除氧器培训资料

———大气式热力喷雾除氧器

一． 锅炉进水中气体对锅炉的危害：

① 当锅炉给水中含有氧气时，由于氧气是强烈的阴极去极化剂，能吸收阴极电子形成氢

氧根离子OH- ，因而使腐蚀过程加剧，其化学反应式为： O2 + 4e + 2H2O 4OH-

此外，氧气又能作为阳极的去极化剂，因为在水中无氧气存在时，铁被溶解形成氢氧化亚铁Fe(OH)2 ，其化学反应式为：

Fe +2 H2O Fe (OH) 2 + H2

而当有氧气存在时，就进一步使Fe (OH) 2氧化成不溶于水的氢氧化铁Fe (OH) 3沉淀出来，其化学反应式为：

4 Fe (OH) 2+ O2+2 H2O 4 Fe (OH) 3

由于Fe (OH) 3的沉淀阳极周围的亚铁离子Fe2+ 浓度大大降低，也即氧气促进了阳极上的亚铁离子溶于水，因而加剧了腐蚀的进行。

② 当给水中存在二氧化碳CO2气体，能使水中的氢离子H+ 浓度增加，H+ 是阴极的去极

化剂，可以使腐蚀加剧，其化学反应式为： CO2+H2O H2CO3 H++ HCO3-

当给水中同时存在O2和CO2气体时，则在阴极上同时存在着O2和H+作为去极化剂，因而更加剧了铁的腐蚀，当O2和CO2同时存在时，CO2还可以起催化（触媒）作用，能使炉水中的氢氧化亚铁Fe(OH)2转变成不溶于水的氢氧化铁Fe(OH)3沉淀，其化学反应式为： Fe (OH) 2+ 2CO2 Fe ( HCO3)2

4 Fe ( HCO3)2+ 2H2O+ O2 4 Fe (OH)3 +8 CO2

反应式中游离出来的CO2又能重新与Fe (OH)2 起作用，使上述反应变成循环过程，直至O2耗尽为止，因此，当给水中存在O2时，只要有少量的CO2，便可大大增加铁的腐蚀。CO2气体的腐蚀一般是均匀腐蚀形态，形成的铁锈非常粗松，很容易被水冲走，不能形成保护膜，使腐蚀过程连续不断进行下去。

锅炉给水中的溶解氧，一旦进入锅炉，几乎全部消耗在金属腐蚀上。例如：一台6.5吨/小时锅炉的受热面约100M2，金属表面约为200 M2，用生水直接补充锅炉时，每年可带入640千克氧，能够腐蚀掉钢铁1676千克，一台这样的锅炉重量约为20-25吨，受热面的重量约为总重量的一半，因此，即使不考虑外壁的磨损和腐蚀，单是内壁的氧腐蚀，只需六七年即可将炉管腐蚀完。但是，氧腐蚀一般是不均匀的，如果腐蚀集中在20%的受热面上，则只需一年多即可将炉管穿透。

二、低压锅炉常用的除氧方法:

热力除氧:

热力除氧的原理:我们已经知道,大气主要由氮气、氧气、水蒸汽以及少量的其它气体组成。

大气压力就是组成大气的各种气体的分压力共同作用的结果即:

P大气=PN2+PO2+PH2O+……..

式中P大气--------代表大气压

PN2、PO2、PH2O------分别代表氮气、氧气、水蒸汽的分压力。根据气体溶解定律(亨利定

律),任何气体在水中的溶解度与该气体在气水界面上的分压力成正比。如水中的溶解氧含量只与汽水界面上氧气的分压力有关,而与大气压力无关。氧气的分压力越大,水中溶解氧的浓度就越高,当氧气的分压力等于零时,则水中的溶解氧也趋于零。

在大气中把水加热到沸腾时,水的饱和蒸汽压就等于汽水界面上的大气压力,氧的分压力即等于零,此时,氧气在水中的溶解度因急剧下降而从水中逸出,这就是热力除氧的原理。

热力除氧不仅能除去水中的溶解氧,而且还能除去水中的二氧化碳和一部分碱度，因为水在加热时,HCO3-发生分解反应：

2 HCO3- CO32- + CO2 + H2O

因除去了水中的二氧化碳,就使上式平衡向右移动,可使水中碱度降低。用于热力除氧的设备称为热力除氧器,低压锅炉给水除氧常采用大气式热力除氧器,它是通入热蒸汽将水加热到沸腾而达到除氧目的,为了使除氧器内的气体能够顺利排到大气中,除氧器内一般保持比大气压稍高的压力,一般为9.8-19.6千帕(0.01-0.02Mpa),在此压力下水的温度一般为102-104℃。 钢屑除氧:

钢屑除氧原理:含有溶解氧的水流经装有钢屑的过滤器,氧与铁发生反应,生成铁的氧化物,而达到除氧的目的,其反应式为：

3Fe + 2O2 Fe3O4

3.亚硫酸钠除氧:

亚硫酸钠是白色或无色晶体,易溶于水,是较强的还原剂,与水中的溶解氧发生如下反应：

2Na2SO3 + O2 2Na2SO4

三、热力除氧器的基本结构和作用:

1. 热力除氧器的结构:从整体来看,可分为脱气塔(或称除氧头)和贮水箱两部分。

除氧头内部主要由进水装置,喷嘴和填料层组成,外部接口有:排气阀接口、安全阀接口、进水接口,压力表及压力信号接口。

贮水箱由卧式水箱及两个支座组成,一端支座为固定式,另一端为可移动式(滑动式),用于克服水箱热胀冷缩,内部有辅助的加热管,并焊有多道加强环,以增强水箱钢性,水箱上部接口有:进气口、安全阀接口(根据需要)、回水接口、备用接口、气平衡接口(多台除氧器并联时用)；水箱底部有：除氧水出口、辅助加热蒸汽接口、排水口、水平衡接口(多台除氧器并联时用)；水箱侧面有液位计接口、溢流口、浮球液位控制器接口、温度计接口、温度信号接口(溢流口不得直接接出,接出时需接3米水封。 2.除氧头的作用:

① 将水分散成细水流或微小水滴,最大限度地增加水、气接触面积,以利于水的加热过程与气体自水

中的解析过程正常进行。

② 把水加热至饱和温度,即保持在相应压力下水的沸点温度,并维持有足够的沸腾时间。 ③ 及时有效地排除从水中分离出来的气体,尽可能降低气体在气汽混合物中的分压力。 3.贮水箱的作用:

① 贮存一定量的除氧水,以保障锅炉的用水需要,其容积相对于30-90分钟的给水量。

② 起着深度除氧的作用。除氧水经脱气塔落入水箱后,由于水形状的改变,可促使没有来得及扩散的

溶解氧继续逸出,以达到深度除氧的目的。

四、安装、调试及使用:

除氧器及除氧水箱应按图纸要求进行安装相关仪表。调节阀安装前须详细阅读使用说明书及有关资料。安装管道时特别注意管道内不允许有异物及垃圾,以防止运行时进入喷嘴及调节阀内影响正常使用。

1.调试前应先检查除氧器汽、水管路系统、阀门及各种监督仪表是否处于正常状态,不符合运行要求的要加以调整，特别应检查安全阀是否调整好,其开启压力为0.059Mpa(表压),检查带有膜盒的调节阀是否加水,以免蒸汽烫坏尼龙膜片,导致调节阀不能正常工作。

2.将顶部排气阀微开,调试时先开1/4圈,此后以1/4圈开度为增幅逐步调整。以既保证排气畅通,出水含氧量合格,又不使热能损失过大为最佳。因为当排气阀开度过大,则压力上不去,蒸汽排放量增加,热能损失大；如果排气阀开度过小,解析出来的气体不能及时排走,使得出水含氧量不合格。

3.水位调节:要求水源给水相对稳定,均匀。并保证除氧水箱能保持稳定的水位。水位降低时进水量加大,反之当水位上升时进水减少直至关闭。控制方式是浮球液位控制器及电动调节阀控制,与锅炉比例给水控制相似,这里就不再详细叙述了。

4.压力调节：压力调节是通过调节阀来完成的，一般由分汽缸来汽源须二级减压。一级减压阀后压力一般为0.2-0.3MPa，如在蒸汽流量偏少时可调节至0.4 MPa，但不能超过0.6 Mpa，如超过则会使后一级的调节阀无法正常工作。蒸汽调节阀为直接作用式，即从除氧器上取压口通过导管将压力输入调节阀膜室，随着作用在膜室上被调压力的增加，克服重锤所产生的力后，阀芯向下移动，逐渐与阀座闭合，使流通截面减少，反之则阀芯向上移动，流通截面增加，直到被调压力等于给定值为止。另一种是由压力变送器送到调节器放大后去控制蒸汽调节阀（与水位的电动控制相同），具略。

5.除氧器的正常运行控制：如要使除氧器达到除氧要求，应该基本做到进水量的基本稳定，防止出现大的波动，即保持水位在设定的范围内波动，越小越好；避免水温波动，影响除氧效果，在使用电动调节阀控制水位和气压时要调节好PID的比例，防止出现水和汽不同步，冲开水封，影响除氧器内的压力，导致压力上不去。除氧器的水位不能过高，以保证有足够的水面空间使水中的气体能够析出。

在使用自力式压力调节阀时，应尽量使取压管的最高点与膜盒头的高度差缩小到最小状态，防止取压管内的水位波动使调节阀压力发生波动。

在利用液位浮球控制器控制水泵开停来控制水位时，应根据锅炉的实际流量，控制浮球阀前的

手动调节器，使进水量基本与锅炉用水量匹配，因为许多厂家在配除氧器水泵时，水泵的流量都大于除氧器出水量而除氧器出水量又大于锅炉实际蒸发量，所以采用高低两点式控制水泵启停的除氧器，运行效果往往不佳，原因是短时间开泵期内的水流量大于除氧器工作流量从而使蒸汽量相对不足，而停泵期间，蒸汽量太多又容易引起超压。

如果进水采用变频器控制的水泵，那么用压差变送器输出信号比磁翻板信号更平稳，控制效果更好。

控制好水泵的出水压力，保证水在喷头出口的雾化，是确保除氧效果的关键，如果水泵出水压力小，水呈水流型，将使除氧头的水达不到102℃以上，效果将大受影响。

注意不能任意提高除氧器工作压力，如前所述，为了防止在锅炉进水泵进口处产生汽化，除氧器的高度不应低于锅炉给水泵7米。如果除氧器的高度在高于锅炉给水泵7米的情况下，因为除氧器水温与其对应的工作压力成正比，如果温度超过104℃，则可能会出现在锅炉给水泵入口处的汽化情况，所以除氧器的工作压力应控制在0.02 Mpa。

除氧器的安装高度：热力喷雾式除氧器一般安装在高位，即出水口到锅炉进水泵7米高的位置，目的是防止102℃-104℃的热水在水泵入口处的负压产生汽化，水泵产生汽蚀，如果必须安装在低位，必须在除氧器出水到锅炉进水泵间安装换热器，使水温降到在锅炉进水泵进口处负压下的沸点以下，这样才能保证锅炉正常进水。

锅炉给水泵处所需供水压力与其对应的供水温度可通过下式进行计算：

H=Pb×10.2-NPSH-Hf-Hv-Hs

其中H:水泵入口处最小进水压力,单位为 米水柱。

Pb:大气压,以巴(bar)计,(大气压可以设定为1巴)。在闭式系统中Pb表示以巴计的系统压力。 NPSH:以米水头计的净吸压头。(可从所附表2 NPSH曲线上读出,其时泵将在最高流量输出)。

通过水泵的出口压力,根据水泵性能曲线,查询当前水泵流量,根据流量情况,可从所附NPSH曲线查出NPSH值(净正吸头)。

Hf:吸入侧管路的摩擦损耗,单位为米.可根据查附表3计算出,它跟管路的弯头、阀门管路直径

有关。

Hv:汽化压力,单位为米.可根据附表4查得。 Hs:为安全余量,取0.5米水头。

如果算出的H是正值,那么该泵可在最大“H”米水头的吸升运用。 如果算出的H是负值,那么就需要一个最小“H”米水头的进口压力。 注:附图1为除氧器水位、汽压控制示意图。

服务公司技术科 12/20/02