鍋爐給水除氧技術(shù)的應(yīng)用

宋巖峰

[關(guān)鍵詞]鍋爐給水處理工藝；除氧技術(shù)；方法

在鍋爐給水處理工藝過(guò)程中，除氧是一個(gè)非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。氧是給水系統(tǒng)和鍋爐的主要腐蝕性物質(zhì)，給水中的氧應(yīng)當(dāng)迅速得到清除，否則它會(huì)腐蝕鍋爐的給水系統(tǒng)和部件，腐蝕產(chǎn)物氧化鐵會(huì)進(jìn)入鍋內(nèi)，沉積或附著在鍋爐管壁和受熱面上，形成難容而傳熱不良的鐵垢，而且腐蝕會(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)。甚至?xí)l(fā)生管道爆炸事故。

一、除氧途徑的分析

1.物理方法

根據(jù)亨利定律可知，任何氣體同時(shí)存在于水面上，則氣體的溶解度與其自己的分壓力成正比，而且氣體的溶解度僅與其本身的分壓力有關(guān)。在一定壓力下，隨著水溫升高。水蒸氣的分壓力增大，而空氣和氧氣的分壓力越來(lái)越小。在100%時(shí)，氧氣的分壓力降低到零，水中的溶解氧也降低到零。當(dāng)水面上壓力小于大氣壓力時(shí)，氧氣的溶解度在較低水溫時(shí)也可達(dá)到零。這樣，隨著水溫的升高，減小其中氧的溶解度，就可使水中氧氣逸出。另外，水面上空間氧氣分子被排出，或轉(zhuǎn)變成其他氣體，從而氧的分壓力為零，水中氧氣就不斷地逸出。采用物理方法除氧，是利用物理的方法將水中的氧氣析出，常用的有熱力除氧法、真空除氧法和解析除氧法等。

2.化學(xué)方法

采用化學(xué)方法除氧，主要是利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)除去水中含有的氧氣。使水中的溶解氧在進(jìn)入鍋爐前就轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的金屬或其他藥劑的化合物，從而將其消除，常用的有藥劑除氧法和鋼屑除氧法等。

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)的原理，使一種易氧化的金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕，讓水中的氧被消耗掉而去除。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的給水除氧。但是電化學(xué)除氧法目前雖然尚無(wú)成熟的經(jīng)驗(yàn)，但根據(jù)試制使用的情況看，其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性比較明顯。

二、除氧方法的比較和分析

1.熱力除氧

熱力除氧技術(shù)是一種普遍采用的成熟技術(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在著一些問(wèn)題：首先經(jīng)熱力除氧以后的軟水水溫較高。容易達(dá)到鍋爐給水泵的汽化溫度，致使給水在輸送過(guò)程中容易被汽化：而且當(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。為了達(dá)到給水泵中軟化水汽化的目的，這種除氧方法一般要求除氧器高位配置，在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的噪音和震動(dòng)，帶來(lái)不便。第三，使得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的場(chǎng)合，熱力除氧有一定的局限性，對(duì)于純熱水鍋爐房也不能采用。

對(duì)于采取熱力除氧的鍋爐，在裝新鍋爐時(shí)，將大氣熱力除氣器裝在地面，而將除氧后的高溫軟化水輸送管道經(jīng)過(guò)軟水箱。使其與軟水箱中的水進(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的振動(dòng)和噪音，改善了鍋爐房的工作環(huán)境，還降低了鍋爐房的工程造價(jià)。其次，通過(guò)在軟水箱中的熱交換，軟水箱中的水溫提高了，熱量沒(méi)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)水加熱到飽和溫度的時(shí)間也縮短了。有利于達(dá)到預(yù)期的除氧效果。

2.真空除氧

這是一種中溫除氧技術(shù)，一般在30℃～60%溫度下進(jìn)行。可實(shí)現(xiàn)水面低溫狀態(tài)下除氧（在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的蒸汽鍋爐，均可用真空除氧而獲得滿(mǎn)意除氧效果。相對(duì)于熱力除氧技術(shù)來(lái)說(shuō)。它的加熱條件有所改善。鍋爐房自耗汽量減少。但熱力除氧的大部分缺點(diǎn)仍存在，并且真空除氧的高位布置，對(duì)運(yùn)行管理噴射泵、加壓泵等關(guān)鍵設(shè)備的要求比熱力除氧更高。低位布置也需要一定的高度差，而且對(duì)噴射泵、加壓泵等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行管理要求也很高。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(kāi)展以來(lái)，工業(yè)鍋爐房用此法除氧日漸增多。

3.解析除氧

解析除氧時(shí)近年來(lái)興起的一種比較先進(jìn)的技術(shù)。其工作原理解是將不含氧的氣體與要除氧的給水強(qiáng)烈混合接觸，使溶解在水中的氧解析至氣體中去。如此循環(huán)而使給水達(dá)到脫氧的目的。

解吸除氧有以下特點(diǎn)：（1）待除氧水不需要預(yù)熱處理，因此不增加鍋爐房自耗汽；（2）解吸除氧設(shè)備占地少，金屬耗量小，從而減少基建投資；（3）除氧效果好。在正常情況下，除氧后的殘余含氧量可降到O，05mg/L；（4）解吸除氧的缺點(diǎn)是裝置調(diào)整復(fù)雜，管道系統(tǒng)及除氧水箱應(yīng)密封。

4.樹(shù)脂除氧

當(dāng)水通過(guò)樹(shù)脂層后，把水的溶解氧由零價(jià)還原成負(fù)二價(jià)，形成氧化物（氧化銅），樹(shù)脂失效后可用肼還原，Cu²⁺被樹(shù)脂上的交換基因吸收。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)部十二研究所研制的Y-12型氧化還原樹(shù)脂除氧器系列專(zhuān)利產(chǎn)品，在清華大學(xué)、北京第三機(jī)床廠(chǎng)熱水鍋爐中應(yīng)用，獲得給水殘余氧0.06～0.02mg/L的優(yōu)良除氧效果。目前已在小型熱水鍋爐中推廣使用。

鍋爐給水除氧方式多種多樣，要想高效經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定安全運(yùn)行，必須結(jié)合爐型和實(shí)際情況，根據(jù)鍋爐的熱力參數(shù)、水質(zhì)、噸位、負(fù)荷變化、經(jīng)濟(jì)條件等情況綜合考慮，因地制宜選用。

對(duì)于給水除氧技術(shù)。要時(shí)刻關(guān)注新技術(shù)、新材料、新成果，勇于探索和改進(jìn)創(chuàng)新，尋求除氧效果好、運(yùn)行可靠、管理簡(jiǎn)單且所需投資少的方法。