锅炉给水除氧知识及除氧器工作原理

锅炉给水是火力发电厂能量置换的重要介质，而锅炉给水的品质直接决定着蒸汽的品质，保证良好的汽水品质则是汽水监督的根本目的，而对给水进行除氧是其中最重要的一环。木文从给水除氧知识及方法来探讨除氧过程。一、为什么要对给水进行除氧为保证锅炉安全运行，对锅炉给水进行有效的除氧是非常重要的。在国家标准《工业锅炉水质》(GB1576-2001)中，对锅炉水质提出了严格要求，要求蒸发量大于2t/h的蒸汽锅炉和额定功率M4.2MW的热水锅炉，都必须除氧。在锅炉房设置适用的除氧设施，除去锅炉给水中的溶解氧，是保护热力系统设备经济运行的必不可少的手段。溶解在水中的氧是造成锅炉腐蚀的重要因素。试验证实，腐蚀速度与溶液中氧的浓度成正比，氧是很活泼的气体，它能跟绝大多数金属直接化合，当其与金属化合后，往往形成沉淀或稳定的化合物，这些氧化物不再与金属化合，起腐蚀作用的是水中的溶解氧。防止锅炉氧腐蚀最有效的方法就是加强锅炉给水的除氧，使给水中的含氧量达到水质标准的要求。二、锅炉给水中氧量合格标准1、对于小于5.83Mpa的锅炉给水溶解氧的合格标准是＜15ug/L.2、于小额定压力大于5.88Mpa的高压锅炉和亚临界锅炉给水溶解氧的合格标准是＜7ug/L3、超临界及以上压力的锅炉给水溶解氧要求＜5ug/L.三、电厂常见的除氧方法发电厂给水除氧一般使用热力除氧和化学除氧两种方法。1、 热力除氧热力除氧原理是将水加热至相应压力下的饱和温度(一般达到沸点)，蒸汽分压力接近水面上的全压力，溶解于水中氧的分压力接近于零，使氧析出，再将水面上产生的氧气排除，从而保证给水含氧量达到水质标准的要求。热力除氧有以下特点：不仅能除02,还能除C02及其他气体；除氧水中不增加含盐量，也不增加其它气体的溶解量；用来对给水进行热力除氧的设备叫做除氧器，除氧器按照其工作原理可以分为真空除氧器，交高压除氧器和高压除氧器，目前大型火力发电厂一般使用高压除氧器做为热力除氧设备。2、 化学除氧。化学除氧作为在火电厂热力除氧后的一种辅助除氧方式，其方法是在给水泵入口管理中加入联氨的方式对经过除氧器除氧后的给水进行再次除氧，除去热力除氧未完成排尽的溶氧，达到保护给水管道不受氧腐蚀的目的。四、热力除氧的工作原理亨利定律指出：当液体和气体处于同一平衡状态时，在温度一定的情况下，单位体积液体内溶解的气体量与液而上该气体分压力成正比。当水温升高时，水的蒸发量增大，水面上水蒸汽的分压力升高,气体分压力相对下降，导致水中的气体不断析岀，达到新的动平衡状态，除氧器就是利用这种原理进行除氧的。道尔顿定律指出：混合气体的全压力等于各组分气体分压力之和。对于给水而言，水面上混合气体的全压力，等于气体的分压力与蒸汽的分压力之和。可见当增加水面上混合气体中水蒸汽的量时，就可降低氧气的分压力，为除氧创造条件。水达到饱和温度时，水而上蒸汽的分压力接近于其混合气体的总压力，而不凝结气体的分压力接近于零，这样水中溶解的气体就会不断的排出水而，直至达到此温度和压力下的平衡状态。热力除氧过程是个传热和传质的过程，传热过程是把水加热到除氧器压力下的饱和温度，传质过程是将水中的气体分离析出。气体的析出方式大致有两种：一种是在除氧的初始阶段，气体以小气泡的形式从水中逸出。此时水中气体的含量较多，其分压力大于水面以上气体的分压力，气体会以气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力析出，如此除去水中80%一90%的气体。另一种是气体以扩散形式从水中逸出。经过初级除氧的给水中仍含有少量气体，这部分气体的不平衡压差很小，气体离析的能力较弱，为达到深度除氧目的，可适当增加水的表面积，缩短气体析出路径，强化水中气体的析出。为达到良好的热力除氧效果，必须满足以下条件：第一：有足够量的蒸汽将水加热到除氧器压力下的饱和温度；第二：及时排走析岀的气体，防止水而的气体分压力增加，影响析出；第三：增大水与蒸汽接触的表面积，增加水与蒸汽接触的时间,蒸汽与水采用逆向流动，以维持足够大的传热面积和足够长的传热、传质时间。在初级除氧阶段，凝结水经过高压喷嘴形成发散的锥形水膜向下进入初级除氧区，在初级除氧区水膜与上行的蒸汽充分接触，迅速将水加热到除氧器压力下的饱和温度，大部分氧气从水中析出，聚集在喷嘴附近。为防止氧气积聚过多，在每个喷嘴的周围设有排气口，以及时排出析出的氧气；经初级除氧的水在水箱下部汇集，深度除氧在水而以下进行的，利用引入水面以下的蒸汽将水加热、沸腾，实现深度除氧。除氧过程析出的气体经排气管排出，除氧后的水则在水箱内与回收的疏水等混合。这种喷雾除氧的优点在于其除氧效率几乎不受水温的影响。四、典型高压除氧器结构1、安全门2、进水口3、排气口4、再循环接口5、四抽供汽接口6、辅汽供汽接口7、高加疏水接口8、就地水位计9、溢流口10、放水口11、出水口12、人孔13、压力测点1、喷嘴除氧器的两侧分别安装有一个蝶型喷嘴，凝结水分两路引入这两个喷嘴。喷嘴使凝结水形成适当的水膜，以获得最佳直径的水滴，达到既增大水与蒸汽的接触表面积，又缩短了气体离析路径的效果。2、蒸汽平衡管与逆止阀除氧器的两路汽源四抽和辅汽均引入底部，任一路均能满足除氧和加热的要求。为避免蒸汽管内返水，在每个加热蒸汽管路上均设一路蒸汽平衡管，平衡管上装有逆止阀，正常运行时供汽管内的压力大于除氧器内部压力，逆止阀关闭，蒸汽经供汽管引入水面以下；当供汽压力突降使除氧器内部压力高于供汽管道内压力时，在此压差的作用下逆止阀打开，使除氧器内部压力降至供汽管内的压力，防止因除氧器的压力过高，使水箱内的给水返入蒸汽管内。3、安全阀为防止除氧器超压，除氧器装有安全阀。4、溢流管除氧器水位过高可能引起除氧器超压，当除氧器水位失控甚至满水时可能使汽轮机进水，造成恶性事故。因此除氧器内设有除氧器溢流与放水口，并在顺序控制中设有高水位限制。当水位上升至较高值时，先打开放水阀放掉部分给水；在除氧器水位上升至溢流水位时，水经溢流口排掉。1、除氧器的“返氧”和“再生沸腾”无论采用定压还是滑压运行的除氧器，在负荷发生变化时，均有可能产生“返氧”或“再沸腾”现象，尤其滑压运行的除氧器发生的可能性更大。当负荷上升时，除氧器内压力随之上升，而除氧器内的水温变化滞后于压力的变化，不能立即升高，而变成欠饱和水。由于气体在不饱和水中的溶解度大于在饱和水中的溶解度，于是己经析出的气体又重新返回到给水中，使除氧效率下降，此即“返氧”现象。返氧的发生不会造成给水泵发生汽蚀。在运行中除氧器的压力激增的可能性较小，而压力突降则经常发生，这时易发生除氧器的“再沸腾”现象。2、除氧器排汽量的调节除氧器排汽量