鍋爐給水除氧技術的應用

宋巖峰

[關鍵詞]鍋爐給水處理工藝；除氧技術；方法

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。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。

一、除氧途徑的分析

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。

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他藥劑的化合物，從而將其消除，常用的有藥劑除氧法和鋼屑除氧法等。

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。

二、除氧方法的比較和分析

1.熱力除氧

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.真空除氧

這是一種中溫除氧技術，一般在30℃～60%溫度下進行。可實現水面低溫狀態下除氧（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，運行穩定，操作簡單，適用范圍廣。我國節能工作大力開展以來，工業鍋爐房用此法除氧日漸增多。

3.解析除氧

解析除氧時近年來興起的一種比較先進的技術。其工作原理解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。如此循環而使給水達到脫氧的目的。

解吸除氧有以下特點：（1）待除氧水不需要預熱處理，因此不增加鍋爐房自耗汽；（2）解吸除氧設備占地少，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O，05mg/L；（4）解吸除氧的缺點是裝置調整復雜，管道系統及除氧水箱應密封。

4.樹脂除氧

當水通過樹脂層后，把水的溶解氧由零價還原成負二價，形成氧化物（氧化銅），樹脂失效后可用肼還原，Cu²⁺被樹脂上的交換基因吸收。使用中應注意出水中含有微量肼。不能做生活飲用水。除氧水箱應與空氣隔絕，同時要設兩個除氧罐，才能保證連續供應脫氧水。由電子工業部十二研究所研制的Y-12型氧化還原樹脂除氧器系列專利產品，在清華大學、北京第三機床廠熱水鍋爐中應用，獲得給水殘余氧0.06～0.02mg/L的優良除氧效果。目前已在小型熱水鍋爐中推廣使用。

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。