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工業鍋爐給水除氧途徑分析與技術應用

鍋爐給水處理工藝過程中，除氧是一個非常關鍵的一個環節。如果自建鍋爐房成本會較高，還涉及以后的運行、維修、供暖收費等一系列問題。氧是給水系統和鍋爐的主要腐蝕性物質，給水中的氧應當迅速得到清除，否則它會腐蝕鍋爐的給水系統和部件，腐蝕產物氧化鐵會進入鍋內，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，而且腐蝕會造成管道內壁出現點坑，阻力系數增大。管道腐蝕嚴重時，甚至會發生管道爆事故。

國家規定蒸發量大于等于2噸每小時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量儀表。多年來眾多鍋爐給水處理工作者一直都在探求既有效又經濟的除氧方法。本文介紹鍋爐給水幾種主要除氧的主要方法，并結合近幾年在這些方法基礎上作的調整和改進，對這幾種方法作分析和總結，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 　　根據亨利定律可知，任何氣體同時存在于水面上，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。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越小。二是由于壁掛爐的自動化程度高，它的操作界面簡單，由三個旋鈕和一個表組成，并配有形象的圖示。在 100℃時，氧氣的分壓力降低到零，水中的溶解氧也降低到零。當水面上壓力小于大氣壓力時，氧氣的溶解度在較低水溫時也可達到零。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 化學方法 　　采用化學方法除氧 ，主要是利用化學反應來除去水中含有的氧氣， 使水中的溶解氧在進入鍋爐前就轉變成穩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 電化學方法 　　鍋爐給水除氧 ，除可以采用化學方法和物理方法之外，還可以采用電化學方法。多年來眾多鍋爐給水處理工作者一直都在探求既有效又經濟的除氧方法。電化學除氧，是應用電化學保護的原理，使一種易氧化的金屬發生電化學腐蝕，讓水中的氧被消耗掉而去除。此法與上述除氧方法比較，設備簡單，操作使用方便，運行費用低，可廣泛應用于低壓鍋爐及熱水鍋爐的給水除氧。但是電化學除氧法目前雖然尚無成熟的經驗，但根據試制使用的情況看，其經濟實用性比較明顯。

鍋爐按其型式分類

鍋爐按其燃燒室、對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型鍋爐布置主要優點是簡單、緊湊；一旦發生事故，涉及公共安全，將會給國家和人民生命財產造成巨大損失。排煙口在下方，故引、送風機及除塵器等設備均可布置在地面；鍋爐構架較低，可采用鋼筋混凝土結構；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，以加強對流換熱；尾部受熱面檢修也比較方便。

主要缺點是：煙氣從燃燒室進入對流煙道要轉彎，使煙氣的速度場、溫度場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，當燃用低熱值、高灰分、高水分的褐煤或其他劣質燃煤時，就會出現“布置危機”，占地也較大。給水控制作為過熱汽溫調節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，其對流受熱面全部布置在燃燒室上方的煙道里，筆直向上發展。

由于它取消了轉向室，使煙氣在對流受熱面中不改變流動方向，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作用，煙氣阻力有所降低。

其缺點是：空氣預熱器、引風機、除塵器等設備位于鍋爐頂部，這將使鍋爐鋼架承受荷載加重，結構復雜，金屬耗量大，造價高，設備安裝和檢修難度加大。

所以現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，即把空氣預熱器、引風機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熱器，而引風機和除塵器則布置在爐后地面上。

這兩種統稱為塔式鍋爐。

塔式布置常用于亞臨界及以上壓力的低循環倍率鍋爐和直流鍋爐。

對自然循環汽包爐或控制循環汽包爐，因其汽包笨重，給塔式布置帶來極大困難，故僅用于較小容量、較低參數鍋爐，目前所見到的國內、外大容量為1000MW級機組。

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，減少了尾部煙道的深度和過渡煙道的高度。

但該爐型比Π型爐占地更大，管道連接復雜，金屬耗量也大，故只有當燃燒劣質煤，需要布置很多對流受熱面時或當塔式鍋爐的容量受到限制（≥1000MW機組）時才考慮采用。

箱式鍋爐多用于燃油或燃氣。其燃燒室上方水平布置了過熱器、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造了條件，且易于疏水、可縮短啟動時間、熱膨脹性能也良好。

但制造工藝要術嚴格。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。

使包墻管簡化和鍋爐深度減少，從而節省鋼材，但尾部受熱面檢修困難。

?燒結冷卻機余熱鍋爐

燒結機余熱鍋爐主要是利用鋼鐵企業燒結工序的余熱進行發電的余熱鍋爐。真空熱水鍋爐的爐內的熱媒介，在鍋爐運行的全過程中，不進、不出、不增、不減，只封閉在鍋爐的真空室內，在鍋爐的傳熱管與熱交換器之間傳遞熱量，無腐蝕，無水垢，使鍋爐壽命長達20多年甚至更長。燒結余熱回收主要有兩部分：一是燒結機尾部廢氣余熱，二是熱燒結礦在冷卻機前段空冷時產生的廢氣余熱。目前在該行業的余熱發電項目主要有單壓余熱發電、雙壓余熱發電、閃蒸余熱發電和補燃余熱發電四種形式；發電系統類型有飽和蒸汽發電系統和過熱發電系統兩種。