鍋爐給水除氧技術(shù)的應(yīng)用

1、鍋爐給水除氧技術(shù)的應(yīng)用鍋爐給水處理工藝過程中，除氧是一個(gè)非常關(guān)鍵一個(gè)環(huán)節(jié)。氧是給水系統(tǒng)和鍋爐主要腐蝕性物質(zhì)，給水中氧應(yīng)當(dāng)迅速到清除，否則它會(huì)腐蝕鍋爐給水系統(tǒng)和部件， ，腐蝕產(chǎn)物氧化鐵會(huì)進(jìn)入鍋內(nèi)，沉積或附著鍋爐管壁和受熱面上，形成難容而傳熱不良鐵垢，腐蝕會(huì)造成管道內(nèi)壁出現(xiàn)點(diǎn)坑，阻力系數(shù)增大。管道腐蝕嚴(yán)重時(shí)，會(huì)發(fā)生管道爆炸事故。國(guó)家規(guī)定蒸發(fā)量大于等于 2 噸每小時(shí)蒸汽鍋爐和水溫大于等于 95 熱水鍋爐都必需除氧。多年來眾多鍋爐給水處理工作者一直都探求既高效又經(jīng)濟(jì)除氧方法。本文介紹鍋爐給水幾種主要除氧主要方法，并結(jié)合近幾年這些方法基礎(chǔ)上作調(diào)整和改進(jìn)，對(duì)這幾種方法作分析和總結(jié)，供鍋爐給水處理工作者參考

2、。1 除氧途徑分析1.1 物理方法亨利定律可知，任何氣體同時(shí)存水面上，則氣體溶解度自己分壓力成正比，氣體溶解度僅本身分壓力有關(guān)。一定壓力下，水溫升高，水蒸汽分壓力增大，而空氣和氧氣分壓力越來越小。 100時(shí)，氧氣分壓力降低到零，水中溶解氧也降低到零。當(dāng)水面上壓力小于大氣壓力時(shí)，氧氣溶解度較低水溫時(shí)也可達(dá)到零。 這樣，水溫升高， 減小其中氧溶解度，就可使水中氧氣逸出。另外，水面上空間氧氣分子被排出，1或轉(zhuǎn)變成其它氣體，氧分壓力為零，水中氧氣就不斷逸出。采用物理方法除氧，是利用物理方法將水中氧氣析出，常用有熱力除氧法、真空除氧法和解析除氧法等。1.2 化學(xué)方法采用化學(xué)方法除氧 ，主利用化學(xué)反應(yīng)來水

3、中含有氧氣，使水中溶解氧進(jìn)入鍋爐前就轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定金屬或其它藥劑化合物，將其消除，常用有藥劑除氧法和鋼屑除氧法等。1.3 電化學(xué)方法鍋爐給水除氧 ，除可以采用化學(xué)方法和物理方法之外，還可以采用電化學(xué)方法。電化學(xué)除氧，是應(yīng)用電化學(xué)保護(hù)原理，使一種易氧化金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕，讓水中氧被消耗掉而去除。此法與上述除氧方法比較，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作使用方便，運(yùn)行費(fèi)用低，可廣泛應(yīng)用于低壓鍋爐及熱水鍋爐給水除氧。電化學(xué)除氧法目前尚無成熟經(jīng)驗(yàn)，但試制使用情況看，其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性比較明顯。2 除氧方法比較和分析2.1 熱力除氧熱力除氧一般有大氣式熱力除氧和噴射式熱力除氧。其原理是將鍋爐給水加熱至沸點(diǎn)，使氧溶解度減小，水中氧不斷

4、逸出，再將水面上產(chǎn)生氧氣連同水蒸汽一道排除，還能除掉水中各種氣體（包括游離態(tài) CO2，N2 ），如用銨鈉離子交換法處理過水， 加熱后 3 也能。除氧后水不會(huì)增加含鹽量，2會(huì)增加其他氣體溶解量，操作控制相對(duì)容易，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠，是目前應(yīng)用最多一種除氧方法。保證熱力除氧器具有可靠效果，設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)滿足足下列條件:a .增加水與蒸汽接觸面積，水流分配要均勻。 b .保證氧氣水中溶解壓力與水面上它分壓力之間有壓力差。c.保證使水被加熱到除氧器工作壓力下沸騰溫度，一般采用104。熱力除氧技術(shù)是一種普遍采用成熟技術(shù)，但實(shí)際應(yīng)用中還存著一些問題: 首先經(jīng)熱力除氧以后軟水水溫較高，容易達(dá)到鍋爐給水泵汽化溫度

5、，致使給水輸送過程中容易被汽化；當(dāng)熱負(fù)荷變動(dòng)頻繁，管理跟不上，除氧水溫104時(shí)，使除氧效果不好。其次，這種除氧方法要求設(shè)備高位布置，增加了基建投資，設(shè)計(jì)、安裝、操作都不方便。，達(dá)到給水泵中軟化水汽化目，這種除氧方法一般要求除氧器高位配置，使用過程中會(huì)產(chǎn)生很大噪音和震動(dòng)，帶來不便。第三，使鍋爐房自耗汽量增大，減少了有效外供汽。第四，對(duì)與小型快裝鍋爐和要求低溫除氧場(chǎng)合，熱力除氧有一定局限性，純熱水鍋爐房能采用。采取熱力除氧鍋爐，裝新鍋爐時(shí)，將大氣熱力除氣器裝面，而將除氧后高溫軟化水輸送管道軟水箱，使其與軟水箱中水進(jìn)行熱交換，而后流至鍋爐給水泵，經(jīng)省煤器進(jìn)入鍋爐。這樣改進(jìn)首先可以減少鍋爐房振動(dòng)和噪音

6、，改善了鍋爐3房工作環(huán)境，還降低了鍋爐房工程造價(jià)。其次，軟水箱中熱交換，軟水箱中水溫提高了，熱量沒有浪費(fèi)，同時(shí)也相當(dāng)于除氧器進(jìn)水溫度，除氧器將進(jìn)水加熱到飽和溫度時(shí)間也縮短了，有利于達(dá)到預(yù)期除氧效果。2.2 真空除氧這是一種中溫除氧技術(shù)，一般3060溫度下進(jìn)行?？蓪?shí)現(xiàn)水面低溫狀態(tài)下除氧60或常溫)，對(duì)熱力鍋爐和負(fù)荷波動(dòng)大而熱力除氧效果不佳蒸汽鍋爐，均可用真空除氧而獲滿意除氧效果。相熱力除氧技術(shù)來說，它加熱條件有所改善，鍋爐房自耗汽量減少，但熱力除氧大部分缺點(diǎn)仍存，真空除氧高位布置，對(duì)運(yùn)行管理噴射泵、加壓泵等關(guān)鍵設(shè)備要求比熱力除氧更高。低位布置也需要一定高度差，對(duì)噴射泵、加壓泵等關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行管理要

7、求也很高。另外還增加了換熱設(shè)備和循環(huán)水箱。真空除氧能利用低品位余熱，可用射流加熱器加熱軟化水 ；又能分級(jí)及低位安裝，除氧可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，適用范圍廣。我國(guó)節(jié)能工作大力開展以來，工業(yè)鍋爐房用此法除氧日漸增多。2.3 化學(xué)除氧( 1)鋼屑除氧， 水鋼屑過濾器， 鋼屑被氧化， 而水中溶解氧被。有獨(dú)立式和附設(shè)式兩種。此法水溫要求大于70%，以80 9 0溫度效果最好。溫度20 30除氧效果最差。4使用鋼屑要求壓緊，越緊越好，水中含氧量越大，要求流速降低，鋼屑除氧自應(yīng)來改進(jìn)和提高不大，除氧效果太可靠，一般用對(duì)給水品質(zhì)要求不高小型鍋爐房，作為熱力網(wǎng)補(bǔ)給水，以及高壓鍋爐熱力除氧后補(bǔ)充除氧，一般僅作輔

8、助措施。( 2) 亞硫酸鈉除氧，這是一種爐內(nèi)加藥除氧法。給水系統(tǒng)中氧使鍋爐主要腐蝕性物質(zhì)，要求迅速將氧從給水中去除 ， 一 般 使 用 亞 硫 酸 鈉 作 為 除 氧 劑 ， 2Na2SO3+O2 2Na2SO4，通常要求加藥量比理論值大。溫度愈高，反應(yīng)時(shí)間愈短，除氧效果愈好。當(dāng)爐水pH=6 時(shí)，效果最好，若pH增加則除氧效果下降。加入銅、鈷、錳、錫等作催化劑，可提高除氧效果。該方法亞硫酸鈉價(jià)廉故而投資低，安全，操作也較為簡(jiǎn)單。但此法加藥量不易控制，除氧效果不可靠，無法保證達(dá)標(biāo)。另外還會(huì)增加鍋爐水含鹽量，導(dǎo)致排污量增大、熱量浪費(fèi)，是不經(jīng)濟(jì)。該方法一般用小型鍋爐房和一些對(duì)水質(zhì)要求較高熱力系統(tǒng)中作

9、為輔助除氧方式。( 3)聯(lián)氨(肼 )除氧， 目前此法多用作熱力除氧后輔助措施，以達(dá)到徹底清除水中殘留氧，而不增加爐水含鹽量。當(dāng)壓力大于6.3Mpa 時(shí)，亞硫酸鈉主要分解成腐蝕性很強(qiáng)二氧化硫和硫化氫，對(duì)高壓鍋爐，多采用聯(lián)氨，聯(lián)氨與氧反應(yīng)生成氮和水，有利于阻礙腐蝕進(jìn)一步發(fā)展。因聯(lián)氨有毒，容易揮發(fā)，不能用于飲用水鍋爐和生活用水鍋爐除氧。許多鍋爐5廠正限制或不再使用。2.4 解析除氧解析除氧時(shí)近年來興起一種比較先進(jìn)技術(shù)，其工作原理解是將不含氧氣體與要除氧給水強(qiáng)烈混合接觸 ， 使融解水中氧解析至氣體中去，如此循環(huán)而使給水達(dá)到脫氧目。解吸除氧有以下特點(diǎn)： 1.待除氧水不需要預(yù)熱處理，不增加鍋爐房自耗汽；

10、2.解吸除氧設(shè)備占少，金屬耗量小，減少基建投資； 3.除氧效果好。正常情況下，除氧后殘余含氧量可降到 0.05mg/L ；4.解吸除氧缺點(diǎn)是裝置調(diào)整復(fù)雜，管道系統(tǒng)及除氧水箱應(yīng)密封?，F(xiàn)解析除氧方法一般采用新型解析除氧器，用加熱器代替了原來鍋爐煙氣加熱，并采用活性炭加催化劑作為還原劑，大大減少設(shè)備占面積，解析內(nèi)部增加隔板控制水流，并加小孔和孔管，使水中含氧氣體充分逸出，達(dá)到很好除氧效果。解吸除氧設(shè)備小，制造容易，耗鋼材，投資低，操作方便，運(yùn)行可靠，不用化學(xué)藥品，減少了環(huán)境污染，可低溫下除氧，除氧效果好。目前國(guó)內(nèi)熱水鍋爐和單層布置工業(yè)鍋爐內(nèi)已廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是只能水中氧氣而不能其他不凝氣體，水中二氧

11、化碳含量有所增加；水箱水面不能密封，使除氧后水與空氣接觸影響除氧效果。早 20 世紀(jì) 60 年代，國(guó)內(nèi)外許多鍋爐房曾廣泛采用了此種技術(shù)，但當(dāng)時(shí)反應(yīng)器是設(shè)置煙道里，不能適應(yīng)熱負(fù)荷變6化。，該技術(shù)使用一度受到限制。到20 世紀(jì) 90 年代，研制出了一種集中設(shè)置電加熱反應(yīng)器第二代解吸除氧器，使這項(xiàng)技術(shù)又有了長(zhǎng)足發(fā)展。特別是清華大學(xué)和機(jī)電部設(shè)計(jì)研究院等單位研制新型解吸除氧器，克服了原來不足和缺點(diǎn)，將加熱爐與反應(yīng)器分開，加熱爐加熱從解吸除氧器出來氣體，加熱后氣體經(jīng)反應(yīng)器時(shí)脫氧，使待脫氧水中含氧氣體能充分解吸出來，保證了運(yùn)行可靠性和除氧效果。且體積和耗電量都比原來設(shè)備小。采用新型解吸式系統(tǒng)，省去了除氧水箱

12、，解決了原先水箱密封問題。多家鍋爐房運(yùn)行證明，解吸除氧器操作簡(jiǎn)單，投資低，運(yùn)行可靠，效果較好。但同時(shí)存著影響除氧因素較多，只能除氧氣，不能除其它氣體問題。3.5 樹脂除氧當(dāng)水樹脂層后，把水溶解氧由零價(jià)還原成負(fù)二價(jià)，形成氧化物 (氧化銅 )，樹脂失效后可用肼還原， Cu2+ 被樹脂上交換基因吸收。使用中應(yīng)注意出水中含有微量肼，不能做生活飲用水。 除氧水箱應(yīng)與空氣隔絕， 同時(shí)要設(shè)兩個(gè)除氧罐，才能保證連續(xù)供應(yīng)脫氧水。由電子工業(yè)部十二研究所研制 Y-12 型氧化還原樹脂除氧器系列專利產(chǎn)品， 清華大學(xué)、北京第三機(jī)床廠熱水鍋爐中應(yīng)用，獲給水殘余氧0.06 0.02 mg/L優(yōu)良除氧效果。目前已小型熱水鍋爐中推廣使用。使用該法