除氧器技术改进的建议与可行性分析

　　摘要：除氧器是电厂中保证给水品质的重要热力设备，其性能优劣不仅直接关系到电厂锅炉、汽轮机等主要设备的安全性，同时也影响着整个热力循环的实际循环热效率以及电厂经济性，本文将分析除氧器保证安全性和经济性的原理，针对除氧器的优化提出应用膜分离技术和催化加氢除氧技术，同时对其进行可行性分析。
　　关键词：除氧器；安全性；热经济性；膜分离技术；催化加氢除氧技术
　　
　　1介绍
　　除氧器是电厂中以回热抽汽来加热除去锅炉给水中溶解氧气的混合式加热器，它既是回热系统的一级，又用以汇集主凝结水、补充水、输水、生产返回水、锅炉连排扩容蒸汽、汽轮机门杆漏汽等各项汽水流量成为锅炉给水，并要保证给水品质和给水泵的安全运行，是影响热力发电厂安全经济运行的一个重要的热力辅助设备。
　　2除氧器对安全性和热经济性的影响
　　2.1除氧器提高设备的安全性
　　在电厂中，水和蒸汽中含氧量高是造成设备腐蚀的重要原因，在高温高压运行下，氧化反应极易发生，给水含氧量高直接导致了锅炉水冷壁、过热器、再热器等换热设备金属壁面腐蚀，引起四管暴露，同时导致汽轮机叶片的氧化腐蚀；凝结水含氧量大是导致铜管腐蚀、凝结水系统管道阀门腐蚀严重以致降低设备寿命的重要原因，因此，应用除氧器除氧能够有效提高电厂热力设备的安全性，降低设备氧化腐蚀的可能性，保证电厂安全运行。
　　为保证锅炉安全经济运行，在GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准中明文规定：额定蒸发量大于等于10t/h的锅炉，给水应除氧。额定蒸发量小于10t/h的锅炉如果发现局部氧腐蚀，也应采取除氧措施。对于供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应小于等于0.050mg/L。溶解氧控制值适用于经过除氧装置处理后的给水。额定功率大于等于7.0MW的承压热水锅炉给水应除氧，额定功率小于7.0MW的承压热水锅炉如果发现局部氧腐蚀，也应采取除氧措施。
　　2.2除氧器提高电厂热经济性
　　除氧器提高电厂的热经济性主要体现在两方面——优化传热与降低蒸气中参数。
　　2.2.1优化传热
　　当工质中存在氧气以及其他不凝结气体时，在换热时换热器表面将不可避免的有部分气体存在，传热热阻增大，导致传热不畅，严重时可能会引起膜态沸腾。传热热阻的增大导致了换热系数的下降，进而导致燃料利用率降低，电厂热耗率增加，影响了整个循环的经济性。
　　2.2.2降低蒸汽终参数
　　氧气等不凝结气体的存在是影响凝汽器真空的重要因素之一，通常，水蒸汽中质量含量为1%的空气能使表面传热系数降低60%，即使空气含量仅为0.1%，放热系数也要降低10%。不凝结气体对凝汽器真空的影响主要体现在两方面：其一，在靠近壁面的蒸汽侧，随着蒸汽的凝结，蒸汽分压力减小而不凝结气体分压力增大，蒸汽在抵达壁面凝结之前，必须以扩散的方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，因此，不凝结气体的存在增加了蒸汽向壁面运动的阻力，阻碍了传热过程，凝汽器的真空受到影响；其二，由于不凝结气体不会凝结并始终存在于混合气流中，随着蒸汽的逐渐凝结，不凝结气体分压力增大，蒸汽分压力减小，使得蒸汽相应的饱和温度下降，减小了凝结的动力——蒸汽与壁面间的温差，使凝结过程削弱。
　　应用除氧器除去不凝结气体可提高凝汽器真空，降低蒸气终参数，降低放热过程中的平均温度，从而提高实际循环热效率，提高电厂的经济性。
　　3应用膜分离技术
　　现阶段电厂中广泛应用的除氧器在除不凝结气体效率及应对负荷骤变的方面还有待提高，特此提出应用膜分离技术改善除氧效果。
　　由于蒸汽比其他气体具有更高的溶解系数和扩散系数，使得其他气体与蒸汽通过膜技术分离成为可能。如今随着膜技术的发展，通过膜材料改性、膜表面修饰、膜组件的设计、操作条件的优化等方法可以制作出较为高效的分离模，可以使蒸汽通过溶解——扩散——解吸附的原理通过分离膜，达到蒸汽与其他气体分离的目的，从而实现用膜技术除去不凝结气体。不过，分离膜的制作成本及效率还有待改善，并且需要模有着耐高温的特性。随着膜技术的逐渐成熟，应用膜分离技术除去蒸汽中不凝结气体是可以广泛应用的。
　　4应用催化加氢技术
　　应用催化加氢技术来改善除氧器除氧效果是较为可行的方法之一，常温时在催化剂的作用下，水中的溶解氢和溶解氧发生反应，而钯是常温下催化氢氧反应的最佳催化剂。钯常以覆盖在某种载体上的形式存在，触媒型除氧树脂就是以强阴Ⅰ型阴离子交换树脂为载体，在其表面覆盖一层钯而成的。经实验表明，应用催化加氢除氧时，当氢气吸收压力为0.10-0.12MPa，填料层高度大于或等于600mm，水在除氧器中停留时间大于或等于1min，运行温度为12-60℃，水质pH值为3-12时，可使水中氧的质量浓度小于20μg/L，除氧效果良好。
　　与传统的真空除氧相比，催化加氢除氧有着明显的优势，其设备费用低，设备简单，维修工作量小，无热量消耗，残氧量低，不过，氢难以控制是此技术现阶段的难题。
　　5总结
　　膜分离技术和催化加氢除氧技术对于除氧器的改善效果比较明显，二者与传统热除氧技术相对独立，可以单独应用，也可以作为辅助或备用系统，正常运行时应用热除氧技术，而变工况时则利用二者的稳定性，取代热除氧。其中，催化加氢技术已趋于成熟，在其他工业领域已经有所应用，但膜分离技术依旧需要膜技术的进一步发展才能够广泛应用于除氧器中。
　　
　　
　　参考文献
　　[1]郑体宽，杨晨.热力发电厂
　　[2]吴庸烈，李国民，彭曦，李俊凤，刘静芝.水蒸汽的膜法分离用于压缩空气脱湿
　　[3]张瑛洁，杨晓光，周江红.催化加氢除水中溶解氧的一种新技术

《除氧器技术改进的建议与可行性分析》

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