真空电化学除氧技术应用对比

真空电化学除氧技术应用对比

厉溟 杨敏 刘思远

大连港油品码头公司 辽宁省 116600

摘要：锅炉管路腐蚀是影响锅炉安全、高效、经济运行的重要因素，业内习惯将其分为外部腐蚀及内部腐蚀，外部腐蚀主要由于低温烟气产生的硫化物附着于管壁上形成酸，进而腐蚀管路外壁；内部腐蚀则是给水含氧，在高温、压力和电解质存在的条件下，发生电化学腐蚀。

本文通过深入了解除氧新技术，并与其它除氧技术相对比，旨在解决锅炉除而有氧，腐蚀严重的问题。

关键字:锅炉除氧；效果对比；应用分析

1中心锅炉房简介

中心锅炉房于2006年末投产，共有锅炉6台，其中1#10t蒸汽炉（已停用），2#14MW水炉，3,4#20t蒸汽炉，5，6#35t蒸汽炉，在用装机容量130t/h,其中在用4台蒸汽锅炉主要负责港内生产用汽，1台热水锅炉负责大窑湾区域采暖。2018年对在用五台在用锅炉进行了热工能效测试，效率均在70%以上。

2除氧工艺简介

给水除氧，除化学除氧外，都是在理想气体方程、亨利定律、道尔顿定律的约束下形成的成熟工艺，简言之可理解为通过温度、压力、体积的变化，找到稳定工况下的动态平衡点，达到氧溶解度降低的目的。除氧工艺主要分为热力除氧、化学除氧、真空除氧、电化学除氧等。

2.1热力除氧

热力除氧器除氧热力除氧一般有大气式热力除氧和喷射式热力除氧。其原理是将锅炉给水加热至沸点，使氧的溶解度减小，水中氧不断逸出，再将水面上产生的氧气连同水蒸汽一道排除，还能除掉水中各种气体（包括游离态CO2，N2）。除氧后的水不会增加含盐量，也不会增加其他气体溶解量，操作控制相对轻易，而且运行稳定，可靠，是目前应用最多的一种除氧方法。

为了保证热力除氧器具有可靠的效果，运行中应满足下列条件:①增加水与蒸汽的接触面积，水流分配要均匀；②保证氧气在水中的溶解压力与水面上它的分压力之间有压力差；③保证使水被加热到除氧器工作压力下的沸腾温度，一般采用104~105℃。

热力除氧技术被普遍采用，且技术最为成熟，应用范围最广。我司中心锅炉房投产伊始，亦采用此除氧方式，但由于港内生产用汽的特殊性及锅炉给水设备的局限性，经常出现以下问题：①除氧后的高温热水，极易达到高层离心泵的汽化温度，致使给水在输送过程中轻易被汽化；②当热负荷变动频繁时，运行管理跟进困难，温度无法达到，使除氧效果不好；③设备高位布置，操作困难，使用过程中会产生很大的噪音和震动，产生职业健康危害；④锅炉房自耗汽量增大，减少了有效外供汽，用汽量可到锅炉产汽负荷的15%~20%。

2.2化学除氧

2.1.1铁除氧

铁除氧原理为水经过铁屑，铁屑被氧化，而水中的溶解氧被除去。此法水温要求大于70，以80～90℃温度效果最好。温度20～30℃除氧效果最差。使用铁屑要求压紧，越紧越好，水中含氧量越大，要求流速降低，因为铁屑除氧自应用以来改进和提高不大，除氧效果不稳定，成型产品为海绵铁除氧器。

2.1.2药剂除氧

药剂除氧法，一般使用亚硫酸钠作为除氧剂，2Na2SO3 +O2→2Na2SO4，通常要求加药量比理论值大。温度愈高，反应时间愈短，除氧效果愈好。当炉水pH=6时，效果最好，若pH增加则除氧效果下降。加入铜、钴、锰、锡等作催化剂，可提高除氧效果。该方法操作较为简单，但加药量不易控制，除氧效果不可靠，无法保证达标。另外还会增加锅炉水含盐量，导致排污量增大、浪费热量，经济性不佳。因此该方法一般用在小型锅炉房和一些对水质要求较高的热力系统中作为辅助除氧方式。

中心锅炉房采用此种方法进行除氧，给水温度为常温，采用除氧剂化学成分不详，理论加药量为千分之二，因本地无氧含量监测设备，无法确定除氧效果，根据近两年更换省煤器的状态来看，效果有限。

2.3真空除氧

真空除氧是一种中温除氧技术，一般在30℃～60℃温度下进行。可实现水面低温状态下除氧，对热力锅炉和负荷波动大而热力除氧效果不佳的蒸汽锅炉，均可达到较好除氧效果。相对于热力除氧技术来说，它的加热条件有所改善，锅炉房自耗汽量减少，甚至可以不用蒸汽。真空除氧能利用低品位余热，可用射流加热器加热软化水；又能分级及低位安装，除氧可靠，运行稳定，操作简单，适用范围广。本次考察的设备一部分工艺即采用真空除氧。

2.4电化学除氧的工作原理

　　从电解的原理可知，将两种不同的金属与直流电源连接并放置到一种电解质中，使其负极与被保护的钢板相连接，正极与准备让其发生腐蚀的金属相连接，这样被保护的钢板形成阴极而得到保护，让其发生腐蚀的金属形成阳极而不断被腐蚀。电化学除氧就是应用这种电化学保护的原理，将用钢板制成的除氧器与直流电源接通，让除氧器的外壳与电源的阴极相连接，阳极与放置在除氧器中的铝板相连接，当水流通过除氧器时，水中的氧气就与阳极上的铝板发生电化学腐蚀而被消耗掉。其工作原理如下：

　　当接通直流电流后，阳极铝板发生如下变化：

Fe－2e→Fe2＋

　 阴极的变化如下：

O2＋2H2O＋4e→4OH－

在水中起如下电化学反应：

　　2Fe2＋＋4OH－→2FE(OH)2

　 上述反应过程中，在阴极还发生氧的去极化作用而产生氢气，其反应为：

　　　　2H＋＋2e→H2

　 同样也产生氢氧化合作用：

2H2＋O2→2H2O

3项目应用

经分析，现有除氧工艺在成本及功能上不足以满足使用要求。本着开源节流，降本增效的原则，结合现有场地设备的可利用性，可通过真空、电化学、化学除氧的方式彻底解决炉水氧含量高的问题。

二期100m3软化水箱外预留空间接近20m2, 满足安装一套真空电化学、化学除氧器的条件。通过改造可将原有软化水箱改为密闭除氧水箱，确保无处理后的水处于不与氧接触的状态。

真空电化学、化学除氧器系统设计：两台处理量60t/h除氧器互为备用。冬季用暖量大时, 两台除氧器同时运行, 夏季用暖量小时, 两台除氧器按需选用一台运行，经测算，水量完全满足实际使用要求。

除氧系统原理不再复述，上节介绍的真空、电化学、化学按此顺序三位一体，确保除氧水达标，出水后设在线氧分析仪，使含氧量控制在0.1ml/L以下。

4 结论

真空电化学除氧器，技术可行，价格低廉，如应用于我司锅炉房除氧系统可大幅度降低运行成本，并解决除氧效率不高的问题。