锅炉给水化学除氧技术研究和控制优化

刘丹丹 王凯(淄矿集团内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017313)

0 引言

世林化工三台75T/h 煤粉锅炉负责全厂的供电和供汽，其中供水品质对锅炉的长期安全稳定运行具有重要意义。供水品质包含两个主要特征：一是水的硬度指标即钙镁离子的含量，通常采用离子交换或反渗透技术可制取符合指标要求的锅炉用水；二是水的含氧量指标。给水的含氧量过高是造成电厂热力设备腐蚀的重要原因。在热力系统中因水汽的温度较高，氧化学腐蚀的速度加快，对设备带来很大的危害，大大缩短设备的使用寿命，同时也易引发爆管泄露造成安全事故。另外水汽中过多的氧及空气会严重影响交换器的传热效率，不利于电厂的经济运行。通常除去水中溶解氧的方法有热力除氧、真空除氧、化学除氧及解析除氧等。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，这样能除掉水中各种气体(包括游离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，操作控制相对容易，而且运行稳定、可靠。热力除氧是目前应用最多的一种除氧方法。化学除氧是加入某种或几种化学物质与水中的氧发生化学反应而除去氧，如海绵铁除氧、加氢除氧、药剂除氧等，一般化学除氧是作为热力除氧的辅助系统来满足锅炉水质的指标要求。

关于锅炉给水除氧的研究较少，主要集中在除氧技术、系统节能改造、影响因素、除氧工艺等方面。针对锅炉给水除氧技术的研究主要有：武天龙(2019)针对工业锅炉给水一般采用的几种除氧技术进行深入分析，重点分析了氧化还原树脂除氧器给水除氧技术，结合跟踪监测数据梳理出相关结论；针对系统节能改造的研究主要有：李平、周信永(2016)针对纯低温余热发电锅炉给水除氧系统进行了改造升级，降低了真空除氧的能耗和水耗，使得补充水量非常少，达到降低能耗的真正目的；针对除氧工艺方面的研究主要有：冯世尊(2013)针对小型工业锅炉给水除氧技术方面存在运行费用、技术管理等问题，详细介绍了锅炉给水除氧工艺存在的问题，提出了相关解决办法。

在知网中，以锅炉给水除氧为关键词进行主题检索，共检索到135条结果，分析发表时间，总结发表规律，具体情况见表1。

表1 锅炉给水除氧研究的研究趋势表

1 锅炉给水化学除氧技术介绍

世林化工采用的为热力除氧和化学药剂除氧相结合的方法。热力除氧是通过热力除氧器来实现。化学除氧是通过在水中加入化学药剂联氨、氨水使水中氧发生化学反应致浓度降低来满足锅炉用水要求。近年来，随着环保管控日益严格和力度加大，各种化工原料的价格不断上涨，部分产品甚至出现断货的局面，严重影响了企业正常生产经营，同时原料价格的攀升也推高了企业的生产成本，加剧了企业的经济负担。锅炉给水化学除氧流程见图1。

图1 锅炉给水化学除氧流程图

2 锅炉给水化学除氧技术

联氨在碱性环境中具有很强的还原性，它能与水中的氧发生化学反应，清除水中残留微量的氧，而不增加水的含盐量来有效减少和防止锅炉腐蚀，同时也防止锅炉内铁垢和铜垢的产生。其化学反应如下：

联氨除氧效果主要由浓度、温度和水的pH 值三个方面的因素决定。

2.1 浓度

足够的过剩量实验表明：在水温和pH 值一定的情况下，联氨在水中的过剩量介于20～50μg/L,除氧反应所需时间也越少，效果也越好，经济性最佳。

2.2 温度

给水温度与联氨除氧的反应速度有密切关系：水温低于50℃，联氨和氧的反应速度很慢；当水温超过100℃时，反应速度明显加快；当水温超过150℃时，反应速度很快，除氧效果最佳。

2.3 水的pH值

联氨在碱性溶液中是强还原剂，而且其反应速度与水的pH 值有密切关系。所以维持适当的pH 值是一个重要的条件。实验表明，当水的pH 值在8.5～9.3之间时，反应速度最快。

3 锅炉给水化学除氧技术控制优化

目前世林化工采用热力除氧器和化学药剂除氧，将给水溶解氧降低在0.005mg/L 左右，小于国标GB/T 1576和GB/T 12145规定要求的0.007mg/L 标准以下。在现有技术工艺中，对氨水和联氨是直接加入到除氧器前的母水管路处，对其浓度、温度和给水pH 值等重要因素并未考虑，只是按照原始的设计工艺添加，虽然能满足锅炉给水指标要求，但存在控制和管理粗放，氨水和联氨的消耗量大而实际发生除氧反应效果差的问题。本研究通过理论分析和试验，对世林化工联氨除氧技术进行研究，根据研究方案实施技术改造并优化控制，从而找到既能满足给水指标要求，又大大减少联氨和氨水的投放量，降低成本的最优技术途径。锅炉给水化学除氧优化流程见图2。

图2 锅炉给水化学除氧优化流程图

(文章题目:锅炉给水化学除氧技术研究和控制优化)

4 锅炉给水化学除氧技术控制实施方案

锅炉给水化学除氧技术控制首先要收集基础数据，进行相关指标的化验分析和联氨除氧技术的理论分析等；然后根据理论分析结果制定完成相关技术工艺技改方案；再者准备相关技改材料、筹备技改人员，利用停产检修期开始具体实施；最后开始调试，分析化验各项指标参数，不断调整找出最优的联氨和氨水投放量。