锅炉给水除氧技术与排污技术应用

　　摘要：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。为了控制锅炉锅水的水质符合规定的标准，使炉水中杂质保持在一定限度以内，需要从锅炉中不断地排除含盐、碱量较大的炉水和沉积的水渣、污泥、松散状的沉淀物，这个过程就是锅炉排污。
　　关键词：锅炉，给水除氧，排污，应用
　　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。
　　1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。
　　1.2化学方法
　　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。
　　2电厂常用除氧方法的比较和分析
　　2.1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。
　　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化学除氧
　　(1)钢屑除氧，水经过钢屑过滤器，钢屑被氧化，而水中的溶解氧被除去。有独立式和附设式两种。此法水温要求大于70%，以80～90℃温度效果最好。温度20～30℃除氧效果最差。使用钢屑要求压紧，越紧越好，水中含氧量越大，要求流速降低，因为钢屑除氧自应用以来改进和提高不大，除氧效果也不太可靠，一般用在对给水品质要求不高的小型锅炉房，或者作为热力网补给水，以及高压锅炉热力除氧后的补充除氧，一般仅作辅助措施。
　　(2)亚硫酸钠除氧，这是一种炉内加药除氧法。因为在给水系统中氧使锅炉的主要腐蚀性物质，所以要求迅速将氧从给水中去除，一般使用亚硫酸钠作为除氧剂，2Na2SO3+O2→2Na2SO4，通常要求加药量比理论值大。温度愈高，反应时间愈短，除氧效果愈好。当炉水pH=6时，效果最好，若pH增加则除氧效果下降。加入铜、钴、锰、锡等作催化剂，可提高除氧效果。
　　该方法由于亚硫酸钠价廉故而投资低，安全，操作也较为简单。但此法加药量不易控制，除氧效果不可靠，无法保证达标。另外还会增加锅炉水含盐量，导致排污量增大、热量浪费，是不经济的。因此该方法一般用在小型锅炉房和一些对水质要求较高的热力系统中作为辅助除氧方式。
　　3锅炉排污的概念：
　　1、为了控制锅炉锅水的水质符合规定的标准，使炉水中杂质保持在一定限度以内，需要从锅炉中不断地排除含盐、碱量较大的炉水和沉积的水渣、污泥、松散状的沉淀物，这个过程就是锅炉排污。
　　2、排污方式：锅炉排污分连续排污和定期排污两种。连续排污又称表面排污，要求连续不断地从炉水盐碱浓度最高部位排出部分炉水，以减少炉水中含盐、碱量，含硅酸量及处于悬浮状态的渣滓物含量，所以连排管设在正常水位下80~100mm处，定期排污主要排除炉内水渣及泥污等沉积物，所以其排污口多设置在锅筒的下部及联箱底部。定期排污操作过程时间短暂，应当选择在锅炉高水位、低负荷或压火状态时进行排污。在小型锅炉上，通常只装设定期排污。

　　4锅炉排污装置 
　　排污装置指锅炉本体范围内的排污短管，排污阀及锅筒内部排污导管等。
　　排污导管要求有足够的长度并且水平安装，导管的一端封死。每台锅炉应装独立的排污管。排污管应尽量减少弯头，保证排污畅通并接到安全的地点。排污管和锅筒、集箱、排污阀连接部分要牢靠、无腐蚀。排污阀宜采用闸阀、扇形阀或斜截止阀。排污阀的公称直径为φ20~65mm，额定蒸发量≥1t/h或工作压力≥0.7Mpa的锅炉，排污管应装两个串联的排污阀。排污时，排污阀承受高温液体的冲刷及污垢的磨损，停止排污后将逐渐冷到室温。为了改善排污阀的频繁承受压差（压降较大）、积垢腐蚀磨损、振动、热冲击等恶劣的工作条件，串联的排污阀有一定的操作顺序，其连接顺序为锅筒（或下集箱）——阀1（慢阀）、阀2（快阀），排污时先开阀1再开阀2（阀2承受压差，易损坏）；停止排污时先关阀2，再关阀1（阀2承受压差，易损坏），这样可使阀1处于无压差下启、闭，工作条件好，寿命长。大修时重点检修或更换阀门2即可。阀1为慢开阀常采用斜球式排污阀或慢开闸门式排污阀即普通的闸阀，但它必须具备有抗炉水碱性腐蚀的能力；阀2为快开阀，常采用摆动闸门式、齿条闸门式阀门以满足排污的动作和时间要求。
　　5排污热量的回收利用
　　锅炉的排污率一般为锅炉容量的3~10%，为了使这部分排水带出的不可忽视的热量回收利用，通常在锅炉房内要设置定期排污及连续排污膨胀器。将炉水因降压后产生的汽水分开并分别加以利用。蒸汽一般通入大气式热力除氧器用于给水的除氧，而污水则通过换热器降温利用热量后安全地排入地沟。
　　6后语
　　锅炉给水除氧方式多种多样，要想高效经济、稳定安全运行，必须结合炉型和实际情况，根据锅炉的热力参数、水质、吨位、负荷变化、经济条件等情况综合考虑，因地制宜选用。
　　对于给水除氧技术，要时刻关注新技术、新材料、新成果，勇于探索和改进创新，寻求除氧效果好，运行可靠，管理简单，且所需投资少的方法。
　　通过正确合理的排污排掉炉水中的杂质、泥污、水垢，控制锅水的碱度及含盐量，使炉水水质符合国家标准，保证了受热面的清洁，满足了合格的蒸汽品质要求，延长了锅炉的使用寿命，排污余热充分利用，达到了节能的效果。由此可见，设计、制造、安装、使用单位必须重视锅炉排污问题，深刻理解排污的意义，掌握排污量的大小，正确操作使用排污装置，回收利用排污的余热。这有利于确保锅炉在经济的条件下安全、可靠、长期地运行，减少不必要的损失，达到节约能源的目的。

《锅炉给水除氧技术与排污技术应用》

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