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工业锅炉给水除氧途径分析与技术应用

锅炉给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的一个环节。凝结水的处理量与锅炉的参数、炉型（如有无锅筒或分离器）和凝结水的污染情况有关。氧是给水系统和锅炉的主要腐蚀性物质，给水中的氧应当迅速得到清除，否则它会腐蚀锅炉的给水系统和部件，腐蚀产物氧化铁会进入锅内，沉积或附着在锅炉管壁和受热面上，形成难容而传热不良的铁垢，而且腐蚀会造成管道内壁出现点坑，阻力系数增大。管道腐蚀严重时，甚至会发生管道爆事故。

国家规定蒸发量大于等于2吨每小时的蒸汽锅炉和水温大于等于95℃的热水锅炉都必需除氧。二是由于壁挂炉的自动化程度高，它的操作界面简单，由三个旋钮和一个表组成，并配有形象的图示。多年来众多锅炉给水处理工作者一直都在探求既有效又经济的除氧方法。本文介绍锅炉给水几种主要除氧的主要方法，并结合近几年在这些方法基础上作的调整和改进，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 除氧途径的分析 　　

1.1 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。国家规定蒸发量大于等于2吨每小时的蒸汽锅炉和水温大于等于95℃的热水锅炉都必需除氧。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。锅炉的供水温度对于锅炉作业效果的影响就在此时进入改良研究者的视野。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。

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新安装砌有砖墙的锅炉和检修时炉墙及拱全部或局部更新的锅炉 , 其墙、拱灰浆缝内含有大量的水分 , 需要使其干燥硬化。1、超临界直流锅炉给水控制的特点超临界直流锅炉没有汽包，工质通过蒸发受热面过程中全部转换为蒸汽，即循环倍率为1，且无固定的饱和蒸汽与过热蒸汽的分界点，整个行程的流动阻力均由给水泵克服。如果未经缓慢干燥而直接投入运行 , 则在炉膛温度迅速提高的情况下 , 锅炉炉墙及拱受高温烘烤的部分受热膨胀 , 灰浆中的水分迅速蒸发并在喷冒蒸汽之下快速干燥 , 而炉墙及拱的外层温度较低 , 灰浆未干, 还没有足够的强度和粘结力 , 受到里层炉墙因膨胀及产生水蒸气而形成的作用力 , 必将形变, 产生裂缝 , 甚至塌落。因此 , 新砌炉墙及拱的锅炉技人运行前 , 必须进行炉墙及拱的烘烤干燥工作。这种预先干燥炉墙及拱的工作叫烘炉 ( 或称烤炉 ) 。

烘炉前应做好下列工作:

1.锅炉设备 , 安全附件和附属设备经检查都已符合条件 , 并已按规定步骤及要求上水。

2.锅炉本体和集箱上的膨胀指示器应完好。

3.开启锅炉的空气阀和过热器出口集箱的疏水阀。

4.锅炉水位应维持在较低水位 , 并对水位表进行一次元压冲洗工作。

5.在过热器出口处或一道与第二道隔火墙之间以炉墙表面安装温度测量仪表。

6.设置炉膛的灰浆取样点和测温点。灰浆取样点设在炉排以上1.5~2m 的外墙红砖10Omm 深处。

7.准备好足够的木柴、燃料、引火物 ( 不允许用***、***物品作引火物。用于机械炉排的木柴不允许有铁钉, 以免卡住炉排 , 发生故障) 和烘炉用的拨火工具。

3 超临界机组给水控制策略

3.1 湿态运行工况下的给水控制

直流炉在湿态工况下类似于汽包炉，分离器水位是机组湿态时给水的***终控制目标。机组负荷＜30%时，超临界锅炉湿态运行，此时锅炉的动态特性类似于汽包锅炉，给水流量的变化主要影响的是汽水分离器液位，而燃料量的变化主要影响汽水分离器出口蒸汽流量和压力。它决定着汽水分离器汽水分离的效果是否良好，控制分离器水位在合适范围内是锅炉湿态时安全运行的基础。如果分离器水位过高，则不能保证汽水分离器能够达到良好的分离效果，很可能造成过热器带水，汽温下跌，甚至汽轮机进水等严重事故。相反，若分离器水位过低，也是达不到良好的汽水分离效果，可能造成下降管内锅水含汽，影响炉水泵出力，省煤器较小流量可能就得不到保证。

湿态工况下分离器水位控制主要通过给水泵转速、给水泵再循环调整门和给水旁路调整门改变给水流量来实现，当发生汽水膨胀时，由溢流调节阀门辅助控制分离器水位，如果在锅炉热态冲洗时，可以增加溢流调节阀门的偏置加大外排。发生炉膛爆时自动开启泄压，减轻爆对锅炉的冲击破坏力，避免炉膛水冷壁，炉墙和烟道的损坏。一般分离器水容积很小，水位的惯性就很小，为我们的控制提出了更高的要求。以某电厂超临界机组为例，省煤器、分离器、启动系统与炉膛水冷壁总的水容积为216.57m3，分离器水容积为11.27m3，占总水容积的5.2％，由此可见汽水分离器容积非常小，工质不平衡时分离器水位变化快，溢流调整门为液动门，开关相对快些，基本可以适应分离器快速的水位变化。

湿态工况下，如需提高主汽温度，给水控制需增加给水流量，增加溢流调节阀门的偏置加大外排，并适当增加燃料量，从而增大蒸汽的流量，这种情况下，汽温上升快，而压力则会上升很慢或者下降。运行中短时处理给煤机故障，制粉系统应采取哪些防止锅炉灭火的措施。如需提高主汽压力，给水控制措施则与上述方案相反。由于点火初期水质一般不合格，外排炉水均不回收，所以加大外排增加主汽温度，将造成工质和热量的巨大浪费。因此，湿态工况时，在维持分离器水位稳定的情况下，主要靠高旁调节主汽压力，适当开大溢流调整门，在压力调节的同时，主汽温度也是稳定上升。