工业锅炉给水除氧

电力18讯：    摘要：对常用的热力除氧、真空除氧、炉内加药除氧、解吸除氧等技术进行了分析，指出了各种方法的优缺点和适用范围。
关键词：氧腐蚀 除氧 分压力 溶解氧
在锅炉给水中，溶有多种气体，其中对热力设备危害最大的是溶解氧。在热力系统中，由于水汽温度都较高，使得氧腐蚀的速度进一步加快。为此，国家技术监督局发布了GB　1576-96《低压锅炉水质标准》，要求蒸发量大于6 t/h的蒸汽锅炉和额定功率≥4.2 MW的热水锅炉，都必须装设给水除氧装置。除去锅炉给水中的溶解氧，是保护热力设备经济运行必不可少的手段。

1 除氧的根本途径
根据气体溶解定律(亨利定律：任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压力和水温有关)，某气体的分压力越大，则溶解度越大。在一定压力下，随着水温增高，水蒸气的分压力增大，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时，氧气的溶解度在较低水温时也可达到零。根据这个原理，从水中除氧可以从以下几个方面着手：

① 使水升温，减小其中氧的溶解度，水中氧气就可逸出。

② 将水面上部空间氧气分子排除掉，或者让其转化成其它气体(如CO2)，从而减小水面上氧气的分压力，水中氧气就会不断逸出。

③ 采用化学或电化学的方法，使水中的溶解氧在进入锅炉前就转变成与金属或其它元素的稳定化合物，从而将其消除。

2 除氧方法的选择
2.1 热力除氧

包括大气式热力除氧和喷射式热力除氧。其原理是将水加热至沸点，氧的溶解度减小而逸出，再将水面上产生的氧气排除，使之充满蒸汽，如此水中的氧气不断逸出，从而使给水含氧量达到给水质量标准的要求。为了保证热力除氧器具有可靠的效果，在设计和运行中应满足足下列条件：

a.增加水与蒸汽的接触面积，水流分配要均匀。

b.保证氧气在水中的溶解压力与水面上它的分压力之间有压力差。

c.保证使水被加热到除氧器工作压力下的沸腾温度，一般采用104 ℃。

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，锅炉房的热负荷因热用户的变化而频繁变动，管理和操作水平较低，除氧水温常常达不到除氧器要求的数值，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。

第三，使得锅炉房自耗汽量增大，减少了有效外供汽。第四，对于纯热水锅炉房不能采用。

2.2 真空除氧

这是一种中温除氧技术，一般在30～60 ℃温度下进行。相对于热力除氧技术来说，它的加热条件有所改善，锅炉房自耗汽量减少，但热力除氧的大部分缺点仍存在，并且真空除氧的高位布置，对运行管理喷射泵、加压泵等关键设备的要求比热力除氧更高。低位布置也需要一定的高度差，而且对喷射泵、加压泵等关键设备的运行管理要求也很高。另外还增加了换热设备和循环水箱。

2.3 亚硫酸钠除氧

这是一种炉内加药除氧法。该方法投资低，操作简单。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。

2.4 钢屑除氧

虽然使用多年，但改进和提高不大，除氧效果不可靠。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，现该方法已基本上不再采用。

2.5 电解铝除氧

这是一种近年来出现的除氧方法，技术上不太成熟。该方法存在着投资和运行费用较高，且铝板需经常更换，运行操作不方便，除氧水箱需要密封等问题，有待于进一步完善、改进。

2.6 解吸除氧法 　

解吸除氧就是将准备除氧的水与已脱氧的气体强烈混合，则溶解于水中的氧气就大量扩散到气体中，从而达到除氧的目的。

解吸除氧有以下特点：

a.待除氧水不需要预热处理，因此不增加锅炉房自耗汽。

b.解吸除氧设备占地少，金属耗量小，从而减少基建投资。 　　

c.除氧效果好。在正常情况下，除氧后的残余含氧量可降到0.05 mg/L。

d.解吸除氧的缺点是装置调整复杂，管道系统及除氧水箱应密封。

早在60年代，国内外许多锅炉房曾广泛地采用了此种技术，但由于当时的反应器是设置在烟道里，不能适应热负荷的变化。因此，该技术的使用一度受到限制。至90年代，研制出了一种集中设置电加热反应器的第二代解吸除氧器，使这项技术又有了长足的发展。特别是清华大学和机电部设计研究院等单位研制的新型解吸除氧器，克服了原来的不足和缺点，将加热炉与反应器分开，加热炉加热从解吸除氧器出来的气体，加热后的气体经反应器时脱氧，使待脱氧水中的含氧气体能充分解吸出来，保证