文章來源：發(fā)電廠全能值班員技術(shù)交流
鍋爐給水是火力發(fā)電廠能量置換的重要介質(zhì)，而鍋爐給水的品質(zhì)直接決定著蒸汽的品質(zhì)，保證良好的汽水品質(zhì)則是汽水監(jiān)督的根本目的，而對給水進行除氧是其中最重要的一環(huán)。本文從給水除氧知識及方法來探討除氧過程。
一，為什么要對給水進行除氧？
為保證鍋爐安全運行，對鍋爐給水進行有效的除氧是非常重要的。在國家標準《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》(GB1576-2018)中，對鍋爐水質(zhì)提出了嚴格要求，要求蒸發(fā)量大于10t/h的蒸汽鍋爐和額定功率≥7MW的熱水鍋爐，都必須除氧。在鍋爐房設(shè)置適用的除氧設(shè)施，除去鍋爐給水中的溶解氧，是保護熱力系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)濟運行的必不可少的手段。
溶解在水中的氧是造成鍋爐腐蝕的重要因素。試驗證實，腐蝕速度與溶液中氧的濃度成正比，氧是很活潑的氣體，它能跟絕大多數(shù)金屬直接化合，當其與金屬化合后，往往形成沉淀或穩(wěn)定的化合物，這些氧化物不再與金屬化合，起腐蝕作用的是水中的溶解氧。防止鍋爐氧腐蝕最有效的方法就是加強鍋爐給水的除氧，使給水中的含氧量達到水質(zhì)標準的要求。
二，鍋爐給水中氧量合格標準。
1、對于小于3.8Mpa的鍋爐給水溶解氧的合格標準是＜50ug/L.
2、對于額定壓力大于3.88Mpa的高壓鍋爐和亞臨界鍋爐給水溶解氧的合格標準是＜7ug/L
3、超臨界及以上壓力的鍋爐給水溶解氧要求＜5ug/L.
三、電廠常見的除氧方法。
發(fā)電廠給水除氧一般使用熱力除氧和化學除氧兩種方法。
1、熱力除氧
熱力除氧原理是將水加熱至相應(yīng)壓力下的飽和溫度(一般達到沸點)，蒸汽分壓力接近水面上的全壓力，溶解于水中氧的分壓力接近于零，使氧析出，再將水面上產(chǎn)生的氧氣排除，從而保證給水含氧量達到水質(zhì)標準的要求。
熱力除氧有以下特點:
(1)不僅能除O2，還能除CO2及其他氣體;
(2)除氧水中不增加含鹽量，也不增加其它氣體的溶解量;
用來對給水進行熱力除氧的設(shè)備叫做除氧器，除氧器按照其工作原理可以分為真空除氧器，交高壓除氧器和高壓除氧器，目前大型火力發(fā)電廠一般使用高壓除氧器做為熱力除氧設(shè)備。
2、化學除氧。
化學除氧作為在火電廠熱力除氧后的一種輔助除氧方式，其方法是在給水泵入口管理中加入聯(lián)氨的方式對經(jīng)過除氧器除氧后的給水進行再次除氧，除去熱力除氧未完成排盡的溶氧，達到保護給水管道不受氧腐蝕的目的。
四、熱力除氧的工作原理
亨利定律指出：當液體和氣體處于同一平衡狀態(tài)時，在溫度一定的情況下，單位體積液體內(nèi)溶解的氣體量與液面上該氣體分壓力成正比。當水溫升高時，水的蒸發(fā)量增大，水面上水蒸汽的分壓力升高，氣體分壓力相對下降，導致水中的氣體不斷析出，達到新的動平衡狀態(tài)，除氧器就是利用這種原理進行除氧的。
道爾頓定律指出：混合氣體的全壓力等于各組分氣體分壓力之和。對于給水而言，水面上混合氣體的全壓力，等于氣體的分壓力與蒸汽的分壓力之和。可見當增加水面上混合氣體中水蒸汽的量時，就可降低氧氣的分壓力，為除氧創(chuàng)造條件。
水達到飽和溫度時，水面上蒸汽的分壓力接近于其混合氣體的總壓力，而不凝結(jié)氣體的分壓力接近于零，這樣水中溶解的氣體就會不斷的排出水面，直至達到此溫度和壓力下的平衡狀態(tài)。
熱力除氧過程是個傳熱和傳質(zhì)的過程，傳熱過程是把水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，傳質(zhì)過程是將水中的氣體分離析出。
氣體的析出方式大致有兩種：
一種是在除氧的初始階段，氣體以小氣泡的形式從水中逸出。此時水中氣體的含量較多，其分壓力大于水面以上氣體的分壓力，氣體會以氣泡的形式克服水的粘滯力和表面張力析出，如此除去水中80％－90％的氣體。
另一種是氣體以擴散形式從水中逸出。經(jīng)過初級除氧的給水中仍含有少量氣體，這部分氣體的不平衡壓差很小，氣體離析的能力較弱，為達到深度除氧目的，可適當增加水的表面積，縮短氣體析出路徑，強化水中氣體的析出。
為達到良好的熱力除氧效果，必須滿足以下條件：
第一：有足夠量的蒸汽將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度；
第二：及時排走析出的氣體，防止水面的氣體分壓力增加，影響析出；
第三：增大水與蒸汽接觸的表面積，增加水與蒸汽接觸的時間，蒸汽與水采用逆向流動，以維持足夠大的傳熱面積和足夠長的傳熱、傳質(zhì)時間。
在初級除氧階段，凝結(jié)水經(jīng)過高壓噴嘴形成發(fā)散的錐形水膜向下進入初級除氧區(qū)，在初級除氧區(qū)水膜與上行的蒸汽充分接觸，迅速將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，大部分氧氣從水中析出，聚集在噴嘴附近。為防止氧氣積聚過多，在每個噴嘴的周圍設(shè)有排氣口，以及時排出析出的氧氣；經(jīng)初級除氧的水在水箱下部匯集，深度除氧在水面以下進行的，利用引入水面以下的蒸汽將水加熱、沸騰，實現(xiàn)深度除氧。除氧過程析出的氣體經(jīng)排氣管排出，除氧后的水則在水箱內(nèi)與回收的疏水等混合。這種噴霧除氧的優(yōu)點在于其除氧效率幾乎不受水溫的影響。
三、典型高壓除氧器結(jié)構(gòu)
1、噴嘴
除氧器的兩側(cè)分別安裝有一個蝶型噴嘴，凝結(jié)水分兩路引入這兩個噴嘴。噴嘴使凝結(jié)水形成適當?shù)乃?，以獲得最佳直徑的水滴，達到既增大水與蒸汽的接觸表面積，又縮短了氣體離析路徑的效果。
除氧器內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2、蒸汽平衡管與逆止閥
除氧器的兩路汽源四抽和輔汽均引入底部，任一路均能滿足除氧和加熱的要求。
為避免蒸汽管內(nèi)返水，在每個加熱蒸汽管路上均設(shè)一路蒸汽平衡管，平衡管上裝有逆止閥，正常運行時供汽管內(nèi)的壓力大于除氧器內(nèi)部壓力，逆止閥關(guān)閉，蒸汽經(jīng)供汽管引入水面以下；當供汽壓力突降使除氧器內(nèi)部壓力高于供汽管道內(nèi)壓力時，在此壓差的作用下逆止閥打開，使除氧器內(nèi)部壓力降至供汽管內(nèi)的壓力，防止因除氧器的壓力過高，使水箱內(nèi)的給水返入蒸汽管內(nèi)。如下圖：
3、安全閥
為防止除氧器超壓，除氧器裝有安全閥。
4、溢流管
除氧器水位過高可能引起除氧器超壓，當除氧器水位失控甚至滿水時可能使汽輪機進水，造成惡性事故。因此除氧器內(nèi)設(shè)有除氧器溢流與放水口，并在順序控制中設(shè)有高水位限制。
當水位上升至較高值時，先打開放水閥放掉部分給水；在除氧器水位上升至溢流水位時，水經(jīng)溢流口排掉。
除氧器溢流管
1、除氧器的“返氧”和“再生沸騰”
無論采用定壓還是滑壓運行的除氧器，在負荷發(fā)生變化時，均有可能產(chǎn)生“返氧”或“再沸騰”現(xiàn)象，尤其滑壓運行的除氧器發(fā)生的可能性更大。
當負荷上升時，除氧器內(nèi)壓力隨之上升，而除氧器內(nèi)的水溫變化滯后于壓力的變化，不能立即升高，而變成欠飽和水。由于氣體在不飽和水中的溶解度大于在飽和水中的溶解度，于是已經(jīng)析出的氣體又重新返回到給水中，使除氧效率下降，此即“返氧”現(xiàn)象。
返氧的發(fā)生不會造成給水泵發(fā)生汽蝕。在運行中除氧器的壓力激增的可能性較小，而壓力突降則經(jīng)常發(fā)生，這時易發(fā)生除氧器的“再沸騰”現(xiàn)象。
2、除氧器排汽量的調(diào)節(jié)
除氧器排汽量的多少直接與除氧效果和經(jīng)濟性相關(guān)，其排氧門的開度過大，排汽損失加大；過小則降低除氧能力，其開度必須經(jīng)過現(xiàn)場運行調(diào)整后確定。
五、除氧器運行中主要監(jiān)視參數(shù)
1、除氧器水位在正常范圍，一般為2/3-3/4之間
2、除氧器的壓力。定期為固定值，滑壓則根據(jù)負荷變化。
3、除氧器入口及出口溶解氧。
來源：公眾號“發(fā)電廠全能值班員技術(shù)交流”
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