除氧器的原理及除氧條件

除氧器的原理及除氧條件lyhrwk除氧器的作用除氧器是混合式加熱器，在熱力系統(tǒng)中，它具有多種功能：作為給水回?zé)岬囊患?jí)加熱器，它能提高熱經(jīng)濟(jì)性；作為凝結(jié)水泵和給水泵之間緩沖和儲(chǔ)存的容器，它能吸收負(fù)荷波動(dòng)和保證鍋爐給水的不間斷；作為匯集各種蒸汽和疏水的容器，它能減少工質(zhì)損失和熱損失；它還能向系統(tǒng)提供恒溫恒壓的蒸汽；但是，它的主要功能，還是從給水中排除各種溶解氣體。除氧的必要性天然水中溶解有大量的氧、氮、二氧化碳及其他氣體，其中溶解氧可達(dá)10mg/L.這些氣體隨著補(bǔ)充水一起進(jìn)入了系統(tǒng)中，此外，在真空下工作的熱力設(shè)備（凝汽器及部分低壓加熱器等）及管道附件的不嚴(yán)密處也會(huì)滲進(jìn)一些空氣。由于以上原因，使給水中含有一定量的氣體。不論是活性氣體氧和二氧化碳，還是惰性氣體氮的存在，對(duì)熱力設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都是不利的，活性氣體呈游離狀態(tài)，在高溫下可直接和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使設(shè)備和管路受到腐蝕；惰性氣體聚集在換熱設(shè)備中，則影響傳熱，降低其經(jīng)濟(jì)性。氧化的危害性最大，在高溫和堿性減弱的條件下，當(dāng)給水含氧量超過0.03mg/L時(shí)，給水管路和省煤器的點(diǎn)狀腐蝕，可在短期內(nèi)導(dǎo)致穿孔（如壁厚7~8mm的管子可在1-2年內(nèi)穿孔），引起泄露和爆管，沉積的氧化物還使傳熱不良。換熱器中有空氣時(shí)，由于蒸汽凝結(jié)的結(jié)果，靠近換熱壁面處蒸汽的分壓力將減小，而且愈靠近避免愈小。根據(jù)道爾頓定律，愈靠近壁面處空氣的分壓力愈大，也即空氣的濃度愈大，所以壁面處形成一層空氣膜，使熱阻增加，凝結(jié)放熱系數(shù)下降。如凝汽器中空氣的密度為蒸汽密度的1%時(shí)，凝結(jié)放熱系數(shù)將降低50%，從而導(dǎo)致排氣壓力提高，循環(huán)效率下降。對(duì)于高參數(shù)汽輪機(jī)，參數(shù)的提高使蒸汽的熔鹽能力增強(qiáng)，故在葉片通道上容易形成氧化物，沉積，使機(jī)組出力顯著降低和推力增加。為此，必須對(duì)給水進(jìn)行除氧比確保其質(zhì)量。我國《電力技術(shù)管理法規(guī)（試行）》中規(guī)定：工作壓力為5.98Mpa（61ata）及以上鍋爐的給水含氧量應(yīng)小于7μg/L；亞臨界及超臨界參數(shù)的鍋爐，則要求給水徹底除氧。當(dāng)前采用的給水除氧方法有熱力除氧和化學(xué)除氧兩種?；瘜W(xué)除氧是在給水中加入容易和氧化合的化學(xué)藥劑（亞硫酸鈉Na2SO3和聯(lián)氨N2H4）以吸收氧氣，如控制適當(dāng)，可達(dá)到徹底除氧的目的。但是，它不能除去其他氣體，生成的氧化物（特指亞硫酸鈉法生成的Na2SO4）還會(huì)增加給水的鹽分，使鍋爐排污量及熱損失增加，而且價(jià)格昂貴，故僅用于要求徹底除氧的亞臨界及以上參數(shù)的電廠，作為一種輔助的除氧手段，一般采用聯(lián)氨作藥劑（因其不產(chǎn)生新的鹽類并能提高給水的PH值）。熱力除氧是用加熱方法以排除水中的溶解氣體。它費(fèi)用便宜，可同時(shí)除去氧和其他氣體，并無任何殘留物質(zhì)，故為電廠普遍采用。熱力除氧的原理反應(yīng)氣體溶解特性的亨利定律，為熱力除氧提供了理論依據(jù)。氣體在水中溶解度與氣體的種類、氣體在水面上的分壓力以及水的溫度有關(guān)。同一氣體，在相同溫度下，若它在水面上的分壓力越高，則其在水中的溶解度越大；若維持氣體的分壓力不變，則當(dāng)水溫升高時(shí)溶解度降低。亨利定律給出了影響氣體溶解特性的各種因素?cái)?shù)量關(guān)系。它指出：當(dāng)溶于水中的氣體與自水中逸出的氣體處于動(dòng)平衡態(tài)時(shí)，單位體積水中溶解的氣體量與水面上該氣體的分壓力成正比：b=k(pf/pgu)mg/L式中b-某氣體在水中的溶解度，mg/L；Pf-平衡態(tài)時(shí)，該氣體在水面上的分壓力，Pa；Pgu-水面上混合氣體的全面壓力，Pa；K值隨氣體的種類和溫度而定。式中表明了水中某氣體的數(shù)量與水面上該氣體數(shù)量之間的動(dòng)態(tài)平衡條件，在一定的溫度下這種平衡條件是自動(dòng)達(dá)到的。這是因?yàn)橥瑫r(shí)進(jìn)行著兩種過程，即總有一些氣體分子從水中析出，而另一些氣體分子又溶于水中，當(dāng)氣體的離析量等于溶解量時(shí)，就自動(dòng)地達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。如果設(shè)法將水面上的氣體排出一部分，則原有的動(dòng)平衡狀態(tài)就會(huì)被破壞，這是因?yàn)槟硽怏w的實(shí)際分壓力P變的小于水中溶解氣體的平衡壓力Po，則該氣體就會(huì)在不平衡壓差△P（△P=P0-P）的作用下自水中離析出來，直至達(dá)到新平衡狀態(tài)為止。顯然，在新的平衡狀態(tài)下，氣體在單位時(shí)間內(nèi)的析出量以及與之相等的溶解量較原平衡狀態(tài)下減小。若能使水面上某氣體的實(shí)際分壓力為零(即驅(qū)凈水面上該氣體），則在不平衡壓差△P的作用下，溶解在水中的該氣體就可以完全除去。這就是熱力除氧的基本原理。在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)上述過程并不困難，道爾頓定律，提供了用加熱水至沸騰使水面氣體分壓力為零的方法。道爾頓定律指出：混合氣體全壓力等于各組成氣體分壓力之和。在容器中，對(duì)給水定壓加熱時(shí)，隨著水溫提高和蒸發(fā)過程加強(qiáng)，水面上水蒸氣分壓力逐漸增大，相應(yīng)其他氣體的分壓力逐漸減小，當(dāng)水加熱至飽和溫度時(shí)，水的沸騰產(chǎn)生大量蒸汽，水蒸氣的分壓力趨于水面上全壓力，其他氣體分壓力趨于零，從而創(chuàng)造了從水中將全部溶解氣體完全清楚的條件。保證完善除氧的條件上述分析說明，能否將水加熱至飽和溫度，對(duì)保證除氧的實(shí)際效果十分重要。在欠飽和下，水蒸氣分壓力達(dá)不到全壓力，其他氣體分壓力也不能降為零，氣體就難以除盡。上圖曲線對(duì)此作了很好的說明，如大氣壓下加熱不足1℃時(shí)，水中含氧量可高達(dá)0.2mg/L，遠(yuǎn)超過法規(guī)的規(guī)定。熱力除氧可分為兩個(gè)階段：除氧初始階段：其特征為機(jī)械離析，此時(shí)水中氣體含量較多，不平衡壓差△P較大，氣體有足夠動(dòng)力以小氣泡形式克服水的表面張力順序逸出。此階段可除去80%-90%氣體，使給水含氧量降為0.05~0.01mg/L。深度除氧階段：此時(shí)水中僅剩極少量氣體，不平衡壓差△P很小，氣體已無足夠動(dòng)力進(jìn)行機(jī)械離析，只能以單個(gè)分子形式慢慢從水中擴(kuò)散出來?？梢?，要保證完善除氧，應(yīng)滿足以下條件：1.必須將水加熱至飽和溫度；2.盡可能增大汽水接觸表面積。例如將水分成細(xì)流、霧狀、水膜，以保證沸騰迅速，縮短氣體逸出的距離和時(shí)間，膜狀還減小了水的表面張力；3.造成水的紊流狀態(tài)，以利于氣體擴(kuò)散。故應(yīng)采取一定的水流速度；4.保證迅速排走逸出氣體。故應(yīng)有一定逸汽量驅(qū)趕氣體，保證有較大的不平衡壓差；5.使汽、水逆向流動(dòng)，保證汽水所有接觸點(diǎn)上都有最大的不平衡壓差△P，又有利于迅速排出離析氣體；6.制造蒸汽在水中的鼓泡作用