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锅炉给水除氧技术的应用

2011-09-19

  在锅炉给水处理工艺过程中,除氧是一个非常关键的一个环节。氧是给水系统和锅炉的主要腐蚀性物质,给水中的氧应当迅速得到清除,否则它会腐蚀锅炉的给水系统和部件,,腐蚀产物氧化铁会进入锅内,沉积或附着在锅炉管壁和受热面上,形成难容而传热不良的铁垢,而且腐蚀会造成管道内壁出现点坑,阻力系数增大。管道腐蚀严重时,甚至会发生管道爆炸事故。国家规定蒸发量大于等于2吨每小时的蒸汽锅炉和水温大于等于95℃的热水锅炉都必需除氧。多年来众多锅炉给水处理工作者一直都在探求既高效又经济的除氧方法。

  本文介绍锅炉给水几种主要除氧的主要方法,并结合近几年在这些方法基础上作的调整和改进,对这几种方法作分析和总结,供锅炉给水处理工作者参考。

  除氧途径的分析

  1.1 物理方法

  根据亨利定律可知,任何气体同时存在于水面上,则气体的溶解度与其自己的分压力成正比,而且气体的溶解度仅与其本身的分压力有关。在一定压力下,随着水温升高,水蒸汽的分压力增大,而空气和氧气的分压力越来越小。在 100℃时,氧气的分压力降低到零,水中的溶解氧也降低到零。当水面上压力小于大气压力时,氧气的溶解度在较低水温时也可达到零。这样,随着水温的升高,减小其中氧的溶解度,就可使水中氧气逸出。另外,水面上空间氧气分子被排出,或转变成其它气体,从而氧的分压力为零,水中氧气就不断地逸出。采用物理方法除氧,是利用物理的方法将水中的氧气析出,常用的有热力除氧法、真空除氧法和解析除氧法等。

  采用化学方法除氧 ,主要是利用化学反应来除去水中含有的氧气, 使水中的溶解氧在进入锅炉前就转变成稳定的金属或其它药剂的化合物,从而将其消除,常用的有药剂除氧法和钢屑除氧法等。

  1.3 电化学方法

  锅炉给水除氧 ,除可以采用化学方法和物理方法之外,还可以采用电化学方法。电化学除氧,是应用电化学保护的原理,使一种易氧化的金属发生电化学腐蚀,让水中的氧被消耗掉而去除。此法与上述除氧方法比较,设备简单,操作使用方便,运行费用低,可广泛应用于低压锅炉及热水锅炉的给水除氧。但是电化学除氧法目前虽然尚无成熟的经验,但根据试制使用的情况看,其经济实用性比较明显。

  除氧方法的比较和分析

  02.1 热力除氧

  热力除氧一般有大气式热力除氧和喷射式热力除氧。其原理是将锅炉给水加热至沸点,使氧的溶解度减小,水中氧不断逸出,再将水面上产生的氧气连同水蒸汽一道排除,还能除掉水中各种气体(包括游离态CO2,N2),如用铵钠离子交换法处理过的水,加热后3也能除去。除氧后的水不会增加含盐量,也不会增加其他气体溶解量, 操作控制相对容易,而且运行稳定,可靠,是目前应用最多的一种除氧方法。

  为了保证热力除氧器具有可靠的效果,在设计和运行中应满足足下列条件 :a .增加水与蒸汽的接触面积,水流分配要均匀。b .保证氧气在水中的溶解压力与水面上它的分压力之间有压力差。c.保证使水被加热到除氧器工作压力下的沸腾温度,一般采用 104℃。

  热力除氧技术是一种普遍采用的成熟技术,但在实际应用中还存在着一些问题 : 首先经热力除氧以后的软水水温较高,容易达到锅炉给水泵的汽化温度,致使给水在输送过程中容易被汽化;而且当热负荷变动频繁,管理跟不上,除氧水温 <104℃时,使除氧效果不好。其次,这种除氧方法要求设备高位布置,增加了基建投资,设计、安装、操作都不方便。,为了达到给水泵中软化水汽化的目的,这种除氧方法一般要求除氧器高位配置,在使用过程中会产生很大的噪音和震动,带来不便。第三,使得锅炉房自耗汽量增大,减少了有效外供汽。第四,对与小型快装锅炉和要求低温除氧的场合,热力除氧有一定的局限性,对于纯热水锅炉房也不能采用。

  对于采取热力除氧的锅炉,在装新锅炉时,将大气热力除气器装在地面,而将除氧后的高温软化水输送管道经过软水箱,使其与软水箱中的水进行热交换,而后流至锅炉给水泵,经省煤器进入锅炉。这样改进首先可以减少锅炉房的振动和噪音,改善了锅炉房的工作环境,还降低了锅炉房的工程造价。其次,通过在软水箱中的热交换,软水箱中的水温提高了,热量没有浪费,同时也相当于除氧器进水温度,除氧器将进水加热到饱和温度的时间也缩短了,有利于达到预期的除氧效果。

  2.2 真空除氧

  这是一种中温除氧技术 ,一般在 30℃~ 60℃温度下进行。可实现水面低温状态下除氧 (在 60℃或常温 ),对热力锅炉和负荷波动大而热力除氧效果不佳的蒸汽锅炉,均可用真空除氧而获得满意除氧效果。相对于热力除氧技术来说,它的加热条件有所改善,锅炉房自耗汽量减少,但热力除氧的大部分缺点仍存在,并且真空除氧的高位布置,对运行管理喷射泵、加压泵等关键设备的要求比热力除氧更高。低位布置也需要一定的高度差,而且对喷射泵、加压泵等关键设备的运行管理要求也很高。另外还增加了换热设备和循环水箱。

  真空除氧能利用低品位余热,可用射流加热器加热软化水 ;又能分级及低位安装,除氧可靠,运行稳定,操作简单,适用范围广。我国节能工作大力开展以来,工业锅炉房用此法除氧日渐增多。

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