鍋爐給水除氧知識(shí)及除氧器工作原理

鍋爐給水是火力發(fā)電廠能量置換的重要介質(zhì)，而鍋爐給水的品質(zhì)直接決定著蒸汽的品質(zhì)，保證良好的汽水品質(zhì)則是汽水監(jiān)督的根本目的，而對(duì)給水進(jìn)行除氧是其中最重要的一環(huán)。木文從給水除氧知識(shí)及方法來(lái)探討除氧過(guò)程。一、為什么要對(duì)給水進(jìn)行除氧為保證鍋爐安全運(yùn)行，對(duì)鍋爐給水進(jìn)行有效的除氧是非常重要的。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》(GB1576-2001)中，對(duì)鍋爐水質(zhì)提出了嚴(yán)格要求，要求蒸發(fā)量大于2t/h的蒸汽鍋爐和額定功率M4.2MW的熱水鍋爐，都必須除氧。在鍋爐房設(shè)置適用的除氧設(shè)施，除去鍋爐給水中的溶解氧，是保護(hù)熱力系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必不可少的手段。溶解在水中的氧是造成鍋爐腐蝕的重要因素。試驗(yàn)證實(shí)，腐蝕速度與溶液中氧的濃度成正比，氧是很活潑的氣體，它能跟絕大多數(shù)金屬直接化合，當(dāng)其與金屬化合后，往往形成沉淀或穩(wěn)定的化合物，這些氧化物不再與金屬化合，起腐蝕作用的是水中的溶解氧。防止鍋爐氧腐蝕最有效的方法就是加強(qiáng)鍋爐給水的除氧，使給水中的含氧量達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。二、鍋爐給水中氧量合格標(biāo)準(zhǔn)1、對(duì)于小于5.83Mpa的鍋爐給水溶解氧的合格標(biāo)準(zhǔn)是＜15ug/L.2、于小額定壓力大于5.88Mpa的高壓鍋爐和亞臨界鍋爐給水溶解氧的合格標(biāo)準(zhǔn)是＜7ug/L3、超臨界及以上壓力的鍋爐給水溶解氧要求＜5ug/L.三、電廠常見(jiàn)的除氧方法發(fā)電廠給水除氧一般使用熱力除氧和化學(xué)除氧兩種方法。1、 熱力除氧熱力除氧原理是將水加熱至相應(yīng)壓力下的飽和溫度(一般達(dá)到沸點(diǎn))，蒸汽分壓力接近水面上的全壓力，溶解于水中氧的分壓力接近于零，使氧析出，再將水面上產(chǎn)生的氧氣排除，從而保證給水含氧量達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。熱力除氧有以下特點(diǎn)：不僅能除02,還能除C02及其他氣體；除氧水中不增加含鹽量，也不增加其它氣體的溶解量；用來(lái)對(duì)給水進(jìn)行熱力除氧的設(shè)備叫做除氧器，除氧器按照其工作原理可以分為真空除氧器，交高壓除氧器和高壓除氧器，目前大型火力發(fā)電廠一般使用高壓除氧器做為熱力除氧設(shè)備。2、 化學(xué)除氧。化學(xué)除氧作為在火電廠熱力除氧后的一種輔助除氧方式，其方法是在給水泵入口管理中加入聯(lián)氨的方式對(duì)經(jīng)過(guò)除氧器除氧后的給水進(jìn)行再次除氧，除去熱力除氧未完成排盡的溶氧，達(dá)到保護(hù)給水管道不受氧腐蝕的目的。四、熱力除氧的工作原理亨利定律指出：當(dāng)液體和氣體處于同一平衡狀態(tài)時(shí)，在溫度一定的情況下，單位體積液體內(nèi)溶解的氣體量與液而上該氣體分壓力成正比。當(dāng)水溫升高時(shí)，水的蒸發(fā)量增大，水面上水蒸汽的分壓力升高,氣體分壓力相對(duì)下降，導(dǎo)致水中的氣體不斷析岀，達(dá)到新的動(dòng)平衡狀態(tài)，除氧器就是利用這種原理進(jìn)行除氧的。道爾頓定律指出：混合氣體的全壓力等于各組分氣體分壓力之和。對(duì)于給水而言，水面上混合氣體的全壓力，等于氣體的分壓力與蒸汽的分壓力之和?？梢?jiàn)當(dāng)增加水面上混合氣體中水蒸汽的量時(shí)，就可降低氧氣的分壓力，為除氧創(chuàng)造條件。水達(dá)到飽和溫度時(shí)，水而上蒸汽的分壓力接近于其混合氣體的總壓力，而不凝結(jié)氣體的分壓力接近于零，這樣水中溶解的氣體就會(huì)不斷的排出水而，直至達(dá)到此溫度和壓力下的平衡狀態(tài)。熱力除氧過(guò)程是個(gè)傳熱和傳質(zhì)的過(guò)程，傳熱過(guò)程是把水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，傳質(zhì)過(guò)程是將水中的氣體分離析出。氣體的析出方式大致有兩種：一種是在除氧的初始階段，氣體以小氣泡的形式從水中逸出。此時(shí)水中氣體的含量較多，其分壓力大于水面以上氣體的分壓力，氣體會(huì)以氣泡的形式克服水的粘滯力和表面張力析出，如此除去水中80%一90%的氣體。另一種是氣體以擴(kuò)散形式從水中逸出。經(jīng)過(guò)初級(jí)除氧的給水中仍含有少量氣體，這部分氣體的不平衡壓差很小，氣體離析的能力較弱，為達(dá)到深度除氧目的，可適當(dāng)增加水的表面積，縮短氣體析出路徑，強(qiáng)化水中氣體的析出。為達(dá)到良好的熱力除氧效果，必須滿足以下條件：第一：有足夠量的蒸汽將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度；第二：及時(shí)排走析岀的氣體，防止水而的氣體分壓力增加，影響析出；第三：增大水與蒸汽接觸的表面積，增加水與蒸汽接觸的時(shí)間,蒸汽與水采用逆向流動(dòng)，以維持足夠大的傳熱面積和足夠長(zhǎng)的傳熱、傳質(zhì)時(shí)間。在初級(jí)除氧階段，凝結(jié)水經(jīng)過(guò)高壓噴嘴形成發(fā)散的錐形水膜向下進(jìn)入初級(jí)除氧區(qū)，在初級(jí)除氧區(qū)水膜與上行的蒸汽充分接觸，迅速將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，大部分氧氣從水中析出，聚集在噴嘴附近。為防止氧氣積聚過(guò)多，在每個(gè)噴嘴的周圍設(shè)有排氣口，以及時(shí)排出析出的氧氣；經(jīng)初級(jí)除氧的水在水箱下部匯集，深度除氧在水而以下進(jìn)行的，利用引入水面以下的蒸汽將水加熱、沸騰，實(shí)現(xiàn)深度除氧。除氧過(guò)程析出的氣體經(jīng)排氣管排出，除氧后的水則在水箱內(nèi)與回收的疏水等混合。這種噴霧除氧的優(yōu)點(diǎn)在于其除氧效率幾乎不受水溫的影響。四、典型高壓除氧器結(jié)構(gòu)1、安全門(mén)2、進(jìn)水口3、排氣口4、再循環(huán)接口5、四抽供汽接口6、輔汽供汽接口7、高加疏水接口8、就地水位計(jì)9、溢流口10、放水口11、出水口12、人孔13、壓力測(cè)點(diǎn)1、噴嘴除氧器的兩側(cè)分別安裝有一個(gè)蝶型噴嘴，凝結(jié)水分兩路引入這兩個(gè)噴嘴。噴嘴使凝結(jié)水形成適當(dāng)?shù)乃?，以獲得最佳直徑的水滴，達(dá)到既增大水與蒸汽的接觸表面積，又縮短了氣體離析路徑的效果。2、蒸汽平衡管與逆止閥除氧器的兩路汽源四抽和輔汽均引入底部，任一路均能滿足除氧和加熱的要求。為避免蒸汽管內(nèi)返水，在每個(gè)加熱蒸汽管路上均設(shè)一路蒸汽平衡管，平衡管上裝有逆止閥，正常運(yùn)行時(shí)供汽管內(nèi)的壓力大于除氧器內(nèi)部壓力，逆止閥關(guān)閉，蒸汽經(jīng)供汽管引入水面以下；當(dāng)供汽壓力突降使除氧器內(nèi)部壓力高于供汽管道內(nèi)壓力時(shí)，在此壓差的作用下逆止閥打開(kāi)，使除氧器內(nèi)部壓力降至供汽管內(nèi)的壓力，防止因除氧器的壓力過(guò)高，使水箱內(nèi)的給水返入蒸汽管內(nèi)。3、安全閥為防止除氧器超壓，除氧器裝有安全閥。4、溢流管除氧器水位過(guò)高可能引起除氧器超壓，當(dāng)除氧器水位失控甚至滿水時(shí)可能使汽輪機(jī)進(jìn)水，造成惡性事故。因此除氧器內(nèi)設(shè)有除氧器溢流與放水口，并在順序控制中設(shè)有高水位限制。當(dāng)水位上升至較高值時(shí)，先打開(kāi)放水閥放掉部分給水；在除氧器水位上升至溢流水位時(shí)，水經(jīng)溢流口排掉。1、除氧器的“返氧”和“再生沸騰”無(wú)論采用定壓還是滑壓運(yùn)行的除氧器，在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，均有可能產(chǎn)生“返氧”或“再沸騰”現(xiàn)象，尤其滑壓運(yùn)行的除氧器發(fā)生的可能性更大。當(dāng)負(fù)荷上升時(shí)，除氧器內(nèi)壓力隨之上升，而除氧器內(nèi)的水溫變化滯后于壓力的變化，不能立即升高，而變成欠飽和水。由于氣體在不飽和水中的溶解度大于在飽和水中的溶解度，于是己經(jīng)析出的氣體又重新返回到給水中，使除氧效率下降，此即“返氧”現(xiàn)象。返氧的發(fā)生不會(huì)造成給水泵發(fā)生汽蝕。在運(yùn)行中除氧器的壓力激增的可能性較小，而壓力突降則經(jīng)常發(fā)生，這時(shí)易發(fā)生除氧器的“再沸騰”現(xiàn)象。2、除氧器排汽量的調(diào)節(jié)除氧器排汽量