新型高梯度磁过滤器在热网疏水回收中的应用

知识点：疏水收集器

热电厂采暖的热媒蒸汽经换热冷却后为凝结水，凝结水中含有大量的铁离子致使凝结水不能直接回收，但蒸汽-凝结水含有很高的热焓，从节约资源、提高凝结水资源重复再利用价值、综合降低发电成本角度出发，需将疏水进行全部回收作为机组补给水。

热网疏水中铁腐蚀产物 的 危害

1、铁离子的来源

（1）氧腐蚀

凝结水中氧腐蚀的形式都是氧去极化腐蚀，其腐蚀产物是铁的氧化物，其反应方程式如下。

阳极反应:Fe→Fe²⁺+2e

阴极反应:O₂₊+2H₂O+4e→4OH^-  

以上反应的产物Fe ²⁺在水中会与其他相关物质进一步进行反应，其过程为：

Fe ²⁺+OH→Fe(OH)₂  

4Fe(OH)₂+2H₂0+0₂→4Fe(OH)₃  

Fe(OH)₂+2Fe(OH)₃→Fe₃O₄+4H₂O 

                             

氧腐蚀的影响因素很多，影响冷凝水氧腐蚀的因素主要有：pH值、溶解氧浓度、水流速、温度等，当pH低，溶解氧浓度高，水流速快和温度高，腐蚀速度都会加快。

（2）间断供汽方式

由于供热过程蒸汽是间断性的，当不用汽的时候，管道放空，空气中的氧气进入管线发生表面的氧腐蚀；当管道再次使用时，表面氧化腐蚀产物脱落，这是回水铁离子浓度偏高的重要原因。

2、铁离子的存在对锅炉运行的危害

未经处理的凝结水作为锅炉补充水，水中所含大量铁离子会在锅炉传热面发生二次结垢及垢下腐蚀，造成危害。

●浪费燃料，降低出力：锅炉结垢后将严重影响受热面传热，降低热效率，降低蒸汽出力，增加燃料消耗。

●易引起事故，影响安全运行：受热面结垢后，金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给炉水，致使金属壁温急剧升高，当温度超过了金属所能承受的允许温度时，金属强度显著降低，从而导致金属过热变形，严重时将造成鼓包、裂缝，甚至爆管等事故。

●堵塞管道，破坏水循环：如果水管内结垢，就会减小流通截面积，增大水的流动阻力，破坏正常的水循环，严重时还会完全堵塞管道，或造成爆管事故。

●引起垢下腐蚀，缩短锅炉寿命：锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。一旦受热面结垢，就极难清除，严重时只好采用挖补、割换管子等修理措施，不但费用大，而且还会使受热面受到严重损伤，大大缩短锅炉的使用寿命。

另外，锅炉结垢后，将增加清洗和维修的时间、费用及工作量等，影响生产，减小锅炉的有效利用率，降低经济性。

为破解这一难题，隆基潜心研究，锐意探索，推出高梯度磁过滤器。

高梯度磁过滤器结构及特点

高梯度磁过滤器是借助于励磁线圈中直流电流产生的定向磁场，磁化充填层中的专用高聚磁不锈钢软磁基体，再通过磁化基体对水中磁性物质颗粒的磁力吸引，将杂质吸着在基体表面，达到水的净化。

CAD型高梯度磁过滤器可分为主机和控制柜两部分，主体部分包括磁系、压力容器罐体、冷却系统等部分构成。

1、高梯度磁过滤器主体

总体结构由外磁场、内磁极及走水罐体组成。其外磁场是由上轭、内筒、下轭、励磁线圈绕组及导磁筒等构成磁系。在上下轭板间与其焊成一体的内筒的外侧，按最佳散热条件绕成励磁线圈，导磁筒套在线圈的最外侧。

本设计方法将磁力线最大限度地集中在过滤器的中间罐体部分。而内磁极采用了复合基体，磁力提高千万倍,不仅能最大限度地除去液体中铁磁性的微粒，还可有效地除去顺磁性颗粒，甚至对于磁化率很低的水合氧化铁亦有一定量的去除。

2、高梯度磁过滤器的特点

高梯度磁过滤器不用更换滤芯，由于高梯度磁过滤器滤芯为专用的高聚磁不锈钢材质制造而成，更加耐腐蚀、耐磨损；高梯度磁过滤器反洗采用气水结合脉冲式擦洗方式，反洗效果好，滤芯使用寿命在10 年以上。

高梯度磁过滤器滤芯采用居里点为618°C的专用软磁材料制备而成,可处理180°C的高温凝结水。

高梯度磁过滤器可去除0.03μm~150μm的金属腐蚀产物，磁过滤器可产生20000Gs的磁场和1000Gs/μm的磁场梯度。

自动化程度高，实现了全自动集控操作。

应用领域

1、高梯度磁过滤器在蒸汽锅炉中的应用

蒸汽锅炉作为热能转化设备，在运行过程中，需要煤或燃油、天然气为动力，在蒸汽锅炉的运行中, 大量的蒸汽冷凝后，含有很高的热能，将高温凝结水回收利用，将能够拉动企业的节水、节能和减排水量。

在很多工厂企业（食品、烟草、造纸、冶金等），回收的凝结水含铁量偏高，超过国家锅炉给水标准要求，需要经过高梯度磁过滤器进行除铁过滤才能有效的回收。

高梯度磁过滤器可去除凝结水中0.03μm~150μm的金属腐蚀产物，除铁效率高，岀水铁含量在5μg/L以下。

2、高梯度磁过滤器在电力行业的应用

在火力发电行业，电厂凝结水、疏水、生产回水系统对水质要求很高，凝结水温度在100°C~155°C，铁含量较高。

为去除凝结水中铁的腐蚀产物，电厂安装高梯度磁过滤器对凝结水进行除铁过滤回收。工艺流程为:供热返回的凝结水汇集到储水箱，然后经过水泵以恒压由上至下经过高梯度磁过滤器，处理后的净水通过水泵打入锅炉给水系统的除氧器。

凝结水通过新型高梯度磁过滤器处理后，岀水含铁量符合国家规定的水质标准，减少了锅炉的补给水量，同时,由于凝结水的温度高，进入锅炉以后又减少了燃料损失。

应用实例

华电国际十里泉电厂

为去除热网疏水中铁的腐蚀产物，华电国际十里泉电厂安装了沈阳隆基电磁科技股份有限公司生产的高梯度磁过滤器。

凝结水通过新型高梯度磁过滤器处理后，含铁量降至8μg/L～15μg/L（下表），达到锅炉给水水质标准要求，减少了锅炉的补给水量。同时，由于凝结水的温度高，进入锅炉以后又减少了燃料损失。

设备运行期间的检测报告

华电国际邹县发电厂 2011年 1# ；2#机组

运行压力：2.5MPa；运行温度：90℃~135℃；处理水量：350t/h

运行数据

国电大同第二发电厂2×660MW超临界空冷机组9#、10#机组

运行压力：2.5MPa运行温度：80℃~120℃；处理水量：300t/h

 

运行数据

经济效益分析

1、节约的水费

在换热首站换热器内进行换热后的凝结水，通过凝结泵返送回来。在供暖初期凝结水回来后含铁量远远超过锅炉给水水质标准，不能进入锅炉利用。

凝结水管道上加装了高梯度磁过滤器后，疏水含铁量降至15μg/L下，可以直接进入除氧器。

每小时回收150℃的凝结水200吨，节约了新鲜水资源200吨/小时，一个供暖季4个月节约水4×30×24×200=576000吨。以每吨除盐水的生产成本为5元/吨计算，即每年节约用水费用为576000×5=288万元。

2、节约的燃煤费

回水温度150℃ ，可减少常温水由20℃升温至150℃的热耗。

按公式计算：Q=CM△t，其中(C水=4．2×103 J/(kg·℃)；△t =130℃ ；M=576000吨)。每小时减少的热量为Q=4.2×10³ J/(kg·℃)×130℃×576000000kg=3.14496×l0¹¹KJ，以5500大卡标准煤计算，折合用煤量13615吨，以秦皇岛5500大卡标准煤价格680元/吨计算，每年所耗煤炭价格为13615×680元/吨=925.8万元。

（注：上述计算未考虑加热过程中所耗费费用及传热因数）

3、回收热网疏水总价值

从以上技术经济分析可知每个冬季采暖期间回收的热网凝结水的总价值之和为288+925.8=1213.8万元。

4、疏水回收改造费用

高梯度磁过滤器占地面积小、结构紧凑，在原有1#机组厂房内部零米处安装，没有增加厂房建设费用。此次改造只是对疏水管路进行了调整，管道、阀门等费用为20万元左右，此次施工费用约25万元。

5、高梯度磁过滤器的运行费用

高梯度磁过滤器没有日常的维护费用，电厂只需支付磁过滤运行时所需的电费。CAD-800型高梯度磁过滤器的功率为47KW，供暖期为4个月，在供暖期间的耗电量总计135360KW.h，按照0.6元/KW.h计算，供暖期所用电费仅为8万元。高梯度磁过滤器处理1吨水的费用仅为0.13元。

应用前景

高梯度磁过滤器在污水处理领域也存在着广阔的应用空间，在一般的工业废水中含有许多金属悬浮体及油类污染物，对于尺寸为微米级的磁性和顺磁性物质污染物，我们都可以采用高梯度磁分离的技术。

钢铁工业排岀的废水中含有大量的微米级别的铁的氧化物颗粒。这种废水最好的利用是去除污染物后循环使用，高梯度磁过滤器使这种回收方式成为了可能。

城市废水中含有大量的非磁性污染物，假如采用磁性施加粒子和适当的化学处理，就能排出水中的苛利芳菌、颜色粒子和各种重金属悬浮物。

结论

●高梯度磁过滤器可自动运行，具有适应性强，耐高温、结构经凑、系统简单、操作方便和效果显著的特点, 对环境也无污染,对保证各机凝水质量、降低费用意义重大。

●热网疏水经高梯度磁过滤器处理后，用作除氧器进水，经济效益可观，投资回收期短，具有较好的环境效益，符合国家的节能减排政策。

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范