淺談工業鍋爐給水除氧技術

摘 要：氧腐蝕是鍋爐系統最常見的一種腐蝕形式。本文就工業鍋爐給水所采用的幾種常規除氧技術進行了較為深入的分析和探討，特別是對氧化還原樹脂除氧器給水除氧新技術進行了追蹤檢測，所得出的結論對作者在今后的工業鍋爐檢驗工作上具有很好的指導意義。

關鍵詞：工業鍋爐;氧腐蝕;溶解氧;除氧設備

工業鍋爐包括兩大類，即采暖用的熱水鍋爐以及蒸汽鍋爐，這兩大類鍋爐為我國經濟發展貢獻出了不小的力量。工業鍋爐數量與日俱增，鍋水的源頭—給水水質便是鍋爐管理者必抓的一個重要環節，如果鍋爐給水不及時除氧，它所帶來的問題將相當棘手，使得鍋爐管理者苦不堪言。

GB/T1576-2018新《工業鍋爐水質》規定，大致內容表述為：額定蒸發量大于或等于10蒸噸的蒸汽鍋爐以及額定功率大于或等于7.0兆瓦的承壓熱水鍋爐必須除氧;額定蒸發量小于10蒸噸的蒸汽鍋爐以及額定功率小于7.0兆瓦的承壓熱水鍋爐，如果發現局部氧腐蝕，也必須采取除氧措施，保證鍋爐運行中不會出現氧腐蝕情況。

在實際檢驗鍋爐工作中，發現蘭州市管轄區域內的10噸及以上大型鍋爐房雖然都執行了國標要求，但是部分鍋爐房除氧設備運行狀態和效果并不樂觀，鍋爐房對除氧設備的維護不到位，輕視氧腐蝕危害，有甚者，某些鍋爐房將除氧設備當成擺設，長期閑置，極大的影響了鍋爐壽命和運行安全。綜上所述，鍋爐給水除氧應高度重視，不能懈怠。

1 除氧途徑簡介

a.根據物理化學中的亨利定律，使水溫升高，水中氧溶解度就會減小，這樣就能使水中的氧氣從水中不斷的逸出;b.同樣根據亨利定律，水面上方氧氣的分壓力也是一種情況，如若減小它，水中也會源源不斷地移出氧氣分子;c.采用化學或電化學的方法，使水中的溶解氧在進入鍋爐前就轉變成與金屬或其他元素的穩定化合物，從而將其消除[2]。

2 四種常規除氧技術的描述和優劣比較

2.1 熱力除氧

熱力除氧原理主要根據亨利定律，簡單的表述就是將液態水加熱至沸點，氧的溶解度會隨溫度的升高而減小，氧氣分子會不斷跑出液體表面，接著通過物理方法排除水面上的氧氣，使水面上方充滿蒸汽，這樣會使水中氧氣不斷逸出，鍋爐給水質量標準中的溶解氧指標會有保證。

熱力除氧器的優點：（1）除氧效率高，經熱力除氧器除氧后，給水含氧量合格率100%;（2）設備運行穩定，無震動;（3）適應性能良好，對水質、水溫一般無要求;（4）設備能耗低。

缺點是除氧后易達到給水泵的汽化溫度，造成給水泵不必要的損失，熱力除氧要求高位布置，成本高，且設計、安裝、操作難。

2.2 解析除氧

解析除氧的原理是用物理方法將含氧水與不含氧的氣體強烈的混合在一起，這種氣體會使水中的氧析出，并溶入到自身當中，這樣會使鍋爐給水溶解氧也能達到標準的要求。

解析除氧器的優點：（1）常溫下即可進行除氧;（2）可以低位布置，占地小成本低、易操作安裝;（3）除氧效率仍能達到99%;（4）負荷適應性好，自動化程度高;（5）運行費用低，消耗低。缺點是只能除去氧氣而不能除去其他不凝氣體，水中CO2含量有所增加。

2.3 真空除氧

真空除氧的原理也是基于亨利定律，根據氣壓越低沸點越低可知，水越接近真空狀態就越會汽化，真空除氧就是利用這一特性達到除去氧氣的目的。

真空除氧的一個重大優點就是能夠使水在低溫狀態下除氧（常溫或者在60℃左右），額定功率不大于7MW的熱水鍋爐或者負荷波動大而熱力除氧效果不佳的蒸汽鍋爐，均可用真空除氧，除氧的效果也會令使用單位很滿意的。

真空除氧能利用低品位余熱，運行穩定，操作簡單，適用范圍廣。

2.4 化學除氧

水中的氧氣會與一些還原性物質發生氧化還原反應，進而使水中氧氣被消耗掉，這就是化學除氧的原理，常用的有藥劑除氧法和鋼屑除氧法，工業鍋爐給水藥劑除氧法采用最多的也是亞硫酸鈉除氧法。

（1）亞硫酸鈉除氧是一種爐內加藥除氧法。亞硫酸鈉易溶于水，與水中的溶解氧發生反應，從而將氧除去。[3]

亞硫酸鈉除氧法成本低，操作簡單安全。但加藥量難控制，除氧效果無法保證達標。因此該方法一般用在小型鍋爐房作為輔助除氧方法。

（2）鋼屑除氧法是使含氧給水通過含有鋼屑的過濾器，鋼屑作為還原劑跟水中的氧發生氧化還原反應，溶解氧很容易被消耗。

鋼屑除氧法水溫要求大于70℃，以80～90℃溫度效果最好。因為鋼屑除氧自應用以來改進和提高不大，一般僅作輔助措施。

3 樹脂除氧器的介紹和應用

氧化還原樹脂除氧器是近幾年來作為大型工業鍋爐房經常采購的除氧器，其原理就是利用亞硫酸鈉的可氧化性能，使亞硫酸鈉和水中的氧氣在樹脂上發生反應，生成硫酸型樹脂，然后再利用亞硫酸鈉進行還原，恢復其在樹脂上的可氧化功能。除氧水箱密閉性要好，隔絕空氣，補給水泵應能做到保證連續供應脫氧水。

通過走訪蘭州市雁灘高新區鍋爐房的持證水處理檢測人員和該樹脂除氧器的生產廠家，對于這一新型除氧器的推廣使用，總結優勢為：（1）常溫運行，無需加熱;（2）設備可采用單罐運行;（3）出水不含雜質;（4）除氧穩定，除氧效率大于98%;（5）控制自動化程度高（在線監測）可選，及時再生還原，低水耗，使設備始終處于良好的工作狀態;（6）出水不含有害物質。

4 結語

鍋爐用戶應對新頒布實施的工業鍋爐水質標準—GB/T1576-2018進行全面而又細致的學習，應盡可能的配備除氧裝置，尤其是大型鍋爐房，若確實是因資金或者其他什么問題不能配備除氧裝置的（10蒸噸或7兆瓦的除外），也必須制定好除氧措施，防止和減少中小型鍋爐發生氧腐蝕現象。解決鍋爐給水除氧問題勢在必行，除氧方法多種多樣，各單位在選擇除氧方法時候，應因地制宜，選擇最合適的除氧方法。

參考文獻：

[1]許興煒.低壓鍋爐水質處理技術[M].北京：中國勞動出版社，1998：153.

[2]楊俊榮.淺談工業鍋爐給水除氧[M].黑龍江：林業科技情報，2003：45.

[3]謝音生.鍋爐給水處理及分析[M].北京：科學出版社，1998：153.

作者簡介：武天龍（1982-），男，漢族，甘肅蘭州人，本科，工程師，研究方向：鍋爐以及鍋爐介質檢驗檢測。