工業(yè)鍋爐給水除氧途徑分析與技術(shù)應(yīng)用

鍋爐給水處理工藝過(guò)程中，除氧是一個(gè)非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。如果自建鍋爐房成本會(huì)較高，還涉及以后的運(yùn)行、維修、供暖收費(fèi)等一系列問(wèn)題。氧是給水系統(tǒng)和鍋爐的主要腐蝕性物質(zhì)，給水中的氧應(yīng)當(dāng)迅速得到清除，否則它會(huì)腐蝕鍋爐的給水系統(tǒng)和部件，腐蝕產(chǎn)物氧化鐵會(huì)進(jìn)入鍋內(nèi)，沉積或附著在鍋爐管壁和受熱面上，形成難容而傳熱不良的鐵垢，而且腐蝕會(huì)造成管道內(nèi)壁出現(xiàn)點(diǎn)坑，阻力系數(shù)增大。管道腐蝕嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)l(fā)生管道爆事故。

國(guó)家規(guī)定蒸發(fā)量大于等于2噸每小時(shí)的蒸汽鍋爐和水溫大于等于95℃的熱水鍋爐都必需除氧。在過(guò)熱器出口處或一道與第二道隔火墻之間以爐墻表面安裝溫度測(cè)量?jī)x表。多年來(lái)眾多鍋爐給水處理工作者一直都在探求既有效又經(jīng)濟(jì)的除氧方法。本文介紹鍋爐給水幾種主要除氧的主要方法，并結(jié)合近幾年在這些方法基礎(chǔ)上作的調(diào)整和改進(jìn)，對(duì)這幾種方法作分析和總結(jié)，供鍋爐給水處理工作者參考。 　　

1 除氧途徑的分析 　　

1.1 物理方法 　　根據(jù)亨利定律可知，任何氣體同時(shí)存在于水面上，則氣體的溶解度與其自己的分壓力成正比，而且氣體的溶解度僅與其本身的分壓力有關(guān)。在一定壓力下，隨著水溫升高，水蒸汽的分壓力增大，而空氣和氧氣的分壓力越來(lái)越小。二是由于壁掛爐的自動(dòng)化程度高，它的操作界面簡(jiǎn)單，由三個(gè)旋鈕和一個(gè)表組成，并配有形象的圖示。在 100℃時(shí)，氧氣的分壓力降低到零，水中的溶解氧也降低到零。當(dāng)水面上壓力小于大氣壓力時(shí)，氧氣的溶解度在較低水溫時(shí)也可達(dá)到零。這樣，隨著水溫的升高，減小其中氧的溶解度，就可使水中氧氣逸出。另外，水面上空間氧氣分子被排出，或轉(zhuǎn)變成其它氣體，從而氧的分壓力為零，水中氧氣就不斷地逸出。采用物理方法除氧，是利用物理的方法將水中的氧氣析出，常用的有熱力除氧法、真空除氧法和解析除氧法等。 　　

1.2 化學(xué)方法 　　采用化學(xué)方法除氧 ，主要是利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)除去水中含有的氧氣， 使水中的溶解氧在進(jìn)入鍋爐前就轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的金屬或其它藥劑的化合物，從而將其消除，常用的有藥劑除氧法和鋼屑除氧法等。

1.3 電化學(xué)方法 　　鍋爐給水除氧 ，除可以采用化學(xué)方法和物理方法之外，還可以采用電化學(xué)方法。多年來(lái)眾多鍋爐給水處理工作者一直都在探求既有效又經(jīng)濟(jì)的除氧方法。電化學(xué)除氧，是應(yīng)用電化學(xué)保護(hù)的原理，使一種易氧化的金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕，讓水中的氧被消耗掉而去除。此法與上述除氧方法比較，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作使用方便，運(yùn)行費(fèi)用低，可廣泛應(yīng)用于低壓鍋爐及熱水鍋爐的給水除氧。但是電化學(xué)除氧法目前雖然尚無(wú)成熟的經(jīng)驗(yàn)，但根據(jù)試制使用的情況看，其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性比較明顯。

鍋爐按其型式分類

鍋爐按其燃燒室、對(duì)流煙道間的相互布置方式又可分為Π型（倒U型）、塔型、半塔型（改良型）、T型、箱型、Γ型（倒L型）、U型等多種型式。

Π型鍋爐

Π型鍋爐布置主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、緊湊；一旦發(fā)生事故，涉及公共安全，將會(huì)給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。排煙口在下方，故引、送風(fēng)機(jī)及除塵器等設(shè)備均可布置在地面；鍋爐構(gòu)架較低，可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；尾部煙道中煙氣下行，便于清灰，且有自生吹灰作用；各受熱面易于布置成逆流方式，以加強(qiáng)對(duì)流換熱；尾部受熱面檢修也比較方便。

主要缺點(diǎn)是：煙氣從燃燒室進(jìn)入對(duì)流煙道要轉(zhuǎn)彎，使煙氣的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及飛灰濃度分布不均勻，容易引起受熱面的局部磨損，而且影響傳熱；由于其燃燒室高度與尾部煙道高度要求近似相等，故尾部受熱面布置較困難，當(dāng)燃用低熱值、高灰分、高水分的褐煤或其他劣質(zhì)燃煤時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“布置危機(jī)”，占地也較大。給水控制作為過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)的基本手段是超臨界直流鍋爐有別于亞臨界汽包鍋爐的顯著特征。

塔式鍋爐塔式鍋爐即單煙道鍋爐，其對(duì)流受熱面全部布置在燃燒室上方的煙道里，筆直向上發(fā)展。

由于它取消了轉(zhuǎn)向室，使煙氣在對(duì)流受熱面中不改變流動(dòng)方向，又消除了燃燒室高度和尾部煙道高度不相稱的布置矛盾，所以它是燃燒褐煤或多灰分煙、貧煤鍋爐的宜爐型，此外鍋爐煙道有自生通風(fēng)作用，煙氣阻力有所降低。

其缺點(diǎn)是：空氣預(yù)熱器、引風(fēng)機(jī)、除塵器等設(shè)備位于鍋爐頂部，這將使鍋爐鋼架承受荷載加重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價(jià)高，設(shè)備安裝和檢修難度加大。

所以現(xiàn)代大型鍋爐均采用改良型塔式布置。

這種布置型式只是將原塔式布置作少許變動(dòng)，即把空氣預(yù)熱器、引風(fēng)機(jī)及除塵器等分層低位布置在燃燒室后部。

用垂直煙道連通上部的省煤器和下部的空氣預(yù)熱器，而引風(fēng)機(jī)和除塵器則布置在爐后地面上。

這兩種統(tǒng)稱為塔式鍋爐。

塔式布置常用于亞臨界及以上壓力的低循環(huán)倍率鍋爐和直流鍋爐。

對(duì)自然循環(huán)汽包爐或控制循環(huán)汽包爐，因其汽包笨重，給塔式布置帶來(lái)極大困難，故僅用于較小容量、較低參數(shù)鍋爐，目前所見(jiàn)到的國(guó)內(nèi)、外大容量為1000MW級(jí)機(jī)組。

T型鍋爐T型鍋爐可解決Π型鍋爐和塔式鍋爐尾部受熱面布置的危機(jī)，減少了尾部煙道的深度和過(guò)渡煙道的高度。

但該爐型比Π型爐占地更大，管道連接復(fù)雜，金屬耗量也大，故只有當(dāng)燃燒劣質(zhì)煤，需要布置很多對(duì)流受熱面時(shí)或當(dāng)塔式鍋爐的容量受到限制（≥1000MW機(jī)組）時(shí)才考慮采用。

箱式鍋爐多用于燃油或燃?xì)?。其燃燒室上方水平布置了過(guò)熱器、再熱器和省煤器，既保證了布置的緊湊性，又為鍋爐的快速維修創(chuàng)造了條件，且易于疏水、可縮短啟動(dòng)時(shí)間、熱膨脹性能也良好。

但制造工藝要術(shù)嚴(yán)格。Γ型鍋爐與Π型鍋爐很相近，只是取消了水平煙道，尾部前墻和水冷壁的后墻合用。

使包墻管簡(jiǎn)化和鍋爐深度減少，從而節(jié)省鋼材，但尾部受熱面檢修困難。

?燒結(jié)冷卻機(jī)余熱鍋爐

燒結(jié)機(jī)余熱鍋爐主要是利用鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序的余熱進(jìn)行發(fā)電的余熱鍋爐。真空熱水鍋爐的爐內(nèi)的熱媒介，在鍋爐運(yùn)行的全過(guò)程中，不進(jìn)、不出、不增、不減，只封閉在鍋爐的真空室內(nèi)，在鍋爐的傳熱管與熱交換器之間傳遞熱量，無(wú)腐蝕，無(wú)水垢，使鍋爐壽命長(zhǎng)達(dá)20多年甚至更長(zhǎng)。燒結(jié)余熱回收主要有兩部分：一是燒結(jié)機(jī)尾部廢氣余熱，二是熱燒結(jié)礦在冷卻機(jī)前段空冷時(shí)產(chǎn)生的廢氣余熱。目前在該行業(yè)的余熱發(fā)電項(xiàng)目主要有單壓余熱發(fā)電、雙壓余熱發(fā)電、閃蒸余熱發(fā)電和補(bǔ)燃余熱發(fā)電四種形式；發(fā)電系統(tǒng)類型有飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)和過(guò)熱發(fā)電系統(tǒng)兩種。