中文名 | 鍋爐給水除氧 | 外文名 | Boiler feed water deoxidization |
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應????用 | 鍋爐給水系統(tǒng) | 學????科 | 熱工學 |
除氧技術 | ?熱力除氧、化學除氧等 | 除氧劑 | 亞硫酸鈉 |
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,這樣能除掉水中各種氣體(包括游離志CO2,N2)。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(wěn)定、可靠。熱力除氧是應用最多的一種除氧方法。
這是一種中溫除氧技術。相對熱力除氧技術來說,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仍存在。真空除氧的高位布置,對運行管理噴射泵、加壓泵等關鍵設備的要求比熱力除氧更高。低位布置也需要一定的高度差,而且對噴射泵、加壓泵等關鍵設備的運行管理要求也很高,另外還增加了換熱設備和循環(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,又能分級及低位安裝,除氧可靠,運行穩(wěn)定,操作簡單,適用范圍廣。我國大力開展節(jié)能工作以來,工業(yè)鍋爐房用此法除氧日漸增多。
1.鋼屑除氧。水經過鋼屑過濾器,鋼屑被氧化,把水中的溶解氧除去。這種方法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。即用鋼屑要求壓緊,越緊越好,水中含氧量越大,要求水流速降低。因為鋼屑除氧自應用以來技術改進和提高不大,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。在給水系統(tǒng)中,氧是導致鍋爐腐蝕的主要物質,要求迅速將氧從給水中除去,一般使用亞硫酸鈉作為除氧劑。通常,其加藥量要比理論值大。溫度愈高,反應時間愈短,除氧效果愈好。當鍋爐水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,無法保證選標。另外,還會增加鍋爐水含鹽量,導致排污量增大、浪費熱量,很不經濟。該方法一般用在小型鍋爐房和些對水質要求較高的熱力系統(tǒng)中,作為輔助除氧方式。
3.聯(lián)氨除氧。此法多用作熱力除氧后的輔助措施,以達到徹底清除水中的殘留氧,并不增加鍋爐水的含鹽量。當壓力大于6.3Mpa時,亞硫酸鈉要分解成腐蝕性很強的二氧化硫和硫化氫。因此,高壓鍋爐多采用聯(lián)氨除氧,聯(lián)氨與氧反應生成氮和水,有利于阻礙鍋爐的進一步腐蝕。因聯(lián)氨有毒,容易揮發(fā),不能用于飲用水鍋爐和生活用水鍋爐除氧。許多鍋爐使用單位正限制或不再使用此法。
解析除氧是近年來興起的一種比較先進的技術。其工作原理是將不含氧的氣體與要除氧的給水強烈混合接觸,使溶解在水中的氧解析到氣體中去,如此循環(huán)而使給水達到脫氧的目的。解析除氧的特點:
1.待除氧水不需要預熱處理,因此不增加鍋爐房自耗汽;
2.解析除氧設備占地少,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0.05mg/L;
4.解析除氧的缺點是裝置調整復雜,管道系統(tǒng)及除氧水箱應密封。
鍋爐給水除氧方式多種式樣,要想高效經濟、穩(wěn)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、創(chuàng)新和改進,尋求除氧效果好、運行可靠、管理簡單、所需投資少的除氧方法。
鍋爐給水除氧鍋爐水質標準
水質指標是表示水的質量好壞的技術指標,根據用水要求和雜質的特性制定。
鍋爐用水的水質指標主要有:
懸浮物:在規(guī)定試驗條件下,將水過濾分離得到的不溶于水的物質的含量。
含鹽量:溶于水中全部鹽類的總含量;常用溶解固形物含量代。
硬度:水中溶解的鈣鎂鹽的總含量。硬度又有暫時硬度和永久硬度之分。暫時硬度是水中鈣鎂的重碳酸鹽含量。永久硬度是水中非碳酸鹽硬度,包括鈣、鎂的硫酸鹽和氯化物等。
PH值:水中氫離子含量的負對數。
堿度:水中由于離解或者水解而使氫氧根濃度增加的物質總含量;
相對堿度:鍋水中所含氫氧根堿度與含鹽量的比值。
工業(yè)上根據硬度將水分為軟水(硬度在8度以下的水,每升水中含10mg的氧化鈣為1度)、中等硬水(硬度在8~16之間)、硬水(硬度在16~28之間)和超硬水(硬度大于28度)等四類。
氧腐蝕是鍋爐系統(tǒng)中最常見又較為嚴重的腐蝕。由于給水一般都與大氣接觸,水中的溶解氧基本上是飽和狀態(tài),因此給水流經的管路和設備均有發(fā)生氧腐蝕的可能。
氧腐蝕經常發(fā)生的部位是給水管路和省煤器。由于省煤器內水溫逐漸升高,給溶解氧的腐蝕提供了有利條件。氧腐蝕一般都集中在省煤器的入口側,因為它的表面積大,能很快將水中殘余的溶解氧消耗掉。如果給水中溶解氧含量較高,腐蝕也可能延伸到省煤器的中部和尾部,甚至使鍋爐的下降管也遭到氧腐蝕;某些小型鍋爐,當給水不采取除氧措施時,溶解氧可大部分或全部進入鍋內。其中一部分被蒸汽帶走,造成蒸汽管路等的氧腐蝕。另一部分氧則造成鍋爐腐蝕。腐蝕的部位一般在鍋筒的水側及下降管內,而上升管內,由于鍋筒的除氧作用,使溶解氧不易到達金屬表面,很少出現氧腐蝕。
氧腐蝕的形態(tài)一般為潰瘍型腐蝕和小孔型局部腐蝕,這種腐蝕對金屬構件強度的損壞是十分嚴重的。從全國工業(yè)鍋爐損壞和報廢事故原因分析看,由于鍋爐給水除氧不良,造成腐蝕而損壞,提出報廢或爆管的占相當的比例。為了消除溶解氧對鍋爐汽水系統(tǒng)的腐蝕和危害,國家標準規(guī)定:對于蒸發(fā)量大于2噸/時(t/h)的鍋爐,其給水要采取除氧措施,并根據鍋爐工作壓力的不同,要求給水溶解氧控制在合格的范圍內。
這是立式不銹鋼鍋爐給水泵。
鍋爐給水的PH不達標不會有什么影響,影響鍋爐安全經濟運行的是給水硬度和保持鍋水的堿度。工業(yè)蒸汽鍋爐的給水硬度不超過0.03、鍋水的PH=8-12。
如果有備用,就啟用備用,沒有備用,鍋爐又不能停止的話建議你配備備用
解析除氧是近年來興起的一種比較先進的技術。其工作原理是將不含氧的氣體與要除氧的給水強烈混合接觸,使溶解在水中的氧解析到氣體中去,如此循環(huán)而使給水達到脫氧的目的。解析除氧的特點:
1.待除氧水不需要預熱處理,因此不增加鍋爐房自耗汽;
2.解析除氧設備占地少,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0.05mg/L;
4.解析除氧的缺點是裝置調整復雜,管道系統(tǒng)及除氧水箱應密封。
鍋爐給水除氧方式多種式樣,要想高效經濟、穩(wěn)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、創(chuàng)新和改進,尋求除氧效果好、運行可靠、管理簡單、所需投資少的除氧方法。
自動化控制:自動進水、供水反沖洗、吸鹽再生、淋洗、實現無人管理
時間控制:根據水質設定再生周期,再生時間定在凌晨2點,可保用戶水量穩(wěn)定。
一用一備:由控制器協(xié)調錯開各罐運行時間,備用罐在備用期間再生。
取決于你的鍋爐前的除氧器,通常情況下在給水溫度超過102℃,除氧效果才好。
對鍋爐給水進行化學除 氧的藥劑。它們是還原性化學物質,當加到 鍋爐給水中以后,即與水中的溶解氧起化學 反應,使氧還原生成無害物質,從而防止或 減輕鍋爐在運行期間的氧腐蝕。
常用的除氧劑有亞硫酸鈉(Na2SO3)和聯(lián)氨(N2H4)等。 前者只適用于中、低壓鍋爐,不能用于高壓鍋爐。因為亞硫酸鈉在鍋內高溫條件下會分 解生成有害氣體,引起金屬腐蝕。聯(lián)氨易揮 發(fā)、有毒、易燃,在使用中應注意安全與防 護,不能用于生活用鍋爐,常用于中、高壓 以上的鍋爐給水,作為熱力除氧的輔助除氧 劑,很少單獨使用。低壓鍋爐采用的極少。近 年來,在環(huán)保法規(guī)日益強化的情況下,由于 聯(lián)氨的毒性,國外在高壓鍋爐給水除氧中逐 漸采用了甲基乙基酮肟、碳酰肼、胺基乙醇 胺等一些新型化學除氧劑。它們屬揮發(fā)性除 氧劑,性能優(yōu)于聯(lián)氨,并且可使金屬鈍化,進 一步保護金屬不受腐蝕。例如,碳酰肼 [(N2H4)2CO]與氧的反應速度比聯(lián)氨快;甲 基乙基酮肟(CH3C2H5CNOH)的毒性比聯(lián)氨 小,未被懷疑是致癌物質; 胺基乙醇胺 (乙 醇與脂肪胺的縮合物) 的熱穩(wěn)定性高、除氧 能力強、反應速度快。各種新型化學除氧劑 正在不斷研究開發(fā)中。
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評分: 4.6
文章闡述鍋爐水質不良對工業(yè)鍋爐造成的危害,介紹鍋爐給水除氧的物理、化學除氧技術,并提出了防護對策。
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壓力有關。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。
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(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。
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。電化學除臭,是應用電化學保護的原理,使一種易氧化的金屬發(fā)生電化學腐蝕,讓水中的氧被消耗掉而去除。此法與上述除臭方法比較,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。
熱力除氧一般有大氣式熱力除氧和噴射式除氧。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氣一道排除,還能除掉水中各種氣體(包括游離態(tài)CO2,N2),如用鎂鈉離子交換法處理過的水,加熱后NH3,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(wěn)定可靠,是目前應用最多的一種除氧方法。為了保證熱力除氧器具有可靠的效果。
在設計和運行中應滿足下列條件:
A. 增加水與蒸汽的接觸面積,水流分配要均勻。
B. 保證氧氣在水中的溶解壓力與水面上它的分壓力之間有壓力差。
C. 保證使水被加熱到除氧器工作壓力下的沸騰溫度,一般采用104℃。熱力除氧技術史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,這種除氧方法一般要求設備高位布置,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,使得鍋爐房自耗氣量增大,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,而后溜至鍋爐給水泵,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(huán)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。
這是一種中溫除氧技術,一般在30-60℃溫度下進行??蓪崿F水面低溫狀態(tài)下除氧(在60℃或常溫),對熱力鍋爐和負荷波動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意除氧效果。相對于熱力除氧技術來說,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仍存在,并且真空除氧的高位布置,對運行管理噴射泵、加壓泵等關鍵設備的要求比熱力除氧更高。低位布置也需要一定得高度差,而且對噴射泵、加壓泵等關鍵設備的運行管理要求也更高。另外還增加了換熱設備和循環(huán)水箱。
(1) 真空除氧能利用低品味余熱,可用射流加熱器加熱軟化水;
(2) 又能分級及低位安裝,除氧可靠,運行穩(wěn)定,操作簡單,適用范圍廣。
(3) 我國節(jié)能工作大力開展以來,工業(yè)鍋爐房用此法除氧日漸增多。
化學除氧
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,水中含氧量最大,要求流速降低,因為鋼屑除氧自應用以來改進和提高不大,除氧效果不大可靠,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。
亞硫酸鈉是一種爐內加藥除氧法。因為在給水系統(tǒng)中氧是過路的主要腐蝕性物質,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,通常要求加藥量比理論值大。溫度越高,反應時間越短,除氧效果越好。當爐水PH值等于6時,效果最好,若PH值增加則除氧效果下降。加入銅、鈷、錳、錫等做催化劑,可提高除氧效果。該方法由于亞硫酸鈉廉價故而投資低,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(tǒng)中作為輔助除氧方法。
目前此法多用作熱力除氧后的輔助措施,以達到徹底清除水中的殘留氧,而不增加爐水的含鹽量。當壓力大于6.3MPa時,亞硫酸鈉主要分解成腐蝕性很強的二氧化硫和硫化氫,因此對高壓鍋爐多采用聯(lián)氨,聯(lián)氨與氧反應生成氮和水,有利于阻礙腐蝕的進一步發(fā)展。因聯(lián)氨有毒容易揮發(fā)不能用于飲用水鍋爐和生活用水鍋爐除氧。許多鍋爐廠正限制或不再使用。
解析除氧是近年來興起的一種比較先進的技術,其工作原理是將不含氧的氣體與要除氧的給水強烈混合接觸,使溶解在水中的氧解析至氣體中去,如此循環(huán)而使水達到脫氧的目的。
現在的解析除氧方法一般采用新型解析除氧器,用加熱器代替了原來的鍋爐煙氣加熱,并采用活性炭加催化劑作為還原劑,從而大大減少設備占地面積,在解析內部增加隔板控制水流,并加小孔和孔 管,使水中的含氧氣體充分逸出,達到很好的除氧效果。
解析除氧設備小,制造容易,耗鋼材少,投資低,操作方便,運行可靠,不用化學藥品,減少了環(huán)境污染,可在低溫下除氧,除氧效果好。目前國內在熱水鍋爐和單層布置的工業(yè)鍋爐內已廣泛應用。其缺點是只能除去水中氧氣而不能除去其他不凝氣體,水中二氧化碳含量有所增加;水箱水面不能密封,有時使除氧后的水與空氣接觸從而影響除氧效果。
解析除氧有以下特點:
(1)待除氧水不需要預熱處理,因此不增加鍋爐房自耗汽。
(2)解析除氧設備占地少,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0.05mg/L。
(4) 解析除氧的缺點是裝置調整復雜,管道系統(tǒng)及除氧水箱應密封。
早在60年代,國內外許多鍋爐房曾廣泛的采用了此種技術,但由于當時的反應器是設置在煙道里,不能適應熱負荷的變化。因此,該技術的使用一度受到限制。至90年代,研制出了一種幾種設置電加熱反應器的第二代解析除氧器,使這項技術又有了長足的發(fā)展。特別是清華大學和機電部設計研究院等單位研制的新型解析除氧器,克服了原來的不足和缺點,將加熱爐與反應器分開,加熱爐加熱從解析除氧器出來的氣體,加熱后的氣體經反應器時脫氧,使待脫氧水中的含氧氣體能充分解析出來,保證了運行可靠性和除氧效果。
且體積和耗電量都比原來設備小。采用新型解析式系統(tǒng),省去了除氧水箱,解決了原有水箱的密封問題。多家鍋爐房運行證明,解析除氧器操作簡單,投資低,運行可靠,效果好。但同時存在著影響除氧因素較多,只能除氧氣,不能除其他氣體的問題。
大氣式低壓除氧器工作壓力為0.02Mpa,其相對應的飽和溫度為:104℃,溶解氧:≤15PPb(部頒標準),這種除氧器廣泛適用于中、低壓參數的鍋爐給水除氧等其他用途需要的脫氧水,其出力范圍為:5~300t/h。
壓力式高壓除氧器其工作壓力:0.5Mpa,工作溫度158℃.適用中、高壓鍋爐。
壓力式中壓除氧器其工作壓力:0.3Mpa,工作溫度130℃.適用中壓鍋爐。