锅炉给水除氧技术浅析
2011年第19期SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION
○科教前沿○科技信息
锅炉给水除氧技术浅析
聂玉奎
(肥城曹庄煤矿有限公司大封矸石热电厂
山东
肥城
271619)
【摘要】本文系统介绍了目前各类给水除氧方法及各种特点,并探讨了如何根据实际情况选择相应的除氧方式。【关键词】给水;除氧;技术
我们在锅炉运行实践中发现,因氧腐蚀造成的锅炉事故有逐年上升的趋势。给水中溶解氧的存在是锅炉发生化学腐蚀和电化学腐蚀的主要因素。为保证锅炉安全经济运行,在GB1576《工业锅炉水质》标准中明文规定:“当锅炉额定蒸发量大于等于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,应采取除氧措施,对于供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应小于等于0.05mg/L。锅炉额定功率大于等于4.2MW 时, 热水锅炉给水应除氧,额定功率小于4.2MW 的热水锅炉给水应尽量除氧。“但由于除氧方法选择不当或不采取任何除氧措施,锅炉给水中的氧和二氧化碳,随着水的流程逐渐与金属发生反应,所以省煤器最容易发生腐蚀。其次是给水管道和锅筒水位线附近,其腐蚀速度相当快。给水除氧的方法多数蒸汽锅炉采用热力除氧,少数采用化学除氧和真空除氧。热力除氧不适用热水锅炉。
本文介绍锅炉给水几种主要除氧的主要方法,对这几种方法作分析和总结,供锅炉给水处理工作者参考。
1
1.1
除氧途径的分析
物理方法
根据亨利定律可知,任何气体同时存在于水面上,则气体的溶解度与其自己的分压力成正比,而且气体的溶解度仅与其本身的分压力有关。在一定压力下,随着水温升高,水蒸汽的分压力增大,而空气和氧气的分压力越来越小。在100℃时,氧气的分压力降低到零,水中的溶解氧也降低到零。当水面上压力小于大气压力时,氧气的溶解度在较低水温时也可达到零。这样,随着水温的升高,减小其中氧的溶解度,就可使水中氧气逸出。另外,水面上空间氧气分子被排出,或转变成其它气体,从而氧的分压力为零,水中氧气就不断地逸出。采用物理方法除氧,是利用物理的方法将水中的氧气析出,常用的有热力除氧法、真空除氧法和解析除氧法等。1.2化学方法
采用化学方法除氧,主要是利用化学反应来除去水中含有的氧气,使水中的溶解氧在进入锅炉前就转变成稳定的金属或其它药剂的化合物,从而将其消除,常用的有药剂除氧法和钢屑除氧法等。1.3电化学方法
锅炉给水除氧,除可以采用化学方法和物理方法之外,还可以采用电化学方法。电化学除氧,是应用电化学保护的原理,使一种易氧化的金属发生电化学腐蚀,让水中的氧被消耗掉而去除。此法与上述除氧方法比较,设备简单,操作使用方便,运行费用低,可广泛应用于低压锅炉及热水锅炉的给水除氧。但是电化学除氧法目前虽然尚无成熟的经验,但根据试制使用的情况看,其经济实用性比较明显。
2
2.1
除氧方法的比较和分析
热力除氧
热力除氧一般有大气式热力除氧和喷射式热力除氧。其原理是将锅炉给水加热至沸点,使氧的溶解度减小,水中氧不断逸出,再将水面上产生的氧气连同水蒸汽一道排除,还能除掉水中各种气体(包括游离态CO 2,N 2),如用铵钠离子交换法处理过的水,加热后也能除去。除氧后的水不会增加含盐量,也不会增加其他气体溶解量,操作控制相对容易,而且运行稳定,可靠,是目前应用最多的一种除氧方法,我们电厂使用的就是热力除氧。
热力除氧技术是一种普遍采用的成熟技术,但在实际应用中还存在着一些问题:首先经热力除氧以后的软水水温较高,容易达到锅炉给水泵的汽化温度,致使给水在输送过程中容易被汽化;而且当热负荷变动频繁,管理跟不上,除氧水温
作都不方便。,为了达到给水泵中软化水汽化的目的,这种除氧方法一般要求除氧器高位配置,在使用过程中会产生很大的噪音和震动,带来不便。第三,使得锅炉房自耗汽量增大,减少了有效外供汽。第四,对与小型快装锅炉和要求低温除氧的场合,热力除氧有一定的局限性,对于纯热水锅炉房也不能采用。
对于采取热力除氧的锅炉,在装新锅炉时,将大气热力除气器装在地面,而将除氧后的高温软化水输送管道经过软水箱,使其与软水箱中的水进行热交换,而后流至锅炉给水泵,经省煤器进入锅炉。这样改进首先可以减少锅炉房的振动和噪音,改善了锅炉房的工作环境,还降低了锅炉房的工程造价。其次,通过在软水箱中的热交换,软水箱中的水温提高了,热量没有浪费,同时也相当于除氧器进水温度,除氧器将进水加热到饱和温度的时间也缩短了,有利于达到预期的除氧效果。
2.2真空除氧
这是一种中温除氧技术,一般在30℃~60℃温度下进行。可实现水面低温状态下除氧(在60℃或常温) ,对热力锅炉和负荷波动大而热力除氧效果不佳的蒸汽锅炉,均可用真空除氧而获得满意除氧效果。相对于热力除氧技术来说,它的加热条件有所改善,锅炉房自耗汽量减少,但热力除氧的大部分缺点仍存在,并且真空除氧的高位布置,对运行管理喷射泵、加压泵等关键设备的要求比热力除氧更高。低位布置也需要一定的高度差,而且对喷射泵、加压泵等关键设备的运行管理要求也很高。另外还增加了换热设备和循环水箱。
真空除氧能利用低品位余热,可用射流加热器加热软化水;又能分级及低位安装,除氧可靠,运行稳定,操作简单,适用范围广。我国节能工作大力开展以来,工业锅炉房用此法除氧日渐增多。2.3化学除氧
(1)钢屑除氧,水经过钢屑过滤器,钢屑被氧化,而水中的溶解氧被除去。有独立式和附设式两种。此法水温要求大于70%,以80~90℃温度效果最好。温度20~30℃除氧效果最差。使用钢屑要求压紧,越紧越好,水中含氧量越大,要求流速降低,因为钢屑除氧自应用以来改进和提高不大,除氧效果也不太可靠,一般用在对给水品质要求不高的小型锅炉房,或者作为热力网补给水,以及高压锅炉热力除氧后的补充除氧,一般仅作辅助措施。
(2)亚硫酸钠除氧,这是一种炉内加药除氧法。因为在给水系统中氧使锅炉的主要腐蚀性物质,所以要求迅速将氧从给水中去除,一般使用亚硫酸钠作为除氧剂,2Na 2SO 3+O2→2Na 2SO 4,通常要求加药量比理论值大。温度愈高,反应时间愈短,除氧效果愈好。当炉水pH=6时,效果最好,若pH 增加则除氧效果下降。加入铜、钴、锰、锡等作催化剂,可提高除氧效果。
该方法由于亚硫酸钠价廉故而投资低,安全,操作也较为简单。但此法加药量不易控制,除氧效果不可靠,无法保证达标。另外还会增加锅炉水含盐量,导致排污量增大、热量浪费,是不经济的。因此该方法一般用在小型锅炉房和一些对水质要求较高的热力系统中作为辅助除氧方式。
(3)联氨(肼) 除氧,目前此法多用作热力除氧后的辅助措施,以达到彻底清除水中的残留氧,而不增加炉水的含盐量。当压力大于6.3M P a 时,亚硫酸[钠主要分解成腐蚀性很强的二氧化硫和硫化氢,因此对高压锅炉,多采用联氨,联氨与氧反应生成氮和水,有利于阻碍腐蚀的进一步发展。因联氨有毒,容易挥发,不能用于饮用水锅炉和生活用水锅炉除氧。许多锅炉厂正限制或不再使用。2.4解析除氧
解析除氧时近年来兴起的一种比较先进的技术,其工作原理解是将不含氧的气体与要除氧的给水强烈混合接触,使(下转第489页)
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科技信息○科教前沿○
SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 2011年第19期
通过数值模拟获得冻结壁平均厚度随时间的变化规律,如图8所示。从图可以获得:冻结初期冻结壁厚度发展缓慢,冻结40-60d 冻结壁厚度与冻结时间呈现线性增加,这段时间加强冻结,形成的冻结壁厚度占总厚度的70%以上,80天以后为维护冻结期,冻结壁厚度也不再发展。
3.2
大量的工程实践表明:采用本文冻结方案可以有效地防止冻结
管断裂等工程事故发生,对深井裂隙岩体冻结壁施工工艺有重要的指导意义。科
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【参考文献】
[1]Li Dong-Wei,Fan Ju-Hong,Wang Ren-He. Research on visco-elastic-plastic
图9测温孔实测温度和数值模拟比较曲线
图9为测温孔温度实测和ADINA 数值模拟比较可以获得:冻结温度场现场实测和数值模拟曲线变化规律完全一致,且误差不大于4.0%,可见数值模拟方法能够精确地模拟深部冻结温度场发展变化规律。
3
论:
结论
通过深井冻结温度场实测和数值模拟研究,可以得到如下实用结
creep model of artificially frozen soil under high confining pressures [J].Cold Regions Science and Technology.65(2011):219-225.
[2]Dong wei Li,Ju hong Fan,Hai ming Chen.Study on the numerical simulation of massive concrete sidewall hydration heat under negative temperature transient boundary [J].Advanced Materials Research. 163-167(2011):2560-2563.
[3]Dong wei Li,Haiyan Liu,Juhong Fan. Experimental research on the mechanical parameters of frozen pipes under low temperature [J].Advanced Materials Research. 194-196(2011):895-898(EI 收录).
[4]Dong -Wei Li, Da -Wei Xu, Ju -Hong Fan. Experimental Research on Frost heaving of Artificially frozen soil [J].AdvancedMaterials Research ,243-249(2011):2055-2058.
[5]李栋伟, 汪仁和, 范菊红. 白垩系地层冻结软岩变形特征及非线性蠕变本构模型研究[J].岩土工程学报,2011,33(3):306-310.
[6]李栋伟, 汪仁和. 应力路径下人工冻砂土非线性流变本构模型研究[J].岩土工程学报,2008,30(10):1451-1456.
[7]李栋伟, 汪仁和, 范菊红. 软岩屈服面流变本构模型及围岩稳定性分析[J].煤炭学报,2010,35(3):387-391.
[8]李栋伟, 汪仁和, 范菊红. 卸载状态下泥质软岩蠕变特征及本构模型[J].煤炭学报,2010,35(10):1604-1608.
[9]李栋伟, 汪仁和, 范菊红. 软岩试件非线性蠕变特征及参数反演[J].煤炭学报,2011,36(3):388-392.
作者简介:刘建国(1957—) ,男,江苏南通人,处长,工程师,主要从事岩土地下工程科研与管理工作。
3.1
数值模拟和现场实测数据进行比较,可见二者之间具有相同的变化规律,且值也十分接近,表明可以通过本文的数值模拟方法进行深井裂隙岩体冻结温度场预测分析。
[责任编辑:王静]
(上接第490页)融解在水中的氧解析至气体中去,如此循环而使给水达到脱氧的目的。
解吸除氧有以下特点:(1)待除氧水不需要预热处理,因此不增加锅炉房自耗汽;(2)解吸除氧设备占地少,金属耗量小,从而减少基建投资;(3)除氧效果好。在正常情况下,除氧后的残余含氧量可降到0.05mg/L;4. 解吸除氧的缺点是装置调整复杂,管道系统及除氧水箱应密封。
2.5树脂除氧
当水通过树脂层后,把水的溶解氧由零价还原成负二价,形成氧化物(氧化铜) ,树脂失效后可用肼还原,Cu2+被树脂上的交换基因吸收。使用中应注意出水中含有微量肼,不能做生活饮用水。除氧水箱应与空气隔绝,同时要设两个除氧罐,才能保证连续供应脱氧水。
3结束语
锅炉给水除氧方式多种多样,要想高效经济、稳定安全运行,必须结合炉型和实际情况,根据锅炉的热力参数、水质、吨位、负荷变化、经济条件等情况综合考虑,因地制宜选用。科
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【参考文献】
[1]蔡锡琮,蔡文钢.火电厂除氧器.中国电力出版社,2007.
作者简介:聂玉奎,男,现任肥城曹庄煤矿有限公司大封矸石热电厂副厂长,机电工程师,注册安全工程师。
[责任编辑:张慧]
(上接第527页)出现打滑现象时,拉紧站能自动增加拉紧力。
c. 适应性强。该拉紧站现已系列化,适应范围较广(最大拉紧力为600kN ,最大拉紧行程为36m) 。
它能取代以往常见的绞车拉紧装置或重锤拉紧装置,是目前带式输送机最理想的拉紧装置。
低运输成本,扩大皮带机的可适用范围,因此开发和设计长运距、大倾角带式输送机迫在眉睫。科
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【参考文献】
[1]国外长距离胶带输送机编写组. 国外长距离胶带输送机[M].北京:煤炭工业出版社,1978.
[2]张晓云,陈国安. 国内外重型胶带输送机可控启动技术[J].江苏煤炭,1998(4):
3结语
带式输送机作为重要的散装物料输送设备,它的应用越来越广泛,同时人们对所使用的带式输送设备的要求也越来越高。在通常情况下,带式输送机铺设角度只能达到12°-16°,现在采用大倾角皮带机,角度最大可以达到27.5°,如果采用花纹胶带,角度最大可以达到31°,但是必须设计合理,配置先进。否则就会物料下滑、撒煤等情况。但是由于地形、地貌、矿井地质条件与矿山开采的方式的限制,为了降
23-24.
作者简介:郭建山(1982—),2005年毕业于太原理工大学阳泉学院机电工程专业,现主要从事机电工程管理方面的工作。
[责任编辑:张慧]
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