樹脂膜分離除氧器替代傳統(tǒng)除氧器的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益（上）

1、樹脂膜分離除氧器替代傳統(tǒng)除氧器的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益（上）         08-06-12 11:06:00     作者：霍銀坤    編輯：Studa_hasgo122  摘要從物理化學(xué)原理分析除溶解氧的最佳途徑，從能量守恒定律和物質(zhì)不滅定律分析目前國內(nèi)水處理行業(yè)對鍋爐給水除氧的誤區(qū)， 論述除溶氧的高新技術(shù): 氧化還原樹脂除氧技術(shù)和膜分離除氧技術(shù), 采用高新技術(shù)替代傳統(tǒng)的熱力除氧, 真空除氧, 解吸除氧, 海綿鐵除氧, 加藥除氧

2、的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益分析, 用樹脂除氧技術(shù)改造傳統(tǒng)除氧方法,一年時間產(chǎn)生的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益就可收回全部的技改投資. 氧化還原樹脂膜分離除氧是今后工業(yè)鍋爐給水除氧發(fā)展的方向。 一, 概述 目前我國工業(yè)鍋爐采用軟化水, 脫鹽水作鍋爐給水, 溶解氧腐蝕問題比較特出. 由于腐蝕是一個緩慢的過程, 因而, 有些企業(yè)對除氧不重視. 另一方面, 由于缺少很好的除氧技術(shù), 我國50%的工業(yè)鍋爐未配置除氧器, 致使工業(yè)鍋爐平均壽命縮短1/3, 給企業(yè)和國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.國內(nèi)使用的傳統(tǒng)除氧技術(shù)有熱力除氧, 解吸除氧, 海綿鐵除氧(過濾除氧), 真空除氧,加藥除氧等. 這些除氧技術(shù)都有一定局限性, 有的耗能高, 有的除

3、氧后水中帶進(jìn)對鍋爐有害的雜質(zhì)造成對鍋爐的二次腐蝕, 使得傳統(tǒng)的除氧方法很難在工業(yè)鍋爐上普遍推廣. 除氧技術(shù)基于化學(xué)原理和物理化學(xué)原理, 國際上, 發(fā)達(dá)國家工業(yè)鍋爐補(bǔ)給水除氧,除了一些特殊場合保留熱力除氧(如電廠除氧) 和真空除氧(如海水除氧)外, 化學(xué)除氧技術(shù)采用氧化還原樹脂除氧, 物理化學(xué)除氧技術(shù)采用膜分離除氧.1?；瘜W(xué)除氧是把游離氧分子轉(zhuǎn)變成金屬氧化物或非金屬氧化物. 氧與金屬元素反應(yīng) 生成金屬氧化物, 如水中溶解氧與海綿鐵反應(yīng), 生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵. 溶解氧與非金屬元素反應(yīng)生成非金屬氧化物, 如與碳元素反應(yīng)生二氧化碳, 與低價(jià)硫化物反應(yīng)生成高價(jià)硫化物(如溶解氧與亞硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸

4、鈉), 溶氧與元素氫反應(yīng)生成水. 這些化學(xué)元素中最理想的是氫, 氧化產(chǎn)物是水, 為此，世界各國研究氧化還原樹脂除氧2. 各種氧化還原樹脂不同之處在于氫的來源. 一種是在水中加入氫, 使水中溶解氧與水中溶解氫在氧化還原樹脂表面反應(yīng)生成水, 這種氧化還原樹脂有國產(chǎn)的宇神09型氧化還原樹脂, 美國Rhom and Haas公司產(chǎn)品ER-206, 德國Mobey公司產(chǎn)品Lewatic-oc1045, 這類樹脂含有鈀原子, 氧化還原反應(yīng)在鈀原子表面進(jìn)行. 另一類樹脂是氧化還原樹脂功能團(tuán)釋放原子氫與水中溶解氧反應(yīng)生成水, 這種氧化還原樹脂有國產(chǎn)宇神06型和宇神06A型氧化還原樹脂, 第三類氧化還原樹脂是美

5、國雅魯大學(xué)教授合成的, 與溶解氧反應(yīng)的氫原子由有機(jī)官能團(tuán)提供. 例如由對苯二酚的酚羥基提供. 氧化還原樹脂除氧技術(shù)的關(guān)鍵就是合成一種適合工業(yè)上應(yīng)用的氧化還原樹脂,能提供大量的廉價(jià)活性氫. 物理化學(xué)除氧原理是根據(jù)亨理定律(henrys law) Cn=KPn 在達(dá)到平衡條許下, 水中溶解氧含量Cn與水上方氧氣的摩爾分壓Pn成正比, 如果水上方氧氣的摩爾分壓Pn=0, 溶解氧就向水上方無氧氣體中擴(kuò)散, 如果設(shè)法使水上方氣體中氧氣摩爾分壓始終保持為零, 擴(kuò)散 達(dá)到平衡, 水中溶解氧含量就為零, 即成無氧水. 無氧氣體為蒸氣就是熱力除氧, 無氧氣體為氮?dú)夂投趸蓟旌蠚怏w就是解吸除氧, 如果把水上方空

6、氣抽盡, 僅留下水蒸汽 就是真空除氧. 物理化學(xué)除氧技術(shù)關(guān)鍵就是創(chuàng)造快速達(dá)到平衡的技術(shù). 下面從henrys 定律和Fick擴(kuò)散定律分析熱力除氧, 解吸除氧, 真空除氧存在的問題. 根據(jù)Fick第一擴(kuò)散定律dm/dt=-DAdc/dx式中:dm/dx, 表示水中溶解氧擴(kuò)散到無氧氣體中速度 D, 表示氧的擴(kuò)散系數(shù); A, 表示水與無氧氣體接觸的面積; dc/dx, 表示氧的濃度梯度; 負(fù)號表示氧從高濃度向低濃度擴(kuò)散;由Fick第一擴(kuò)散定律可知, 要提高除氧速度dm/dt,必須增加接觸面積A, 要把水變成水小珠, 要充分霧化, 這就增加熱力除氧, 真空除氧, 解吸除氧動力消耗. 增加氧的濃度梯度d

7、c/dx, 也可加快除氧速度, 這就必須迅速除去進(jìn)入無氧氣體中的氧,使無氧氣體中氧濃度盡量低， 在熱力除氧器運(yùn)行中需要保證含氧蒸汽有一定排放量(5%-10%),才能確保除氧器輸出水中殘余氧濃度達(dá)標(biāo)。蒸汽排放增加了熱量損失和水損失. 在解吸除氧器運(yùn)行中必須使解吸出來進(jìn)入氮?dú)夂投趸蓟旌蠚怏w中的氧迅速與碳反應(yīng)生成二氧化碳除去,為加快反應(yīng)只有增加反應(yīng)接觸面積和提高反應(yīng)溫度二種途徑，目前改進(jìn)后的解吸除氧器用碳分子篩替代木炭，與碳比，碳分子篩由于具有很大的比表面, 能提高與氧反應(yīng)的速度, 但碳分子篩價(jià)格高, 增加了脫氧成本，但是，水中殘余氧含量仍不達(dá)標(biāo)，為進(jìn)一步提高與氧反應(yīng)的速度碳與氧反器的溫度必須大

8、于300水中殘余氧含量才達(dá)標(biāo)(用木炭的反應(yīng)器溫度必須高于600). 這樣解吸除氧器電爐功率要足夠的大,導(dǎo)致解吸除氧電耗居高不下. 在真空除氧系統(tǒng)中要保持一定真空度, 真空泵需要有足夠大的排氣量, 迅速排出水中釋放出的氧, 因而, 真空除氧器電耗2度/t以上,難以進(jìn)一步降低. 通過以上分析, 利用物理化學(xué)原理的傳統(tǒng)除氧技術(shù)能耗高, 國際上發(fā)達(dá)國家己采用膜分離除氧技術(shù). 如美國Celgard 膜除氧技術(shù)3是一種高新技術(shù). 二，氧化還原樹脂除氧器4(一)宇神牌06A型氧化還原樹脂除氧器1、特點(diǎn)和用途宇神牌06A型氧化還原樹脂除氧器特點(diǎn)是: A,殘余氧含量低，可達(dá)1g/L以下;B,可低溫除氧，最低達(dá)-40;C,抗核輻照劑量達(dá)107拉德(Rad)5，適合于工業(yè)鍋爐給水除氧，反應(yīng)堆、核電站一、二回路水除氧；這三大特點(diǎn)處于世界先進(jìn)水平。除氧原理如下：當(dāng)樹脂使用一段時間后，氧化還原樹脂上的銅肼配位化合物的功能團(tuán)失去活性氫后，使用水合肼再生，重新生成新的配位化合物，繼續(xù)提供活性氫，其反應(yīng)式如下： 在再生過程中，還伴隨發(fā)生磺酸根釋放和絡(luò)合物中Cu+