鍋爐給水除氧技術(shù)與排污技術(shù)應(yīng)用

　　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)。本文介紹鍋爐給水幾種主要除氧的主要方法，并結(jié)合近幾年在這些方法基礎(chǔ)上作的調(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。為了控制鍋爐鍋水的水質(zhì)符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，使?fàn)t水中雜質(zhì)保持在一定限度以內(nèi)，需要從鍋爐中不斷地排除含鹽、堿量較大的爐水和沉積的水渣、污泥、松散狀的沉淀物，這個(gè)過(guò)程就是鍋爐排污。

　　《設(shè)備管理與維修》雜志創(chuàng)刊于1980年，是跨行業(yè)并直接為企業(yè)設(shè)備管理、維修、改造和節(jié)能、環(huán)保服務(wù)的綜合性信息型技術(shù)刊物。多年來(lái)雜志取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，受到上級(jí)主管部門和廣大讀者的好評(píng)。獲獎(jiǎng)情況獲工商系統(tǒng)全國(guó)"重信譽(yù)、創(chuàng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)"稱號(hào)單位。

　　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。國(guó)家規(guī)定蒸發(fā)量大于等于2噸每小時(shí)的蒸汽鍋爐和水溫大于等于95℃的熱水鍋爐都必需除氧。多年來(lái)眾多鍋爐給水處理工作者一直都在探求既高效又經(jīng)濟(jì)的除氧方法。

　　本文介紹鍋爐給水幾種主要除氧的主要方法，并結(jié)合近幾年在這些方法基礎(chǔ)上作的調(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。

　　1除氧途徑的分析

　　1.1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，水蒸汽的分壓力增大，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)變成其它氣體，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。

　　1.2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)定的金屬或其它藥劑的化合物，從而將其消除，常用的有藥劑除氧法和鋼屑除氧法等。

　　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)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。

　　2電廠常用除氧方法的比較和分析

　　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)，使氧的溶解度減小，水中氧不斷逸出，再將水面上產(chǎn)生的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(guò)的水，加熱后3也能除去。除氧后的水不會(huì)增加含鹽量，也不會(huì)增加其他氣體溶解量，操作控制相對(duì)容易，而且運(yùn)行穩(wěn)定，可靠，是目前應(yīng)用最多的一種除氧方法。

　　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。

　　2.2化學(xué)除氧

　　(1)鋼屑除氧，水經(jīng)過(guò)鋼屑過(guò)濾器，鋼屑被氧化，而水中的溶解氧被除去。有獨(dú)立式和附設(shè)式兩種。此法水溫要求大于70%，以80～90℃溫度效果最好。溫度20～30℃除氧效果最差。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，因?yàn)殇撔汲踝詰?yīng)用以來(lái)改進(jìn)和提高不大，除氧效果也不太可靠，一般用在對(duì)給水品質(zhì)要求不高的小型鍋爐房，或者作為熱力網(wǎng)補(bǔ)給水，以及高壓鍋爐熱力除氧后的補(bǔ)充除氧，一般僅作輔助措施。

　　(2)亞硫酸鈉除氧，這是一種爐內(nèi)加藥除氧法。因?yàn)樵诮o水系統(tǒng)中氧使鍋爐的主要腐蝕性物質(zhì)，所以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。

　　該方法由于亞硫酸鈉價(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(wú)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)的。因此該方法一般用在小型鍋爐房和一些對(duì)水質(zhì)要求較高的熱力系統(tǒng)中作為輔助除氧方式。

　　3鍋爐排污的概念：

　　1、為了控制鍋爐鍋水的水質(zhì)符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，使?fàn)t水中雜質(zhì)保持在一定限度以內(nèi)，需要從鍋爐中不斷地排除含鹽、堿量較大的爐水和沉積的水渣、污泥、松散狀的沉淀物，這個(gè)過(guò)程就是鍋爐排污。

　　2、排污方式：鍋爐排污分連續(xù)排污和定期排污兩種。連續(xù)排污又稱表面排污，要求連續(xù)不斷地從爐水鹽堿濃度最高部位排出部分爐水，以減少爐水中含鹽、堿量，含硅酸量及處于懸浮狀態(tài)的渣滓物含量，所以連排管設(shè)在正常水位下80~100mm處，定期排污主要排除爐內(nèi)水渣及泥污等沉積物，所以其排污口多設(shè)置在鍋筒的下部及聯(lián)箱底部。定期排污操作過(guò)程時(shí)間短暫，應(yīng)當(dāng)選擇在鍋爐高水位、低負(fù)荷或壓火狀態(tài)時(shí)進(jìn)行排污。在小型鍋爐上，通常只裝設(shè)定期排污。

　　4鍋爐排污裝置

　　排污裝置指鍋爐本體范圍內(nèi)的排污短管，排污閥及鍋筒內(nèi)部排污導(dǎo)管等。

　　排污導(dǎo)管要求有足夠的長(zhǎng)度并且水平安裝，導(dǎo)管的一端封死。每臺(tái)鍋爐應(yīng)裝獨(dú)立的排污管。排污管應(yīng)盡量減少?gòu)濐^，保證排污暢通并接到安全的地點(diǎn)。排污管和鍋筒、集箱、排污閥連接部分要牢靠、無(wú)腐蝕。排污閥宜采用閘閥、扇形閥或斜截止閥。排污閥的公稱直徑為φ20~65mm，額定蒸發(fā)量≥1t/h或工作壓力≥0.7Mpa的鍋爐，排污管應(yīng)裝兩個(gè)串聯(lián)的排污閥。排污時(shí)，排污閥承受高溫液體的沖刷及污垢的磨損，停止排污后將逐漸冷到室溫。為了改善排污閥的頻繁承受壓差(壓降較大)、積垢腐蝕磨損、振動(dòng)、熱沖擊等惡劣的工作條件，串聯(lián)的排污閥有一定的操作順序，其連接順序?yàn)殄佂?或下集箱)——閥1(慢閥)、閥2(快閥)，排污時(shí)先開閥1再開閥2(閥2承受壓差，易損壞);停止排污時(shí)先關(guān)閥2，再關(guān)閥1(閥2承受壓差，易損壞)，這樣可使閥1處于無(wú)壓差下啟、閉，工作條件好，壽命長(zhǎng)。大修時(shí)重點(diǎn)檢修或更換閥門2即可。閥1為慢開閥常采用斜球式排污閥或慢開閘門式排污閥即普通的閘閥，但它必須具備有抗?fàn)t水堿性腐蝕的能力;閥2為快開閥，常采用擺動(dòng)閘門式、齒條閘門式閥門以滿足排污的動(dòng)作和時(shí)間要求。

　　5排污熱量的回收利用

　　鍋爐的排污率一般為鍋爐容量的3~10%，為了使這部分排水帶出的不可忽視的熱量回收利用，通常在鍋爐房?jī)?nèi)要設(shè)置定期排污及連續(xù)排污膨脹器。將爐水因降壓后產(chǎn)生的汽水分開并分別加以利用。蒸汽一般通入大氣式熱力除氧器用于給水的除氧，而污水則通過(guò)換熱器降溫利用熱量后安全地排入地溝。

　　6后語(yǔ)

　　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。

　　通過(guò)正確合理的排污排掉爐水中的雜質(zhì)、泥污、水垢，控制鍋水的堿度及含鹽量，使?fàn)t水水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保證了受熱面的清潔，滿足了合格的蒸汽品質(zhì)要求，延長(zhǎng)了鍋爐的使用壽命，排污余熱充分利用，達(dá)到了節(jié)能的效果。由此可見，設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用單位必須重視鍋爐排污問(wèn)題，深刻理解排污的意義，掌握排污量的大小，正確操作使用排污裝置，回收利用排污的余熱。這有利于確保鍋爐在經(jīng)濟(jì)的條件下安全、可靠、長(zhǎng)期地運(yùn)行，減少不必要的損失，達(dá)到節(jié)約能源的目的。