鍋爐給水化學除氧技術研究和控制優化

劉丹丹 王凱(淄礦集團內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017313)

0 引言

世林化工三臺75T/h 煤粉鍋爐負責全廠的供電和供汽，其中供水品質對鍋爐的長期安全穩定運行具有重要意義。供水品質包含兩個主要特征：一是水的硬度指標即鈣鎂離子的含量，通常采用離子交換或反滲透技術可制取符合指標要求的鍋爐用水；二是水的含氧量指標。給水的含氧量過高是造成電廠熱力設備腐蝕的重要原因。在熱力系統中因水汽的溫度較高，氧化學腐蝕的速度加快，對設備帶來很大的危害，大大縮短設備的使用壽命，同時也易引發爆管泄露造成安全事故。另外水汽中過多的氧及空氣會嚴重影響交換器的傳熱效率，不利于電廠的經濟運行。通常除去水中溶解氧的方法有熱力除氧、真空除氧、化學除氧及解析除氧等。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，而且運行穩定、可靠。熱力除氧是目前應用最多的一種除氧方法。化學除氧是加入某種或幾種化學物質與水中的氧發生化學反應而除去氧，如海綿鐵除氧、加氫除氧、藥劑除氧等，一般化學除氧是作為熱力除氧的輔助系統來滿足鍋爐水質的指標要求。

關于鍋爐給水除氧的研究較少，主要集中在除氧技術、系統節能改造、影響因素、除氧工藝等方面。針對鍋爐給水除氧技術的研究主要有：武天龍(2019)針對工業鍋爐給水一般采用的幾種除氧技術進行深入分析，重點分析了氧化還原樹脂除氧器給水除氧技術，結合跟蹤監測數據梳理出相關結論；針對系統節能改造的研究主要有：李平、周信永(2016)針對純低溫余熱發電鍋爐給水除氧系統進行了改造升級，降低了真空除氧的能耗和水耗，使得補充水量非常少，達到降低能耗的真正目的；針對除氧工藝方面的研究主要有：馮世尊(2013)針對小型工業鍋爐給水除氧技術方面存在運行費用、技術管理等問題，詳細介紹了鍋爐給水除氧工藝存在的問題，提出了相關解決辦法。

在知網中，以鍋爐給水除氧為關鍵詞進行主題檢索，共檢索到135條結果，分析發表時間，總結發表規律，具體情況見表1。

表1 鍋爐給水除氧研究的研究趨勢表

1 鍋爐給水化學除氧技術介紹

世林化工采用的為熱力除氧和化學藥劑除氧相結合的方法。熱力除氧是通過熱力除氧器來實現。化學除氧是通過在水中加入化學藥劑聯氨、氨水使水中氧發生化學反應致濃度降低來滿足鍋爐用水要求。近年來，隨著環保管控日益嚴格和力度加大，各種化工原料的價格不斷上漲，部分產品甚至出現斷貨的局面，嚴重影響了企業正常生產經營，同時原料價格的攀升也推高了企業的生產成本，加劇了企業的經濟負擔。鍋爐給水化學除氧流程見圖1。

圖1 鍋爐給水化學除氧流程圖

2 鍋爐給水化學除氧技術

聯氨在堿性環境中具有很強的還原性，它能與水中的氧發生化學反應，清除水中殘留微量的氧，而不增加水的含鹽量來有效減少和防止鍋爐腐蝕，同時也防止鍋爐內鐵垢和銅垢的產生。其化學反應如下：

聯氨除氧效果主要由濃度、溫度和水的pH 值三個方面的因素決定。

2.1 濃度

足夠的過剩量實驗表明：在水溫和pH 值一定的情況下，聯氨在水中的過剩量介于20～50μg/L,除氧反應所需時間也越少，效果也越好，經濟性最佳。

2.2 溫度

給水溫度與聯氨除氧的反應速度有密切關系：水溫低于50℃，聯氨和氧的反應速度很慢；當水溫超過100℃時，反應速度明顯加快；當水溫超過150℃時，反應速度很快，除氧效果最佳。

2.3 水的pH值

聯氨在堿性溶液中是強還原劑，而且其反應速度與水的pH 值有密切關系。所以維持適當的pH 值是一個重要的條件。實驗表明，當水的pH 值在8.5～9.3之間時，反應速度最快。

3 鍋爐給水化學除氧技術控制優化

目前世林化工采用熱力除氧器和化學藥劑除氧，將給水溶解氧降低在0.005mg/L 左右，小于國標GB/T 1576和GB/T 12145規定要求的0.007mg/L 標準以下。在現有技術工藝中，對氨水和聯氨是直接加入到除氧器前的母水管路處，對其濃度、溫度和給水pH 值等重要因素并未考慮，只是按照原始的設計工藝添加，雖然能滿足鍋爐給水指標要求，但存在控制和管理粗放，氨水和聯氨的消耗量大而實際發生除氧反應效果差的問題。本研究通過理論分析和試驗，對世林化工聯氨除氧技術進行研究，根據研究方案實施技術改造并優化控制，從而找到既能滿足給水指標要求，又大大減少聯氨和氨水的投放量，降低成本的最優技術途徑。鍋爐給水化學除氧優化流程見圖2。

圖2 鍋爐給水化學除氧優化流程圖

(文章題目:鍋爐給水化學除氧技術研究和控制優化)

4 鍋爐給水化學除氧技術控制實施方案

鍋爐給水化學除氧技術控制首先要收集基礎數據，進行相關指標的化驗分析和聯氨除氧技術的理論分析等；然后根據理論分析結果制定完成相關技術工藝技改方案；再者準備相關技改材料、籌備技改人員，利用停產檢修期開始具體實施；最后開始調試，分析化驗各項指標參數，不斷調整找出最優的聯氨和氨水投放量。