北京中科晶硕能源技术有限公司
Beijing zhongkejingshuo Energy technology Co.,Ltd
北京中科晶硕玻璃钢技术有限公司
锅炉给水除氧方式的选择 水中溶解氧、二氧化碳气体对锅炉金属壁面会产生化学和电化学腐蚀，因此必须采取除气措施，特别是除氧。 气体在液体中的溶解度，除与液体的温度有关外，还与这种气体在液面上的分压力有关。从气体溶解定律(亨利定律)可知，任何气体在水中的溶解度是与此气体在水界面上的分压力成正比的。在敞开的设备中将水加热，水温升高，会使气水界面上的水蒸气分压力增大，其他气体的分压力降低，致使其他气体在水中的溶解度减小。当水温达到沸点时，此时水界面上的水蒸气压力和外界压力相等，其他气体的分压力都趋于零，水就不再具有溶解气体的能力。 要使水温达到沸点，通常可采用加热法(热力除气)或抽真空的方法(即真空除气)。如要使水界面上的氧气分压力降低，也可将界面上的空间充满不含氧的气体来达到(即解吸除氧)。
除此以外，也有采用水中加药来消除溶解氧的方法(化学除氧)和除氧树脂除氧等方法。 一、热力除氧
热力除氧就是将水加热至沸点，将析出于水面的氧除去的方法。水温达到沸点时，理论上水的含氧量为零，实际上尚有残留氧，只是此时水的含氧量已符合锅炉给水的水质标准。 热力除气不仅除去水中的溶解氧，而且同时除去其他溶解气体(诸如等)。软水中残剩的碳酸盐碱度，也会在热力除氧器加热时逸出，使碱度有所降低。 供热锅炉给水热力除氧大多采用大气式热力除氧器，即除氧器内保持的压力较低，一 般为0.02MPa (表压力)。在此压力下，水的饱和温度为102~104°C。压力略高于大气压的目的是便于使除氧后的气体排出器外，也不会使外界空气倒吸入除氧器内。为防止超压，设置了水封式安全阀。 热力除氧器结构从整体上可分为两部分，上部为脱气塔(俗称除氧头)，下部是贮水箱，其系统如图9-17所示。 脱气塔内要完成软水的加热和除气两个过程。如果将水分散成细微水流或微细水滴，增大汽水界面面积，以利于水的加热和气体的解析。此外，要设法维持足够的沸腾时间并及时排出从水中分离出来的气体。 目前推荐使用的是大气式喷雾热力除氧器，如图9-18所示。软水经喷嘴雾化，呈微粒向上喷酒，与塔顶上进汽管进人的蒸汽相遇，达到一次加热和除气;当水往下下落，又和填料层相接触，以Ω形不锈钢填料效果最佳。水在填料表面呈水膜状态，蒸汽向上流动，在填料层中与水膜接触，达到二次除氧，从而使软水中含氧量降至7μg/L以下。
贮水箱储存一定量的给水，其体积通常为0.5~1.5h的锅炉给水量。为了提高除氧效果，贮水箱底部装有再沸腾用的蒸汽管，蒸汽从细孔喷出，保持贮水箱中水处于饱和温 度，残剩气体能继续逸出，为此水箱水位不宜过高，以留有一定的散气空间。 另外，为回收从除气器脱气塔顶部随气体一起排出的蒸汽热量，还设置了排汽冷却器。 在除氧器运行中应采用自动调节装置，控制汽量与水量的比例调节，以保证水的加热沸腾和除氧。 喷雾式热力除氧器的进水不需预热，除氧效果好，能适应负荷和水温的较大变化，而且结构简单，便于维修。 二、真空除氧 真空除氧也属于热力除氧，所不同的是它利用低温水在真空状态下达到沸腾，从而达到除氧和减少锅炉房自用蒸汽的目的。 除氧器的真空可借蒸汽喷射泵或水喷射泵来达到。当除氧器内真空度保持在80kPa,而相应的水温为60°C时，水的溶解氧含量可达0.05mg/L,达到供热锅炉给水标准。 真空除氧的关键是控制水温和所需的真空度。一般应使水温高于除氧器内压力下的饱和温度0.5~1°C，唯有如此才能保证有效除氧。其次，整个系统要求有良好的密封性能。真空除氧器在运行时，除氧水箱内的水位波动会影响到真空度的变化，为此还要控制除氧水箱的液位，以保持稳定。 真空除氧与大气式热力除氧相比，可以不耗用蒸汽;锅炉给水温度低，便于充分利用 省煤器，降低锅炉排烟温度。但它也与热力除氧一样， 需要考虑给水泵的气蚀问题，为此除氧水箱都必须放在较高的位置上，这给小型锅炉房的布置带来一定的困难。
三、解吸除氧
解吸除氧是将不含氧的气体与要除氧的软水强烈混合，由于不含氧气体中的氧分压力为零，软水中的氧就扩散到无氧气体中去，从而降低软水的含氧量，以达到其除氧的目的。
解吸除氧装置如图9-19所示。软水泵以0.4-0.5Mpa送至水喷射器2，靠后者的引射作用把又反应器7来的气体（）吸入，并与水强烈混合。此时，溶解于水中的氧气开始向气体中扩散，并经扩散器扩散3和水气混合管4进去解吸器（除气筒）5，在其中进行气和水的分离；挡板6用以改善分离过程，减少水分的携带。含氧气体（）经解吸器空间通往单独设置的电加热的反应器7。反应器内盛有‘催化脱氧剂’，反应器内的温度为250℃。在此温度下，含氧气体与催化脱氧剂相遇而反应生成，从反应器出来的使不含氧气体，它被水喷射泵吸走。如此周而复始地进行上述过程。
除氧后的水由解吸器流入给水箱8；为减少水与空气的接触，水箱内放油浮板9，将整个水箱内的水面盖住，或采用蒸汽封住水面。气体通向反应器的管路上装备水离器10，它可将气体带出的水滴分离出来，并经水封箱11排掉。
解吸除氧装置简单，设备耗钢和成本低。每消耗1kg木炭能除去水中氧气520g，对 处理水量为10/h的装置，每昼夜仅消耗 7~ 8kg木炭，因而运行费用也省。除氧后给水温度低，锅炉省煤器效用就大。 影响解吸除氧效果的因素很多，例如，反应器周围温度、 木炭含水量、负荷变化、水压、水温、解吸器水位波动等，如若调整不好，会影响除氧效果。 四、化学除氧 常用的化学除氧有钢屑除氧、海绵铁除氧和药剂除氧等。 1.钢屑除氧 钢屑除氧用的是切削下不久的钢屑，先用碱液漂洗去油污，经热水冲洗干净后再用硫酸溶液处理，使其表面容易氧化。处理后的钢屑装人钢屑除氧器中，并将其压紧密实。钢屑除氧是使含有溶解氧的水流经钢屑过滤器，钢屑与氧反应，生成氧化铁，达到水被除氧的目的。其反应式为 水温越高，反应速度越快，除氧效果越好。水与钢屑接触时越长，反应效果也佳。所需反应接触时间又与水温有关，见图9-20。 根据运行经验，除氧水温在70~80°C时，所需反应接触时间为3~5min。一般钢屑除氧器中水流速度，在进水含氧量为3~5mg/L时，采用15~ 25m/h. 钢屑压紧程度也影响着除氧效果，压得越紧，与氧接触越好，但水流阻力增加，一般钢屑装填密度为100~ 1200kg/m³，,在上述水速范围内，水流阻力为2~-20kPa。 钢屑除氧器如图9-21所示，一般都布置在给水泵的吸人侧，适用于小型锅炉。
钢屑除氧器设备简单，运行费用小。但水温过低或氢氧根碱度过大，钢屑表面有钾、钠盐存在而钝化，都会使除氧效果降低，同时更换钢屑的劳动强度也较大。一般情况下钢屑除氧可使水中含氧量降为0.1~0.2mg/L。 2.海绵铁除氧 海绵铁为原生矿直接还原所得的一种除氧剂。 它有若干个粒度级别，粒度范围在0.5~15mm松装密度为2.0~2.6t/m³.其成分主要是铁，海绵状多孔的结构所能提供的比表面积是普通钢屑的5~10万倍，高达80m²/g以上。它不但为水中溶解氣提供了极大的反应空 间，而且活性很高，极易与水中氧发生氧化反应，从而保证出水溶解氧含量低于0. 05mn/L,其化学反应式为 吸附在海绵铁颗粒上，但它在含氧水中是不稳定的，进而将被氧化为的化合物，反应式为 除氧反应物 为不溶于水的黄绿色絮状沉淀，当它随水流流经海绵铁颗粒滤层时会被截留下来，其积累到一定程度时， 用一定强度的反洗水即可将它冲洗干净(约5min)，恢复到初始的除氧能力。 海绵铁除氧，其消耗量很小，根据处理的水量和水质的不同，一般3~6个月补充一次即可。经海绵铁除氧后的水中会增加少量的铁离子，一般为0.2~5.0mg/L，它符合热水锅炉的给水水质要求，但对于蒸汽锅炉或对给水有严格要求的用户，则需加装除铁装置，去除水中的，以保证锅炉给水的水质。为了提高除氧效果，通常运行程序是先软化，后除氧。 海绵铁除氧器首次装料前，应先注人约1/2容积的软水或除盐水，然后再装人海绵铁，以防止空气进人滤层和滤料碎末进入出水系统。装人海绵铁后，应进行反洗至排水变 清，再经正洗至出水水质合格后方可转人制水(除氧运行)。当滤层高度低于0. 8m时，应补充海绵铁至1m。正常情况，一般连续运行3个月即需补充一次。填充海绵铁时，应停止除氧器运行;填补后要进行反洗，以冲洗掉新填补进的滤料中的碎末。除氧水管道和除氧水箱应采取密闭隔氧措施，防止与空气接触。 与热力除氧、真空除氧相比较，海绵铁除氧有它的技术特点:可在常温下实现除氧，进水不需要加热，节约能源；安装位置无特殊要求，可以低位布置，工艺简单，降低了建筑高度，节约基建投资；系统可以随时启动供水，且除氧效果稳定可靠，出水中溶解氧含量≤0.05mg/L，符合低压供热炉水质标准。此外，它可以实施自动化操作，依据运行时间和工作压力将自动进行反洗，及时的反冲清洗消除了除氧剂结团，降低水耗，使设备始终处于良好的运行工况。如若设备采用双罐结构或单罐双腔结构，则可以做到连续产水；如果进水压力足够，即使在反洗时也无需中断供水，使后续系统的工作更加稳定可靠。
3.药剂除氧
药剂除氧是向给水中加药，使其与水中溶解氧化合成无腐蚀性物质，以达到给水除氧的目的。常用的药剂为亚硫酸钠()， 其反应如下: 加药量可从反应式计算，每除1g氧需耗无水亚硫酸钠8g；如用含结晶水的亚硫酸钠(·)，则需16g。实用上，加药量要比理论耗量多3~4g/t水。在使用时，将Na2SO:配制浓度为2%~10%的溶液，用活塞泵打人给水管道的吸人侧或直接滴加人给水箱中。 亚硫酸钠除氧反应时间的长短取决于水温，通常要求保持在40℃以上，不然反应速度缓慢且出水达不到水质标准。如若在亚硫酸钠中加入少量催化剂，如硫酸铜、硫酸锰和氯化钴等，就可明显地提高除氧反应速度，即便常温下运行，除氧水的含氧量也可达到标准规定的要求。 亚硫酸钠易于氧化，长期与空气接触会氧化为硫酸钠面丧失除氧能力。因此对它必须妥普保管，以免变质失效。另外，这种除氧方法只适用于低中压锅炉，当锅炉工作压力大于6MPa后，亚硫酸钠就会分解为和,没有任何除氧能力了。 反应时间的长短取决于水温、在水温为40℃时，反应时间约3min；60℃时为2min.药剂除氧法装置简单，操作方便，适用于小型锅炉，尤其对闭式循环系统的热水锅妒、补充水量不大时，用亚硫酸钠除氧比较合适。 4. 电化学除氧 电化学除氧是人为地在除氧器中使种金属 (常用的是铝)发生电化学腐蚀，当水流经除氧器时将水中溶解的氧消耗殆尽，以达到除氧的目的。 这种除氧器外壳为方形，其内装置有很多交错平行的阴、阳极板。阴极为铁板，与直流电源负极相连，阳极为铝板，与正极相接。接通直流电源后，电化学除氧器即可投入工作，流经处理的水的温度以70℃左右为最佳，不宜低于40℃。 电化学除氧器虽结构简单，操作方便，但铝板电极易形成片状沉淀物，阻碍水流通过，而且除氧器自身也易腐蚀和变形。 五、除氧树脂除氧 上述除氧方法基于化学和物理化学原理，自20世纪60年代以来，发达国家致力于研究开发树脂除氧技术，除了某些特殊场合保留热力除氧(如电厂)和真空除氧(如海水除氧)外，化学除氧采用氧化还原树脂、物理化学除氧则采用膜分离技术除氧。 1.氧化还原树脂除氧 氧化还原树脂，又名电子交换树脂、它是一种带有能与周围活性物质进行电子交换，发生氧化还原反应的树脂。当软化水或脱盐水流经氧化还原树脂层时，水中的氧与树脂上的活性氢发生化学反应生成水而放出氮气，除去了水中的溶解氧。通过树脂层的水速，一般控制在15m/h左右。当除氧系统运行一段时间后，氧化还原树脂上提供活性氢的钢肼配位功能团的活性，此时可以使用水合肼再生。在再生过程中，树脂中的Cu+会被氧化为CuO导致树脂中的Cu+损失，其结果是使氧化还原树脂的活性降低，严重时甚至丧失活性。所以，在氧化还原树脂工作一段时间(一般为16h)后，需要定期加人定量的硫酸铜溶液，增补树脂中Cu+的含量，以恢复氧化还原树脂的活性。 氧化还原树脂除氧技术对工作温度没有特殊要求，它可以在常温条件下除氧，如此就不消耗热量和动力，不泄压；无自耗水，可零排放，是一项节能减排的先进技术。尤为可贵的是除氧效果好，除氧水中的残留氧的质量分数最低可达到。此外，氧化还原树脂除氧操作简单；不带进任何杂质，对运行设备没有任何副作用，且除氧成本十分低廉。氧化还原树脂除氧技术适用于纯水、软化水及除盐水的除氧。 2.催化树脂除氧 催化树脂又称触媒型树脂，是以有坚实骨架结构的强碱型阴离子交换树脂为载体，再将贵金属——钯(Pa)粒子牢固地覆盖在表面。由于钯树脂上的钯对氢的吸附能力强，同时又具有吸附氧的能力，并且钯的催化活性很多。如此，同时含有溶解氢和溶解氧的水，在通过树脂表面时，在金属钯的吸附和催化下发生如下反应:
从而将水中的溶解氧除去，且并无其他任何杂质产生。
催化树脂除氧处理时，运行流速很高，一般为离子交换树脂的2~4倍，因此，此型除氧器罐体很小，占地面积也小并无需高位布置。只要有良好完善加氧装置，不需要其他操作，运行简单。已知原水中溶解氧一般在8ppm以下，最多也不超过14ppm，按质量计算， 氧和氢的当量比为8: 1,所以加氢量很小，加氢的费用很低，这也是它比大气式热力除氧的优越之处。 催化树脂除氧是在常温下运行，不需用蒸汽，因而应用范围很广，即可用于蒸汽锅炉除氧，也可用于热水锅炉除氧。在国外，这种催化树脂除氧技术，早已在核电站、核潜艇及航空母舰的核动力设备上用于水的除氧。 3.膜分离除氧 膜分离除氧技术是一种物理化学除氧的方法。它的除氧原理是根据中空纤维膜具有良好的疏水性和透气性，用数以万计的中空纤维管制作成为膜组件， 可使膜管内外，形成彼此隔离的空间。当组件中的膜管的一侧空间通水，另侧空间则将其抽空时， 由于渗透压的作用，水中所含的溶解氧便从高浓度的水侧透过膜管皮层向低浓度的真空侧扩散，穿透出的氧气不断地被真空泵抽出，上述扩散过程不断进行，得以除氧的结果。 膜分离除氧技术可在常温下实施，运行方式灵活；除氧费用低，效果好，且可实现全自动运行。另外，它对厂房、基础和安装等均无特殊的工艺要求。
当前位置：
