单元7　锅炉水处理.ppt

单元7锅炉水处理 目录 7 1水质及水质标准 杂质中颗粒最大的称为悬浮物 悬浮物属非溶解性杂质 泛指混合在水中的砂粒 黏土微粒和动植物的有机残骸 其粒度约为10 4mm 当水静置时 有些较重的悬浮物沉降于水底 有些较轻的悬浮物则浮在水面 水中所含悬浮物是造成水浑浊 透明度低的主要原因 该杂质在水中很不稳定 分布也不均匀 是一种比较容易去除的杂质 7 1 1 1悬浮物 悬浮物进入离子交换器内会污染交换剂 降低交换容量 影响软化水质量 悬浮物进入锅炉后会沉积在锅筒 下联箱底部成为泥垢 影响锅炉的经济性和安全性 7 1水质及水质标准 胶体是颗粒直径在10 6 10 4mm之间的微粒 主要是铁 铝 硅的化合物以及动植物有机体的分解产物 这种杂质微粒的表面积很大 有明显的表面活性 能吸附许多分子和离子而带电 由于胶体微粒带有同性电荷而互斥 故它们在水中以稳定的微小颗粒状态存在 不能借助自重而下沉 除去 这类杂质的颗粒可以透过滤纸 用特殊的显微镜才能观察到 这种杂质需要在水中加入一些具有凝聚作用的化学药品 方能将其形成絮状物沉淀析出 7 1水质及水质标准 7 1 1 2胶体 若胶体进入锅炉 会使炉水表面产生大量泡沫 引起汽水共腾 并容易在受热面上形成难以清除的水垢 7 1水质及水质标准 溶解物质是溶解在水中的杂质 主要是矿物质盐类 如钙 镁 钾 钠等 和气体 其粒度小于10 6mm 能呈稳定状态均匀分布于水中 这类杂质不能用混凝 沉降 过滤等方法去除 只能用化学方法进行检验和分离 矿物质盐类在水中主要以离子状态存在 例如钙离子 Ca2 主要来源于地层岩石中的石灰石 CaCO3 和石膏 CaSO4 2H2O 被水溶解 镁离子 Mg2 是由白云石 MgCO3 CaCO3 受含CO2的水溶解而成的 7 1水质及水质标准 7 1 1 3溶解物质 天然水中的溶解气体主要有氧 O2 和二氧化碳 CO2 氧的来源主要是由于水中溶解了大气中的氧 部分来自水生植物在光合作用下产生的氧 二氧化碳主要是水或泥土中有机物分解和氧化的产物 天然水中的悬浮物和胶体杂质一般在自来水厂里经过混凝和过滤处理 大部分可被清除 但看似澄清的自来水依然不能用作锅炉给水 因为水中溶解的盐类 主要是钙 镁盐类在加热过程中会产生固相沉淀 黏附在锅炉受热面的内壁成为水垢 水垢的存在使受热面的传热情况显著变坏 可能导致管子局部变形 甚至引起爆管等严重后果 锅炉水管内壁结垢后 使管内流通截面减小 影响循环回路正常工作 结垢严重时甚至会堵塞水管 导致管子烧损 7 1水质及水质标准 水中溶解的氧和二氧化碳会对锅炉的受热面产生化学腐蚀 锅炉的给水和锅炉水又都是电解质 酸 碱 盐的水溶解 金属在电解质中会产生电化学腐蚀作用 这两种腐蚀均为局部腐蚀 即在金属表面产生溃伤性或点状腐蚀 俗称起麻点 腐蚀到一定阶段 常发生穿孔 造成锅炉事故 由此可见 供热锅炉水处理密切关系着锅炉运行的安全性和经济性 它的主要任务是 降低水中钙 镁盐类的含量 俗称软化 防止锅内结垢现象 减少水中的溶解气体 俗称除氧 以减轻对受热面的腐蚀 7 1水质及水质标准 它是指不溶于水的固体杂质 是水通过滤纸后被分离出来的固形物经干燥至恒重 它的含量是以1L水中所含固形物的毫克数来表示 即mg L 地下水经地层过滤后悬浮固形物一般较低 直接使用地表水时悬浮固形物较高 7 1水质及水质标准 7 1 2 1悬浮固形物 溶解固形物是水中含盐量和有机物含量的总和 即将已被分离出悬浮固形物后的滤液 经蒸发 干燥所得的残渣 单位为mg L 含盐量是比较精确地表示水中含盐量的指标 它是通过水质全分析 测定水中全部阳离子和阴离子的质量 然后相加得到的 由于进行水质全分析较困难 而且水中的有机物含量一般很少 所以通常可以用溶解固形物来替代水的含盐量 7 1水质及水质标准 7 1 2 2溶解固形物和含盐量 测定给水的溶解固形物含量 可以判断水质的情况 溶解固形物含量大 会升高锅炉水沸点 造成燃料浪费 并引起锅炉汽水共腾 只有严格把锅炉水溶解固形物控制在锅炉水质标准所规定的范围内 才能避免蒸汽污染 溶解固形物是锅炉水质标准中的一项重要指标 7 1水质及水质标准 硬度是指溶解于水中能形成水垢的钙 镁离子的含量 硬度分碳酸盐硬度 HT 和非碳酸盐硬度 HFT 两类 碳酸盐硬度表示水中溶解的重碳酸钙Ca HCO3 2及重碳酸镁Mg HCO3 2的含量 当加热到沸腾时 这类盐分可转变为沉淀物析出 所以又称为暂时硬度 化学反应如下 Ca HCO3 2 CaCO3 H2O CO2 Mg HCO3 2 MgCO3 H2O CO2 MgCO3 H2O Mg OH 2 CO2 7 1水质及水质标准 7 1 2 3硬度 H 非碳酸盐硬度表示水中的氯化钙CaCl 氯化镁MgCl 硫酸钙CaSO4和硫酸镁MgSO4及其他钙 镁盐的含量 这些盐类在加热至沸腾时不易沉淀 又称为永久硬度 碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度 H 其单位以mmol L表示 因此 总硬度 暂时硬度 永久硬度 碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度 即H HT HFT 7 1水质及水质标准 它表示能与强酸 HCl或H2SO4 发生中和作用的所有碱性物质的含量 即水中能够接受氢离子的OH CO32 HCO3 和其他弱酸根的含量 用A来表示 碱度的单位用mmol L表示 在天然水中 碱度主要由HCO3 和CO32 的盐类组成 水中所含的各种硬度和碱度 它们之间有内在的联系和制约 当水的总碱度大于总硬度时称为碱性水 碱性水中的碱度除Ca HCO3 2和Mg HCO3 2以外 还有NaHCO3和KHCO3存在 而NaHCO3碱度称为钠盐碱度 7 1水质及水质标准 7 1 2 4碱度 A 当水中有钠盐碱度 即负硬 存在时 就不可能存在永久硬度 因为钠盐碱度能消除永久硬度 反应式为 2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2 CaSO4 Na2CO3 CaCO3 Na2SO4钠盐碱度被称之为 负硬 所以 水中碱度和硬度的关系可归结为三种情况 如表7 1 见P106 所示 7 1水质及水质标准 它是指锅炉水中游离的NaOH和溶解固形物含量之比值 所谓游离NaOH是指水中氢氧根碱度折算成NaOH的含量 相对碱度是为防止锅炉苛性脆化而规定的一项技术指标 我国规定的相对碱度值必须小于0 2 7 1水质及水质标准 7 1 2 5相对碱度 它是表示水的酸碱性指标 当pH 7时 水呈中性 pH 7时 水呈酸性 pH 7时 水则呈碱性 天然水的pH值一般为6 8 5 呈酸性的水会对金属有腐蚀性 因此锅炉给水都要求pH 7 锅炉水的pH值通常控制在10 12 7 1水质及水质标准 7 1 2 6pH值 水溶液中含有氧气的质量浓度叫溶解氧 单位为mg L 氧在水中的溶解度取决于水温和水表面上的分压力 水温度越高 其溶解度越小 水中的溶解氧能腐蚀锅炉设备及给水管路 而且这种腐蚀是随锅炉参数的升高而加剧 特别是在锅炉除垢后 腐蚀情况更严重 因此 锅炉给水中的溶解氧应尽可能除去 7 1水质及水质标准 7 1 2 7溶解氧 O2 给水中的溶解氧可用化学方法去除 常用的化学药剂为亚硫酸钠 给水中亚硫酸钠相对于水中氧的过剩量越大 反应速度也越快 反应则越完全 在此情况下 锅炉水中的亚硫酸根含量成为一项控制指标 7 1水质及水质标准 7 1 2 8亚硫酸根 SO32 天然水中一般不含磷酸根 但为了消除锅炉给水带入汽锅的残留硬度 或为了防止汽锅内壁的腐蚀 可向锅内投放一定量的磷酸盐 但是锅炉水中磷酸根的浓度不能太高 过高时会生成Mg3 PO4 2水垢 导致锅炉水溶解固形物增加 因此 磷酸根也成为一项锅炉水的控制指标 7 1水质及水质标准 7 1 2 9磷酸根 PO43 天然水一般不含油 可是蒸汽的凝结水或给水在使用过程中受到污染后有可能混入一些油类 锅炉水中如含有油及碱类等物质 则在水表面容易形成泡沫层 使蒸汽带水量增加 影响蒸汽品质 因此 锅炉给水的含油量必须加以控制 7 1水质及水质标准 7 1 2 10含油量 为了防止锅炉及其热力系统结垢 被腐蚀和蒸汽污染 确保锅炉及其他热力设备能长期安全经济运行 锅炉水 汽的质量都应达到一定的标准 不同容量 参数的锅炉 按其不同工作条件 水处理技术水平和长年运行经验 规定了不同的水质要求和锅炉水水质指标 我国现行的国家标准 工业锅炉水质 GB1576 2001 规定 对于额定出口蒸汽压力小于或等于2 5MPa 以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉 一般应采 7 1水质及水质标准 用锅外化学水处理 给水和锅炉水的水质应符合表7 2的规定 对于额定蒸发量小于或等于2t h 且额定蒸汽压力小于或等于1 0MPa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉 如对汽 水品质无特殊要求 也可采用锅内加药处理 但必须对锅炉的结垢 被腐蚀和水质加强监督 认真做好加药 排污和清洗工作 其水质应符合表7 3的规定 对于承压热水锅炉给水应进行锅外水处理 对于额定功率小于或等于4 2MW非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉 可采用锅内加药处理 但同样必须对锅炉的结垢 被腐蚀和水质加强监督 其水质应符合表7 4 见P108 的规定 7 1水质及水质标准 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 通过水的预处理 混凝 沉淀和澄清 过滤 可除去水中的悬浮物质和部分胶体物质 在水处理工艺中 为了除去水中离子状态的杂质 目前广泛采用的是离子交换法 对于供热锅炉用水 离子交换处理的目的是使水得到软化 即要求降低原水 未经软化的水 中的硬度和碱度 以符合和达到锅炉用水的水质标准 通常采用的是阳离子交换法 常用的阳离子交换水处理有钠离子 氢离子 铵离子交换等方法 用来进行软化和除碱 通常以R表示离子交换剂中的复合阴离子根 以NaR表示为钠离子交换剂 HR表示为氢离子交换剂 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 对供热锅炉用水 钠离子交换软化处理的反应原理如下 与原水中碳酸盐硬度作用时2NaR Ca HCO3 2 CaR2 2NaHCO32NaR Mg HCO3 2 MgR2 2NaHCO3与非碳酸盐硬度作用时2NaR CaSO4 CaR2 Na2SO42NaR CaCl2 CaR2 2NaCl 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 2NaR MgSO4 MgR2 Na2SO42NaR MgCl2 MgR2 2NaCl由上述反应可见 1 经钠离子交换后 水中的钙 镁盐类都变成了钠盐 因此 除去了水中的硬度 2 原水中的重碳酸盐碱度 暂时硬度 均转变为钠盐碱度 NaHCO3 所以 钠离子交换只能软化水 但不能除碱 即经钠离子交换前后水的碱度保持不变 这是钠离子交换法最主要的缺点 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 3 由于Na 的当量值要比Ca2 Mg2 的当量值大 故经钠离子交换后 水中含盐量稍有增加 经过钠离子交换后的软水 还残留少量硬度 一般在0 03 0 1mmol L以下 钠离子交换剂运行一段时间以后 交换剂上的钠离子已大部分转为钙 镁型 导致出水硬度增高 将出水硬度达到软化水保证的硬度来作为交换剂失效 失效后的钠离子交换剂要用浓度为5 8 的食盐 NaCl 溶液进行还原 或称再生 即再用Na 把交换剂中的Ca2 Mg2 置换出来 还原后的交换剂又可以重新软化生水 即 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 CaR2 2NaCl2 NaR CaCl2MgR2 2NaCl2 NaR MgCl2为了节省还原液用量 在还原以前要用水冲出失效交换剂的表层泥渣污物 这个过程称为反洗 为了清除还原后过剩的还原液 以使软化一开始就得到合格的给水 在还原后再用水冲洗交换剂层 这个过程称为正洗 软化 反洗 还原 正洗构成了水处理工艺的一个循环 阳离子交换剂基本上就是按这个循环工作的 每重复一次就构成交换剂的一个运行循环 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 这是中 小型锅炉常用的方法 水的软化在单级钠离子交换器中进行 如图7 1所示 原水经钠离子交换后 软化水中的总含盐量未降低 原水中的阴离子Cl SO42 和HCO3 等并未改变 只是将易形成水垢的钙 镁化合物变为不易形成水垢的化合物 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2 2 1单级钠离子交换法 钠离子交换剂与被处理水经过离子交换后 其钠离子逐渐被钙 镁离子置换而失去软化能力 此时应采用氯化钠 NaCl 水溶液进行再生还原 还原时形成的CaCl2 MgCl2为溶解性盐类 可用水冲洗除去 从而使钠离子交换剂得到还原 用单级钠离子交换法可使水中残余硬度降低到不超过0 035mmol L 如被处理水水质较差或对软化水要求较高时 则应考虑使用两级钠离子交换 在低压锅炉中一般采用一级钠离子交换 而在中 高压锅炉中 则必须采用两级处理 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 图7 1单级钠离子交换系统 串联布置的双级钠离子交换软化水系统如图7 2所示 原水先进入第一级钠离子交换器 使硬度降到0 2mmol L以下 然后再进入第二级钠离子交换器软化 使出水的残余硬度达到锅炉要求的标准 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2 2 2双级钠离子交换法 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 图7 2双级钠离子交换系统 氢离子交换软化水的工作原理是利用离子交换剂中的氢离子转换被处理水中的钙 镁离子 其反应式为 2HR Ca HCO3 2 CaR2 2H2O 2CO2 2HR Mg HCO3 2 MgR2 2H2O 2CO2 2HR CaSO4 CaR2 H2SO42HR CaCl2 CaR2 2HCl2HR MgSO4 MgR2 H2SO42HR MgCl2 MgR2 2HCl 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2 2 3氢离子交换法 可见 通过氢离子交换后的软化水变成酸性水 因而不宜直接用作锅炉给水 还须进一步处理 处理方法之一是将酸性水除去CO2后加碱中和至过剩碱度为0 35mmol L左右为止 另一种方法是采用氢 钠离子联合软化 使氢离子交换产生的游离酸与经钠离子交换后水中的碱相中和而达到除碱的目的 即H2SO4 2NaHCO3 Na2SO4 2H2O 2CO2 HCl NaHCO3 NaCl H2O CO2 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 氢离子交换剂的还原剂为1 5 2 浓度的稀硫酸溶液 还原时的反应式为 CaR2 H2SO4 2HR CaSO4MgR2 H2SO4 2HR MgSO4 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 氢 钠离子联合工作系统可分为综合的氢 钠离子软化法 氢 钠离子并联软化法和氢 钠离子串联软化法 综合的氢 钠离子软化法在离子交换器中同时装有氢离子交换剂层和钠离子交换剂层 又称双层离子交换器 水先经上层的氢离子交换剂层 使水呈酸性 然后再经下层钠离子交换剂 吸收酸性水中的氢离子 经过这样处理 水中酸性被消除 一部分未被上层氢离子吸收的残余钙 镁离子也被钠离子交换剂吸收 由于水中还有部分碳酸盐硬度 故使处理后的软化水保持一定碱度 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2 2 4氢 钠离子交换联合软化法 氢 钠离子并联软化法的系统示意图如图7 3所示 进水分别在氢离子和钠离子交换器中软化 再将氢离子交换器产生的酸性水和钠离子交换器产生的碱性水混合 最后进入CO2除气器除去游离的CO2 采用并联法时 可根据进水水质 调节进入氢离子和钠离子交换器的进水比例来控制软化水的碱度 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 氢 钠离子串联软化法的系统示意图如图7 4所示 在此系统中 部分进水先在氢离子交换器中软化 其出水与其余未经软化的水混合 经氢离子交换产生的酸度和原水中的碱度中和 混合后的水经CO2除气器除去游离的CO2后 进入中间水箱 最后用水泵送入钠离子交换器软化 除去未经氢离子交换器的另一部分原水中的硬度 其出水即为已除硬脱碱的软化水 此系统适用于进水碱度较大的情况 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 比较并联和串联的两种系统可以看出 其不同点是在并联系统中只有一部分原水进入钠离子交换器 而在串联系统中 全部原水最后都要通过钠离子交换器 所以从设备来说 串联系统投资较高 但从运行来看 并联系统需要严格控制水量比例 加强化学监督 才能避免氢 钠离子交换器的混合水呈酸性 而在串联系统中 即使经氢离子交换的水和原水的混合水带有些酸性 但由于还要经过钠离子交换器 最后就不会出酸性水 因而可靠性较好 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 上述三种氢 钠离子交换软化法可得出不同的出水残余碱度 综合的氢 钠离子软化法的出水残余碱度为1 0 1 5mmol L 串联系统的出水残余碱度为0 7mmol L 并联系统比较容易调整 残余碱度可不大于0 35mmol L 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 图7 3氢 钠离子并联交换系统 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 图7 4氢 钠离子串联交换系统 前述离子交换软化装置中的交换剂是基本上在设备中固定不动 交换时原水自上而下流过交换剂层 再生时停止供水 进行反洗 还原和正洗 存在再生周期 交换剂是分层失效的 为了保证软化水装置必须在下部留有一层保护层 因而交换剂利用率低 还原耗盐量大 但设备少 操作简单 这种离子交换器称为固定床离子交换器 移动床离子交换装置的特点是可以半连续性进行水处理 这种装置的工作原理如图7 5所示 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2 2 5移动床离子交换软化法 图中的交换塔 再生塔和清洗塔合成一体成为单塔 交换剂装在交换塔中 进水自下而上流过交换剂 软水经交换塔上部孔板流出 软化过程中 失效的交换剂部分软水从塔底部送往再生塔 经一定时间后停止进水软化 开启排水阀排水 而清洗塔借重力自动向交换塔补充相同数量的已还原 清洗过的交换剂 约数十秒到几分钟后 关闭排水阀 继续进行软化 再生塔中定期通入一定浓度的食盐溶液进行交换剂还原再生 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 移动床离子交换的优点是交换剂利用率高 还原剂用量省 软化水水质好 其缺点是交换剂磨损大 补充量多 移动床离子交换装置的工作过程是半连续的 宜用于处理水量大 生水硬度高的水质 除单塔式外 还有双塔式和三塔式等种类 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 图7 5单塔移动床离子交换装置工作原理图 流动床离子软化装置可以连续工作 按运行方式可分为重力式和压力式两种 后者尚不成熟 应用也不多 按运行系统可分为单塔式 双塔式和三塔式三种 目前应用最多的为重力双塔式流动床 如图7 6所示 流动床离子交换系统的主要设备为交换塔和再生清洗塔 整个工艺流程分为软化 再生和清洗三个部分 软化过程是在交换塔内进行 原水从交换塔底部进入 使交换剂悬浮 并从交换塔上部流出 交换剂也在流动 再生后的交换剂借重位差自再生塔底部输出至交换塔顶部 并在 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2 2 6流动床离子交换软化法 交换塔内与原水作用 使钠型交换剂变成钙型或镁型 失效的交换剂较重 可沉到交换塔底部 此后靠水力喷射器将其送入再生塔顶部 逐渐下落并与向上流动的再生液和清洗水相遇而得到再生和清洗 再生后的交换剂在再生塔底部重新输入交换塔 再生液经流量计注入再生塔 清洗水经流量计注入再生塔后分为两股 一股将再生后的交换剂送入交换塔 另一股在再生塔中向上流动对再生的交换剂进行清洗 并使饱和的再生液 饱和NaCl溶液 进行稀释 流动床的优点是出水水质高 能连续工作 操作较方便 需要的交换剂量少 但适应水质和水量变化的能力差 厂房较高 交换剂磨损大 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 图7 6双塔式流动床钠离子交换水处理装置 近年来随着燃油 燃气锅炉的广泛应用 全自动离子交换软水器的种类和数量也越来越多 国产的全自动软水器均采用浮动床技术 目前无论是进口还是国产的全自动软水器 都是以强酸性阳离子交换树脂 RNa型 作交换剂 只能除去原水中的硬度 不能除碱和除盐 其交换和再生原理及再生步骤与同类型的普通钠离子交换器相同 只是全部工艺流程通过预先设定 由控制器自动完成而已 通常全自动软水器都是根据树脂所能除去硬度的交换容量 推算出运行时间或周期制水量来人为设定再生周期 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 2 2 7全自动离子交换软化法 的 现有的全自动软水器都没有自动监测出水硬度的功能 因此在运行过程中 仍需操作人员定期进行取样化验 以检验出水质量 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 例7 1 某厂锅炉房设置两台SHL10 1 3 350型锅炉 凝结水回收率K 30 锅炉排污率P 5 原水总硬度H 7 8mmol L 从表7 2水管锅炉水质标准中查得 锅炉给水允许硬度H 0 03mmol L 现选用钠离子交换软化设备 采用强酸阳离子交换树脂和顺流再生 试计算离子交换器的运行数据 计算数据见表7 5 见P114 7 2水处理系统的分类及水处理设备的选择 7 3锅炉给水除氧 金属最严重的腐蚀是电化学腐蚀 在锅炉设备里 水中溶解氧 二氧化碳气体对锅炉金属壁面会产生化学和电化学腐蚀 因此必须采取除气措施 特别是除氧 为保证锅炉安全经济运行 在GB1576 工业锅炉水质 标准中明确规定 当锅炉额定蒸发量大于或等于6t h时应除氧 额定蒸发量小于6t h的锅炉如发现局部腐蚀时 给水应采取除氧措施 锅炉额定功率大于或等于4 2MW的承压热水锅炉给水应除氧 额定功率小于4 2MW的承压热水锅炉和常压热水锅炉给水应尽量除氧 气体在液体中的溶解度 除与液体的温度有关外 还与这种气体在液面上的分压力有关 从气体溶解定律 亨利定律 可知 任何气体在水中的溶解度与此气体在水界面上的分压力成正比 在敞开的设备中将水加热 水温升高 会使气水界面上的水蒸气分压力增大 其他气体的分压力降低 致使其他气体在水中的溶解度减小 当水温达到沸点时 此时水界面上的水蒸气压力和外界压力相等 其他气体的分压力都趋于零 水就不再具有溶解气体的能力 这是热力除氧的工作原理 7 3锅炉给水除氧 要使水温达到沸点 通常可采用加热法或抽真空的方法 如要使水界面上的氧气分压力降低 也可将界面上的空间充满不含氧的气体来达到 因此 常用的锅炉水除氧处理有热力除氧 真空除氧 解吸除氧 另外利用氧的化学反应可以进行化学药剂除氧 7 3锅炉给水除氧 热力除氧就是将水加热至沸点 将析出于水面的氧除去的方法 水温达到沸点时 理论上水的含氧量为零 实际上尚有残留氧 只是此时水的含氧量已符合锅炉给水的水质标准 热力除氧不仅除去水中的溶解氧 而且同时除去其他溶解气体 如CO2等 软水中残留的碳酸盐碱度 也会在热力除氧器加热时逸出CO2 使碱度有所降低 7 3锅炉给水除氧 供热锅炉给水热力除氧大多采用大气式热力除氧器 即除氧器内保持的压力略高于大气压 一般为0 02MPa 表压力 在此压力下 水的饱和温度为102 104 压力略高于大气压的目的是便于使除氧后的气体排出除氧器外 而且不会使外界空气倒吸入除氧器内 为防止超压 设置了水封式安全阀 7 3锅炉给水除氧 热力除氧器结构从整体上可分为两部分 上部为脱气塔 俗称除氧头 下部是贮水箱 其系统如图7 7所示 脱气塔内要完成软水的加热和除气两个过程 蒸汽与水的接触面积愈大 加热和分离效果愈好 贮水箱存储已除过氧的水和兼作锅炉给水箱 为了提高除氧效果 贮水箱底部装有再沸腾用的蒸汽管 蒸汽从细孔喷出 保持贮水箱中的水处于饱和温度 残剩气体能继续逸出 为此水箱水位不宜过高 以留有一定的散气空间 另外 为回收从除氧器脱气塔顶部随气体一起排出的蒸汽热量 还设置了排汽冷却器 7 3锅炉给水除氧 各种热力除氧器水箱的构造基本都相同 而脱气塔的构造则不同 目前推荐使用的是喷雾填料式脱气塔 如图7 8所示 在脱气塔内包括喷雾和填料二级加热除氧 软水经喷嘴雾化 呈微粒向上喷洒 与塔顶上进汽管进入的蒸汽相遇 达到一次加热和除氧 当水往下落 又和填料层相接触时 以 形不锈钢填料效果最佳 水在填料表面呈水膜状态 蒸汽向上流动 在填料层中与水膜接触 达到二次除氧 喷雾式热力除氧器的进水不需预热 除氧效果好 能适应负荷和水温的较大变化 而且结构简单 便于维修 7 3锅炉给水除氧 7 3锅炉给水除氧 图7 7热力除氧器系统图 7 3锅炉给水除氧 图7 8喷雾填料式脱气塔 真空除氧也属于热力除氧 所不同的是它利用低温水在真空状态下达到沸腾 从而达到除氧和减少锅炉房自用蒸汽的目的 除氧器的真空可借蒸汽喷射泵或水喷射泵来达到 当除氧器内真空度保持在80kPa 而相应的水温为60 时 水的溶解氧含量可达0 05mg L 达到供热锅炉给水标准 7 3锅炉给水除氧 真空除氧的关键是控制水温和所需的真空度 一般应使水温高于除氧器内压力下的饱和温度0 5 1 这样才能保证有效除氧 其次 整个系统要求有良好的密封性能 真空除氧器在运行过程中 除氧水箱内的水位波动会影响到真空度的变化 为此还要控制除氧水箱的液位 以保持稳定 真空除氧与大气式热力除氧相比 可以不耗用蒸汽 锅炉给水温度低 便于充分利用省煤器 降低锅炉排烟温度 真空式热力除氧器的水箱必须设置在较高的位置 10m以上 以维持给水泵前一定的正压 这给小型锅炉房的布置带来一定的困难 7 3锅炉给水除氧 它也是根据气体溶解定律进行除氧的 其工作原理是将不含氧的气体与要除氧的软水强烈混合 由于不含氧气体中的氧分压力为零 软水中的氧就扩散到无氧气体中去 从而降低软水的含氧量 达到其除氧的目的 解吸除氧装置系统如图7 9所示 软水用水泵1送至水喷射器2 靠后者的引射作用把由反应器7来的气体 N2 CO2 吸入 并与水强烈混合 此时 溶解于水中的氧开始向气体中扩散 并经扩散器3和混合管4进入解吸器5 在其中进行气和水的分离 挡板6 7 3锅炉给水除氧 用以改善分离过程 减少水分的携带 含氧气体 N2 CO2 O2 经解吸器空间通往单独设置的电加热的反应器7 反应器内盛有催化脱氧剂 反应器内的温度为250 在此温度下 含氧气体与催化脱氧剂相遇 反应生成CO2 从反应器出来的是不含氧气体 它被水喷射器吸走 如此周而复始地进行上述过程 除氧后的水由解吸器5流入给水箱8 为减少水与空气的接触 水箱内放有浮板9 将整个水箱内的水面盖住 或采用蒸汽封住水面 气体通向反应器7的管路上装有水分离器10 它可将气体带出的水滴分离出来 并经水封箱11排掉 7 3锅炉给水除氧 解吸除氧的优点是设备简单 容易制造 运行方便和不需化学药品 可在水温较低情况下得到较好的除氧效果 适用于小型锅炉 其缺点是除氧效果受到反应器温度 木炭所含水分 负荷变化及水温 水压等条件的影响 而且只能除氧 不能除去其他气体 7 3锅炉给水除氧 7 3锅炉给水除氧 图7 9解吸除氧装置 钢屑除氧用的是切削不久的钢屑 先用碱液漂洗去油污 经热水冲洗干净后再用硫酸溶液处理 使其表面容易氧化 处理后的钢屑装入钢屑除氧器中压紧 使其密实 钢屑除氧是使含有溶解氧的水流经钢屑过滤器 钢屑与氧反应 生成氧化铁 达到水被除氧的目的 水温愈高 反应速度愈快 除氧效果愈好 水与钢屑接触时间愈长 反应效果愈佳 钢屑除氧器一般都布置在给水泵的吸入侧 7 3锅炉给水除氧 7 3 4 1钢屑除氧 海绵铁粒除氧是常温过滤式铁粒除氧的一种新型工艺 滤料的主要成分为含有微量催化剂的海绵铁粒 无毒无味 是一种高含铁量的多孔性物质 吸附能力很强 当常温含氧水通过滤料层时 水中的氧与铁反应生成Fe OH 3 Fe OH 3呈黄绿色絮状物 用水反复冲洗即可冲走 因此 滤料层可反复使用 定期补充消耗量 但除氧水中铁离子含量增加了 因此 在该型除氧器后应设一级钠离子交换器 以除去水中的铁离子 7 3锅炉给水除氧 7 3 4 2海绵铁粒除氧 海绵铁粒除氧器除氧效果好 出水含氧可降到0 05mL L 适应负荷变化的能力强 即出水量波动时不影响除氧效果 属常温除氧 省煤器进水温度低 可充分利用省煤器 以降低锅炉排烟温度 除氧器与给水泵安装在同一高度 无需增加厂房高度 它更适用于热水锅炉 7 3锅炉给水除氧 药剂除氧是向给水中加药 使其与水中溶解氧化合成无腐蚀性物质 以达到给水除氧的目的 常用的药剂为亚硫酸钠 Na2SO3 其反应式为 2Na2SO3 O2 2Na2SO4加药量应用时可按10kg工业亚硫酸钠除掉1kg溶解氧进行控制 在使用时 将亚硫酸钠配制成浓度为2 10 的溶液 用活塞泵打入给水管道的吸入侧或直接滴加到给水箱中 7 3锅炉给水除氧 7 3 4 3药剂除氧 药剂除氧法装置简单 操作方便 适用于小型锅炉 尤其是对封闭式循环系统的热水锅炉补充水量不大时 用亚硫酸钠除氧比较合适 使用化学药剂除氧 大多用于对给水水质要求较高的热力系统作为辅助