一种新型锅炉给水除氧器的研究.docx

一种新型锅炉给水除氧器的研究张林华1,崔永章2,曲云霞2,刘学亭2(1.西安建筑科技大学环境工程学院,陕西西安710055;2.山东建筑工程学院空调与制冷工程系,山东济南250014)摘要:研究了一种新型锅炉给水除氧器-加氢除氧器。介绍了该除氧器的原理和主要构成,分析影响除氧效果的因素,并与其它除氧方式进行了比较。实验表明,加氢除氧器设备运行稳定可靠,除氧效果好,出水残留溶解氧含量完全达到锅炉水质标准要求,可广泛用于蒸汽锅炉的给水及热水锅炉和供热系统的补水。和亚硫酸钠化学除氧等,但都存在着许多问题,尤其在热水锅炉上的应用更是受到限制。因此,虽然国家有关部门制定了严格的水质标准,但由于缺乏使用方便、效果良好的除氧设备,而使这些规定不能很好地贯彻执行。本课题旨在研究一种新型除氧器,既能满足不同类型锅炉给水的要求,又能达到节能及环保的目的,从而减少因氧腐蚀而造成的金属大量损耗及更换设备造成的人力、物力的浪费,使其具有良好的推广前景。关键词:除氧;除氧器;催化;加氢;溶解氧中图分类号:TK223文献标识码:A1前言随着软化水处理技术的普及和发展,锅炉及供热系统除氧问题变得日益重要。每年因氧腐蚀而对锅炉及换热设备造成的严重损失,已引起人们越来越多的注意。为此,国家有关部门对锅炉给水标准进行了多次修订。GB1576-2001《工业锅炉水质标准》规定,对于蒸汽锅炉,当额定蒸发量大于或等于6t/h时应除氧,当小于6t/h时如发现局部腐蚀应采取除氧措施。对于热水锅炉,锅炉额定热功率大于或等于4.2MW时应除氧,额定热功率小于4.2MW的锅炉应尽量除氧。标准还规定了锅炉给水溶解氧含量要达到表1和表2的要求。表1蒸汽锅炉锅外化学处理2不同除氧方式的特点比较大气式热力除氧方式广泛应用于蒸汽锅炉的给水中,它具有以下特点:(1)不仅能除氧,而且能除去二氧化碳及氮气;(2)除氧效果稳定可靠,易于控制,管理方便;(3)除氧水中不增加含盐量,也不增加其它气体的溶解量;(4)用蒸汽量多,设备体积大;(5)负荷变动时不易调整;(6)无法用于热水锅炉。真空式热力除氧器构造与大气式热力除氧器相同,只是在系统上多一套抽真空的装置。由于这种除氧器要求系统严密性强,给管理带来很大不便,因此已很少采用此法。1解吸除氧是20世纪50年代由原苏联引进,反应剂为木炭,由烟气对其加热。存在的主要问题是:受锅炉负荷变化的影响很大,而工业锅炉热负荷波动较大,难以调整,效果不稳定;反应温度较高,安装维修很不方便。另外,虽运行费用较低,但除氧后水中CO2含量有所增加,pH值降低0.2～0.3,在存在CO2的情况下,溶解氧腐蚀会大大加速,且管理复杂,易造成除氧效果不佳。因此国内、外已基本不采用此法。20世纪70年代机械部设计研究总院对此进行了改进,反应剂仍为木炭,加热改为电加热,虽解决锅炉负荷波动的问题,但电阻丝及热电偶易被表2热水锅炉传统的除氧方式有很多,如大气式热力除氧、真空式除氧、解吸除氧、钢屑除氧、氧化还原树脂除氧收稿日期:2002-09-23;修订日期:2003-03-05基金项目:山东科技发展规划基金资助项目(J00E52)作者简介:张林华(1965-),男,山东高唐人,西安建筑科技大学博士生,现在山东建筑工程学院工作.锅内加药处理锅外化学处理给水锅水给水锅水溶解氧/mg·L-1≤0.1≤0.1给水锅水额定蒸汽≤1.01.01.6≤1.01.01.6压力/MPa≤1.6≤2.5≤1.6≤2.5溶解氧/mg·L-1≤0.1≤0.1≤0.05热能动力工程2003年·494·烧坏,且耗电量大,因而也未广泛推广。以后清华大学、哈尔滨建筑工程学院等单位又对其进行了不同思路的改进,但由于存在问题,仍未被大量使用。钢屑除氧投资小,操作简便,但更换钢屑劳动强度大,除氧效果达不到水质标准要求,一般作为其它方法的预处理。还原铁粉过滤除氧方式2,适用于工业锅炉,可常温下除氧,运行费用也较低,需适时补充除氧剂。加化学除氧剂的方式,通常情况下可达到水质标准要求,但运行成本较高,会增加水中含盐量,使锅炉排污量加大,从而增加热损失,如亚硫酸钠除加氢除氧器关键技术有两方面,一是寻找合适的实现氢气与氧气化学反应的催化剂及其载体;二是实现氢气与水的充分混合。根据有关文献1,我们采用LewatitOC1045触媒型除氧树脂。由于氢气在水中溶解度很小,必须向水中加入适量的氢气且与水充分混合。氢气量不足,除氧效果不好,出水不合格;氢气量过多,会使出水带氢。本装置采用了静态混合器来实现氢气与水的充分混合。混合器中的流体是一个气液两相流混合问题,通过CFD数值计算,确定了各方面结构尺寸。实验表明,该混合器混合效果良好。本实验设计的除氧器出水量为0.8m3/h,罐内速度50m/h,实验用水为济南市自来水。3.2加氢除氧器的实验测