鍋爐給水除氧技術與排污技術應用

　　在鍋爐給水處理工藝過程中，除氧是一個非常關鍵的一個環節。本文介紹鍋爐給水幾種主要除氧的主要方法，并結合近幾年在這些方法基礎上作的調整和改進，對這幾種方法作分析和總結，供鍋爐給水處理工作者參考。為了控制鍋爐鍋水的水質符合規定的標準，使爐水中雜質保持在一定限度以內，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，這個過程就是鍋爐排污。

　　《設備管理與維修》雜志創刊于1980年，是跨行業并直接為企業設備管理、維修、改造和節能、環保服務的綜合性信息型技術刊物。多年來雜志取得了良好的社會效益和經濟效益，受到上級主管部門和廣大讀者的好評。獲獎情況獲工商系統全國"重信譽、創優質服務"稱號單位。

　　氧是給水系統和鍋爐的主要腐蝕性物質，給水中的氧應當迅速得到清除，否則它會腐蝕鍋爐的給水系統和部件，腐蝕產物氧化鐵會進入鍋內，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，而且腐蝕會造成管道內壁出現點坑，阻力系數增大。管道腐蝕嚴重時，甚至會發生管道爆炸事故。國家規定蒸發量大于等于2噸每小時的蒸汽鍋爐和水溫大于等于95℃的熱水鍋爐都必需除氧。多年來眾多鍋爐給水處理工作者一直都在探求既高效又經濟的除氧方法。

　　本文介紹鍋爐給水幾種主要除氧的主要方法，并結合近幾年在這些方法基礎上作的調整和改進，對這幾種方法作分析和總結，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

　　根據亨利定律可知，任何氣體同時存在于水面上，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。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越小。在100℃時，氧氣的分壓力降低到零，水中的溶解氧也降低到零。當水面上壓力小于大氣壓力時，氧氣的溶解度在較低水溫時也可達到零。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化學方法

　　采用化學方法除氧，主要是利用化學反應來除去水中含有的氧氣，使水中的溶解氧在進入鍋爐前就轉變成穩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電化學方法

　　鍋爐給水除氧，除可以采用化學方法和物理方法之外，還可以采用電化學方法。電化學除氧，是應用電化學保護的原理，使一種易氧化的金屬發生電化學腐蝕，讓水中的氧被消耗掉而去除。此法與上述除氧方法比較，設備簡單，操作使用方便，運行費用低，可廣泛應用于低壓鍋爐及熱水鍋爐的給水除氧。但是電化學除氧法目前雖然尚無成熟的經驗，但根據試制使用的情況看，其經濟實用性比較明顯。

　　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，使氧的溶解度減小，水中氧不斷逸出，再將水面上產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CO2，N2)，如用銨鈉離子交換法處理過的水，加熱后3也能除去。除氧后的水不會增加含鹽量，也不會增加其他氣體溶解量，操作控制相對容易，而且運行穩定，可靠，是目前應用最多的一種除氧方法。

　　熱力除氧技術是一種普遍采用的成熟技術，但在實際應用中還存在著一些問題:首先經熱力除氧以后的軟水水溫較高，容易達到鍋爐給水泵的汽化溫度，致使給水在輸送過程中容易被汽化;而且當熱負荷變動頻繁，管理跟不上，除氧水溫<104℃時，使除氧效果不好。其次，這種除氧方法要求設備高位布置，增加了基建投資，設計、安裝、操作都不方便。，為了達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，在使用過程中會產生很大的噪音和震動，帶來不便。第三，使得鍋爐房自耗汽量增大，減少了有效外供汽。第四，對與小型快裝鍋爐和要求低溫除氧的場合，熱力除氧有一定的局限性，對于純熱水鍋爐房也不能采用。

　　對于采取熱力除氧的鍋爐，在裝新鍋爐時，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過軟水箱，使其與軟水箱中的水進行熱交換，而后流至鍋爐給水泵，經省煤器進入鍋爐。這樣改進首先可以減少鍋爐房的振動和噪音，改善了鍋爐房的工作環境，還降低了鍋爐房的工程造價。其次，通過在軟水箱中的熱交換，軟水箱中的水溫提高了，熱量沒有浪費，同時也相當于除氧器進水溫度，除氧器將進水加熱到飽和溫度的時間也縮短了，有利于達到預期的除氧效果。

　　2.2化學除氧

　　(1)鋼屑除氧，水經過鋼屑過濾器，鋼屑被氧化，而水中的溶解氧被除去。有獨立式和附設式兩種。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，因為鋼屑除氧自應用以來改進和提高不大，除氧效果也不太可靠，一般用在對給水品質要求不高的小型鍋爐房，或者作為熱力網補給水，以及高壓鍋爐熱力除氧后的補充除氧，一般僅作輔助措施。

　　(2)亞硫酸鈉除氧，這是一種爐內加藥除氧法。因為在給水系統中氧使鍋爐的主要腐蝕性物質，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，反應時間愈短，除氧效果愈好。當爐水pH=6時，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廉故而投資低，安全，操作也較為簡單。但此法加藥量不易控制，除氧效果不可靠，無法保證達標。另外還會增加鍋爐水含鹽量，導致排污量增大、熱量浪費，是不經濟的。因此該方法一般用在小型鍋爐房和一些對水質要求較高的熱力系統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符合規定的標準，使爐水中雜質保持在一定限度以內，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，這個過程就是鍋爐排污。

　　2、排污方式：鍋爐排污分連續排污和定期排污兩種。連續排污又稱表面排污，要求連續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的渣滓物含量，所以連排管設在正常水位下80~100mm處，定期排污主要排除爐內水渣及泥污等沉積物，所以其排污口多設置在鍋筒的下部及聯箱底部。定期排污操作過程時間短暫，應當選擇在鍋爐高水位、低負荷或壓火狀態時進行排污。在小型鍋爐上，通常只裝設定期排污。

　　4鍋爐排污裝置

　　排污裝置指鍋爐本體范圍內的排污短管，排污閥及鍋筒內部排污導管等。

　　排污導管要求有足夠的長度并且水平安裝，導管的一端封死。每臺鍋爐應裝獨立的排污管。排污管應盡量減少彎頭，保證排污暢通并接到安全的地點。排污管和鍋筒、集箱、排污閥連接部分要牢靠、無腐蝕。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，額定蒸發量≥1t/h或工作壓力≥0.7Mpa的鍋爐，排污管應裝兩個串聯的排污閥。排污時，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、熱沖擊等惡劣的工作條件，串聯的排污閥有一定的操作順序，其連接順序為鍋筒(或下集箱)——閥1(慢閥)、閥2(快閥)，排污時先開閥1再開閥2(閥2承受壓差，易損壞);停止排污時先關閥2，再關閥1(閥2承受壓差，易損壞)，這樣可使閥1處于無壓差下啟、閉，工作條件好，壽命長。大修時重點檢修或更換閥門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，但它必須具備有抗爐水堿性腐蝕的能力;閥2為快開閥，常采用擺動閘門式、齒條閘門式閥門以滿足排污的動作和時間要求。

　　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，通常在鍋爐房內要設置定期排污及連續排污膨脹器。將爐水因降壓后產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，而污水則通過換熱器降溫利用熱量后安全地排入地溝。

　　6后語

　　鍋爐給水除氧方式多種多樣，要想高效經濟、穩定安全運行，必須結合爐型和實際情況，根據鍋爐的熱力參數、水質、噸位、負荷變化、經濟條件等情況綜合考慮，因地制宜選用。

　　對于給水除氧技術，要時刻關注新技術、新材料、新成果，勇于探索和改進創新，尋求除氧效果好，運行可靠，管理簡單，且所需投資少的方法。

　　通過正確合理的排污排掉爐水中的雜質、泥污、水垢，控制鍋水的堿度及含鹽量，使爐水水質符合國家標準，保證了受熱面的清潔，滿足了合格的蒸汽品質要求，延長了鍋爐的使用壽命，排污余熱充分利用，達到了節能的效果。由此可見，設計、制造、安裝、使用單位必須重視鍋爐排污問題，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濟的條件下安全、可靠、長期地運行，減少不必要的損失，達到節約能源的目的。