低压锅炉对冷凝水回收及除氧的要求

徐诚渊　韩金文　余华

摘要：随着国家对环境保护的注重，全国各地开始实施节能减排政策，很多中小型锅炉企业为达到节能减排标准给锅炉安装了冷凝水回收设备。冷凝水回收设备可以有效回收锅炉烟气中的余热和水蒸气，作为锅炉补给水投入锅炉再次循环利用，有效减少锅炉补给水的用水量以及燃料耗用量，减少对周边环境的污染。本文通过对冷凝水回收以及除氧的原理和方法的分析研究，了解除氧对锅炉的重要作用。

关键词：低压锅炉;冷凝水回收;除氧方法

引言：

一般情况下水蒸气冷凝后形成纯净的蒸馏水，可以用作锅炉补给水再次循环利用[1]。不过无论是开放式还是密闭式冷凝水回收设备，在运用一定时间后都会出现一个问题，就是水蒸气冷凝水用作锅炉补给水后，锅炉的回水管道和设备都会出现含铁的氧化物，冷凝水因含铁氧化物而变成红褐色，对锅炉运行和回水系统造成一定影响，存在一定的安全隐患。本厂经过技术改造，设备升级以后在地下管廊安装了两套冷凝水回收设备，通过对安装冷凝水回收设备的锅炉试运营不断摸索学习，力图找到经济合理的冷凝水回收除氧方法。

1、锅炉除氧对锅炉安全经济运行的意义

据调查结果可知，低压锅炉回水系统的氧腐蚀是造成锅炉出现事故的主要原因。如果不进行除氧，冷凝水中的含铁氧化物会对锅炉造成严重腐蚀，腐蚀后的产物会导致锅炉热力设备损坏使得锅炉热效率降低。这样的问题不但会使锅炉减少使用寿命还可能随时发生安全事故[2]。因此对锅炉回收的冷凝水进行除氧处理是锅炉运行必不可少的环节，以便保护锅炉不受氧腐蚀，保证锅炉正常安全运行。有利于企业锅炉达到节能减排标准的同时提高锅炉热效率，提高企业的经济效益。

2、低压锅炉蒸汽冷凝水的特性及对管道的腐蚀

2.1低压锅炉蒸汽冷凝水特性

低压锅炉进行锅外水处理时，通常使用钠离子树脂交换法，通过这种方法降低原水的硬度，使原水达到合格标准再送入锅炉，软化后的水在锅炉内高温条件下发生的化学反应为：

2.2低压锅炉蒸汽冷凝水对管道的腐蚀

冷凝水是纯净的蒸馏水，其成分基本不含溶解盐，因为冷凝水的缓冲作用比较小所以只能溶解一般的弱酸。因此pH值容易偏低。

在实验室中，通过对pH试纸和电导率仪等的运用对低压锅炉的冷凝水分析可知冷凝水呈弱酸性，水中有含铁氧化物。如果不经处理直接送入锅炉作锅炉补给水，会对回水管以及锅炉造成一定腐蚀结果，生成铁垢对锅炉热力设备造成一定影响，使得锅炉热效率降低，减少锅炉使用寿命，严重一点则可能出现锅炉事故，造成人员伤亡和无法估计的经济损失。

3、蒸汽冷凝水回收的经济效益

3.1节约燃料

蒸汽冷凝水的温度相较于普通水而言温度较高，大约在60-90℃，蒸汽冷凝水可以有效提高锅炉补给水的温度，减少燃料的耗用，每回收1t蒸汽冷凝水可以节约的燃料耗用量的计算公式为：

式中：t回代表回收冷凝水的温度;t自代表锅炉补给水的温度;Qdw代表燃料低位发热量; 代表锅炉热效率。

3.2节约水源

可回收蒸汽冷凝水的量由锅炉性质决定，一般锅炉都可以达到锅炉补给水量的40%-90%。以燃油锅炉为例，一台燃油锅炉的运行效率为4t/h，每天运行15h，一年使用300天，锅炉的热效率是80%，一年的用水量大约为14800t，如果冷凝水回收的效率是50%，那么该燃油锅炉一年可节约用水7400t。

3.3节约用盐

蒸汽冷凝水的硬度不高，减少了软化设备的使用次数，减少了盐的使用量。

3.4提高环境质量

蒸汽冷凝水回收可以有效减少燃料的耗用，同时减少因锅炉燃烧而产生的废气、工业热水排放对环境造成的污染和伤害[3]。蒸汽冷凝水是纯净的蒸馏水，比自来水的含盐量低，且杂质很少，用作锅炉补给水大大提高了锅炉水的浓缩比，有效减少锅炉的排污量，合理改善环境。

4、除氧器系统概况

燃气锅炉在进行燃烧产气时，一部分水蒸气经出口管进入除氧器，此部分水蒸气用于加热除氧器的补给水，而其他蒸汽则去向用汽部门，用于工艺和空调。进入除氧器的水蒸气主要作用为热力除氧，将除氧器中的补给水加热到当前压力（20Kpa）所允许的最高温度（104℃），继而除去补给水中的氧气，保证锅炉补给水的质量。如果水中存在溶解的氧，在接触锅炉内部金属时发生化学反应，会腐蚀锅炉内部结构;如果热交换器中存在气体，会加大传热的阻力，降低锅炉的热效率。

热力除氧是把除氧器里的水散播成细水柱或薄水膜，当高温水蒸气进入除氧器后与水接触，将水加热到当前压力所允许的最高温度，继而除去水中溶解的氧。因为水柱细小，众多水柱的表面积增加，使得氧气极易逸出，以此达到除氧目的。本厂的燃气锅炉使用无头鼓膜式除氧器进行热力除氧，进水为室温，温度上升空间大，与水蒸气接触后水中溶解的氧变成气体逸出，飘在除氧器上层空间便于将其排放出去，对锅炉补给水进行有效除氧。

5、低压锅炉冷凝水回收除氧的方法

5.1热力除氧

热力除氧的原理是亨利定律，所有气体在水中的溶解度与其在气水界面的气体分压力和水温有关系，水温越高，水蒸气的分压力越高，其他气体的分压力越低。由此可得当水温高至水沸腾时，其他气体的分压力是零，那么溶解在水中的其他气体也就是零。

5.2铁屑除氧

铁屑除氧的原理是当带有一定温度的水经过铁屑时，水中含有的氧即与铁屑产生化学反应，氧在反应过程中被消耗。铁屑除氧效果存在一定波动，且消耗快等缺点，因此使用铁屑除氧方法的企业越来越少，铁屑除氧随着科技的发展进步正一步步被淘汰。

5.3解吸除氧

解吸除氧在除氧过程中需要考虑化学反应，按照标准进行调整，保证锅炉运行符合其运行合格范围。另外，在化学反应时可以对腐蚀结构和设备自动化进行控制，有效提高锅炉运行的安全性。

5.4化学药剂除氧

化学药剂除氧是将化学除氧剂投入锅炉、回水管或锅炉的热水管网中。化学除氧剂的主要有传统亚硫酸钠、联氨和新型二甲基酮肟、乙醛肟、异抗坏血酸钠等化学除氧剂。

结论：

综上所述，国家为保护环境而出台了节能减排相关政策，各中小型锅炉企业为达到节能减排标准而利用冷凝水回收系统进行冷凝水回收循环利用，在对环境起到保护作用的同时减少了锅炉燃料耗用，提高了锅炉热效率。但是冷凝水在进入回水系统后会出现含铁氧化物，对锅炉造成一定影响，重则危害锅炉使用安全[4]。因此在冷凝书作为锅炉补给水送入锅炉回水系统前要先进行除氧处理，由于部分低压锅炉的水蒸气用于食品烘干等，除氧剂必须使用无毒无害且具有高还原性、与氧发生反应后的产物对锅炉没有影响等特点。除氧劑的使用可以有效减少氧在补给水中的含量，避免含铁氧化物在锅炉回水系统中堆积出现铁垢，损坏锅炉热力设备或造成锅炉事故等问题的出现。在帮助企业达到节能减排标准的同时减少对锅炉燃料的耗用量，降低企业锅炉成本，有利于提高企业可持续发展的能力。

参考文献：

[1]晋城天成化工有限公司.一种蒸汽冷凝水回收装置：CN201710898761.7[P].2017-12-11.

[2]威海翔泽新材料科技有限公司.一种低压锅炉无磷复合清缸剂及制备方法：CN202010121888.X[P].2020-06-04.

通讯作者：徐诚渊