基本介紹
- 中文名：鍋爐給水除氧
- 外文名：Boiler feed water deoxidization
- 套用：鍋爐給水系統
- 學科：熱工學
- 除氧技術： 熱力除氧、化學除氧等
- 除氧劑：亞硫酸鈉
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鍋爐氧腐蝕的危害
氧腐蝕是鍋爐系統中最常見又較為嚴重的腐蝕。由於給水一般都與大氣接觸，水中的溶解氧基本上是飽和狀態，因此給水流經的管路和設備均有發生氧腐蝕的可能。
氧腐蝕經常發生的部位是給水管路和省煤器。由於省煤器內水溫逐漸升高，給溶解氧的腐蝕提供了有利條件。氧腐蝕一般都集中在省煤器的入口側，因為它的表面積大，能很快將水中殘餘的溶解氧消耗掉。如果給水中溶解氧含量較高，腐蝕也可能延伸到省煤器的中部和尾部，甚至使鍋爐的下降管也遭到氧腐蝕；某些小型鍋爐，當給水不採取除氧措施時，溶解氧可大部分或全部進入鍋內。其中一部分被蒸汽帶走，造成蒸汽管路等的氧腐蝕。另一部分氧則造成鍋爐腐蝕。腐蝕的部位一般在鍋筒的水側及下降管內，而上升管內，由於鍋筒的除氧作用，使溶解氧不易到達金屬表面，很少出現氧腐蝕。
氧腐蝕的形態一般為潰瘍型腐蝕和小孔型局部腐蝕，這種腐蝕對金屬構件強度的損壞是十分嚴重的。從全國工業鍋爐損壞和報廢事故原因分析看，由於鍋爐給水除氧不良，造成腐蝕而損壞，提出報廢或爆管的占相當的比例。為了消除溶解氧對鍋爐汽水系統的腐蝕和危害，國家標準規定：對於蒸發量大於2噸/時（t/h）的鍋爐，其給水要採取除氧措施，並根據鍋爐工作壓力的不同，要求給水溶解氧控制在合格的範圍內。
除氧技術
熱力除氧
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（包括游離志CO2，N2）。除氧後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。熱力除氧是套用最多的一種除氧方法。
真空除氧
這是一種中溫除氧技術。相對熱力除氧技術來說，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。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餘熱，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，適用範圍廣。我國大力開展節能工作以來，工業鍋爐房用此法除氧日漸增多。
化學除氧
1.鋼屑除氧。水經過鋼屑過濾器，鋼屑被氧化，把水中的溶解氧除去。這種方法有獨立式和附設式兩種。此法水溫要求大於70℃，以80~90℃溫度效果最好，溫度20~30℃除氧效果最差。即用鋼屑要求壓緊，越緊越好，水中含氧量越大，要求水流速降低。因為鋼屑除氧自套用以來技術改進和提高不大，除氧效果也不太可靠，一般用在對給水品質要求不高的小型鍋爐房，或者作為熱力網補給水，以及高壓鍋爐熱力除氧後的補充除氧，一般僅作輔助措施。
2.亞硫酸鈉除氧。這是一種爐內加藥除氧法。在給水系統中，氧是導致鍋爐腐蝕的主要物質，要求迅速將氧從給水中除去，一般使用亞硫酸鈉作為除氧劑。通常，其加藥量要比理論值大。溫度愈高，反應時間愈短，除氧效果愈好。當鍋爐水pH=6時，效果最好，若pH增加則除氧效果下降。加入銅、鈷、錳、錫等作催化劑，可提高除氧效果。該方法投資低、安全，操作也較為簡單。但此法加藥量不易控制，除氧效果不可靠，無法保證選標。另外，還會增加鍋爐水含鹽量，導致排污量增大、浪費熱量，很不經濟。該方法一般用在小型鍋爐房和些對水質要求較高的熱力系統中，作為輔助除氧方式。
3.聯氨除氧。此法多用作熱力除氧後的輔助措施，以達到徹底清除水中的殘留氧，並不增加鍋爐水的含鹽量。當壓力大於6.3Mpa時，亞硫酸鈉要分解成腐蝕性很強的二氧化硫和硫化氫。因此，高壓鍋爐多採用聯氨除氧，聯氨與氧反應生成氮和水，有利於阻礙鍋爐的進一步腐蝕。因聯氨有毒，容易揮發，不能用於飲用水鍋爐和生活用水鍋爐除氧。許多鍋爐使用單位正限制或不再使用此法。
解析除氧
解析除氧是近年來興起的一種比較先進的技術。其工作原理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到氣體中去，如此循環而使給水達到脫氧的目的。解析除氧的特點：
1.待除氧水不需要預熱處理，因此不增加鍋爐房自耗汽；
2.解析除氧設備占地少，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，除氧後的殘餘含氧量可降到0.05mg/L；
4.解析除氧的缺點是裝置調整複雜，管道系統及除氧水箱應密封。
鍋爐給水除氧方式多種式樣，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。
對於給水除氧技術，要時刻關注新技術、新材料、新成果，勇於探索、創新和改進，尋求除氧效果好、運行可靠、管理簡單、所需投資少的除氧方法。
鍋爐給水除氧劑
對鍋爐給水進行化學除 氧的藥劑。它們是還原性化學物質，當加到 鍋爐給水中以後，即與水中的溶解氧起化學 反應，使氧還原生成無害物質，從而防止或 減輕鍋爐在運行期間的氧腐蝕。
常用的除氧劑有亞硫酸鈉（Na2SO3）和聯氨（N2H4）等。 前者只適用於中、低壓鍋爐，不能用於高壓鍋爐。因為亞硫酸鈉在鍋內高溫條件下會分 解生成有害氣體，引起金屬腐蝕。聯氨易揮 發、有毒、易燃，在使用中應注意安全與防 護，不能用於生活用鍋爐，常用於中、高壓 以上的鍋爐給水，作為熱力除氧的輔助除氧 劑，很少單獨使用。低壓鍋爐採用的極少。近 年來，在環保法規日益強化的情況下，由於 聯氨的毒性，國外在高壓鍋爐給水除氧中逐 漸採用了甲基乙基酮肟、碳醯肼、胺基乙醇 胺等一些新型化學除氧劑。它們屬揮發性除 氧劑，性能優於聯氨，並且可使金屬鈍化，進 一步保護金屬不受腐蝕。例如，碳醯肼 [(N2H4)2CO]與氧的反應速度比聯氨快；甲 基乙基酮肟（CH3C2H5CNOH）的毒性比聯氨 小，未被懷疑是致癌物質； 胺基乙醇胺 （乙 醇與脂肪胺的縮合物） 的熱穩定性高、除氧 能力強、反應速度快。各種新型化學除氧劑 正在不斷研究開發中。
