铁缓蚀剂7项技术优势
①BF凝水除铁缓蚀剂主要成分为中和剂和成膜剂及其他助剂，具有成膜中和功能，稳定性好，并有合理的汽液相分配比，能迅速的控制蒸汽锅炉全系统整体腐蚀。中和剂起到提高锅炉给水、炉水、蒸汽及凝水PH的作用，中和水中二氧化碳形成的弱酸腐蚀；成膜剂在金属表面形成单分子层的具有憎水作用的保护膜，膜的分子间的空隙比二氧化碳和氧分子的截面小，防止腐蚀气体分子O2、CO2接触金属从而防止了对金属的腐蚀；合理的汽液相分配比可有效的将药剂分配在金属管道中汽液两相中，能很好解决汽液并存两相系统的金属腐蚀，尤其适合间歇性用汽设备保护和防腐。
②BF凝水除铁缓蚀剂是具有挥发性的碱性药剂，药剂加入给水进入锅炉里，受热挥发随蒸汽进入蒸汽系统，药剂经过换热器或用热设备后，随着温度和压力下降，药剂又溶解进蒸汽冷凝水中回用到锅炉，药剂在锅炉系统水—汽—水循环中，将包括换热器或用热设备在内的蒸汽系统都覆膜保护，来彻底解决蒸汽凝水普遍存在的氧腐蚀及弱酸腐蚀，这种缓蚀机理对于解决凝水铁超标，凝水颜色发红，炉水发红，锅炉结氧化铁和垢下腐蚀等问题是标本兼治，不仅使凝水铁达标也彻底保护整个锅炉系统设备及管线，大大延长了设备使用寿命。
③BF凝水除铁缓蚀剂是氨水升级替换产品，有合理的汽液相分配比，稳定性好，整体系统氧腐蚀和弱酸性腐蚀全解决；加氨能提高炉水及蒸汽PH值，能解决弱酸性腐蚀。但是氨易挥发，气相多液相少，用量大，不能解决氧腐蚀，液氨的储存和使用是一个危险源。
④BF凝水除铁缓蚀剂现场使用工况要求简单，对于凝水温度及冷凝水铁超标量没有要求，一些除铁过滤设备对凝水温度及含铁量有要求。BF凝水除铁缓蚀剂不受生产负荷波动的影响有很好的的缓冲性能，无需精确计量，不会影响水质处理的指标性能效果。
⑤覆膜速度快，凝水水质铁离子（全铁指标）72小时内迅速达标，为检验药剂效能试用实验提供了便捷。可完全替代除氧器、除氧剂使用。
⑥BF凝水除铁缓蚀剂使用剂量 小，随着药剂在系统的累积使用量和成本双双减少，没有其他高温冷凝水除铁过滤设备类反洗冲洗的废水排放问题。
⑦BF凝水除铁缓蚀剂相比市场常见高温蒸汽冷凝水除铁设备，不需要巨大固定设备投资，且不需要耗费不菲的滤料更换（使用期限3年左右，总造价20-30%），不仅保护了系统设备及管线，延长锅炉系统使用寿命，而且彻底断绝铁离子来源，让凝水循环回用锅炉安全使用，实现凝水除铁标本兼治。
中低压蒸汽锅炉用户使用BF凝水除铁缓蚀剂不仅解决了蒸汽和冷凝水系统设备及管道腐蚀，保护和延长了锅炉整个系统设备和管网使用寿命，而且高温蒸汽冷凝水除铁达标，颜色恢复，直接回用锅炉，大幅度改善锅炉工况，补水温度上升，每天软化水使用量大幅下降（约等于每天锅炉排污量），锅水浓缩倍率大幅上升，排污量大幅下降，节能减排效益明显。
3、采用多效能BF锅炉防腐阻垢剂+BF凝水除铁缓蚀剂技术后的经济效益估算
辽宁某新材料公司4t/h的天然气蒸汽锅炉，采用多效能BF锅炉防腐阻垢剂+BF凝水除铁缓蚀剂技术替代工业盐树脂软化水生产设备+网购阻垢剂后的经济效益估算。
平均每天产汽量27吨，原水价格为3.5元/吨，软化水温度为15℃，凝水温度为90℃，天然气热值为8400Kcal，天然气价格为3.23元/m³，天然气锅炉效率90％，软化水工业盐每公斤价格为0.7元，污水综合处理费1.4元/吨。网购阻垢剂14元/公斤。
①年节省市政自来水：软化设备产水率80%
360×27吨÷80%=12150吨
自来水费用：12150吨×3.5元/吨=42525元
②年节约软化用盐：回收1吨凝结水可减少盐耗0.55kg
360×27×0.55=5346公斤
软化用盐费用：5346公斤×0.7元/公斤=3742元
③年节约的天然气燃料：
360×27×1000×(90℃-15℃)÷8400÷90％=96428m³
天然气燃料费用：96428m³×3.23元/m³=311464元
④年减少排污污水综合处理费用：12150吨×1.4元/吨=17010元
⑤年节约网购阻垢剂：360×27吨×0.15公斤/吨=1458公斤
网购阻垢剂费用：1458公斤×14元/公斤=20412元
⑥年BF防腐除垢剂+BF凝水除铁缓蚀剂药剂费用：15746元
⑦蒸汽冷凝水直接回收的经济效益：
辽宁某新材料公司年节省自来水资源12150吨；节省工业盐5346公斤；节约的天然气96428m³；节约污水综合处理费17010元元；节约网购阻垢剂20412元；投入BF防腐除垢剂+BF凝水除铁缓蚀剂药剂费15746元。
42525+3742+311464+17010+20412-15746=379407元=38万元
辽宁某新材料公司4t/h的天然气蒸汽锅炉，采用市政自来水投加多效能BF锅炉防腐阻垢剂+BF凝水除铁缓蚀剂技术替代工业盐树脂软化水生产设备+网购阻垢剂，投入药剂费用15746元，解决了蒸汽及冷凝水系统腐蚀，凝水颜色发红，蒸汽冷凝水冷凝水除铁回收利用每后的经济效益为38万元。药剂效益比是1：24以上，1元药剂投入创造24元以上的经济效益。
特别说明
①本次高温蒸汽冷凝水除铁回收利用经济效益估算，不含减少软化水生产装置运行管理费及节电费用，以及由于高温纯净的蒸汽冷凝水回用所增加锅水浓缩倍率，改善锅炉运行工况，以及由此所带来的大幅度减少锅炉排污水量及其热能损失。
②本次高温蒸汽冷凝水除铁回收利用经济效益估算，还不含通过对锅炉给水投加BF凝水除铁缓蚀剂对锅炉水和汽全系统设备及管线进行防腐缓蚀保护后，锅炉系统设备及管线从此不再会被腐蚀，因而不再会有穿孔、泄漏甚至爆管等影响锅炉安全运行生产隐患，并且不含延长锅炉系统设备及管网使用寿命所带来的固定资产折旧的经济效益。
③本次高温蒸汽冷凝水除铁回收利用经济效益为估算，非实时数据，仅作参考之用。
关于中低压蒸汽锅炉给水可以用自来水替代除盐水或软化水，其他彻底解决蒸汽和冷凝水系统腐蚀颜色发红与蒸汽冷凝水铁超标问题解决方案和案例高温蒸汽冷凝水各项指标实际检测数据，欢迎随时交流讨论。
中低压蒸汽锅炉给水可以用自来水替代除盐水或软化水吗？（颜辉）
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