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什么叫真空除氧器？真空除氧器在鍋爐電廠中的應(yīng)用？
什么叫真空除氧器？真空除氧器在鍋爐電廠中的應(yīng)用？
什么叫真空除氧器？真空除氧器說(shuō)明→是一種使水在真空下低溫沸騰，脫除水中含有的氧氣、氮?dú)�、二氧化碳等氣體的設(shè)備，由除氧水箱（除氧塔）和真空機(jī)組兩大部分組成，除氧水箱可以高位或低位布置，真空泵機(jī)組可采用以蒸汽作動(dòng)力的蒸汽噴射泵，或以循環(huán)水為工作介質(zhì)的水噴射泵。
舉例說(shuō)明真空除氧器在鍋爐電廠中的應(yīng)用？
孤島采油廠自1993年至今已累計(jì)建成固定注汽站5座、活動(dòng)注汽站11座，投產(chǎn)23t/h注汽鍋爐9臺(tái)、11.2t/h活動(dòng)注汽鍋爐3臺(tái)、9t/h活動(dòng)注汽鍋爐8臺(tái)，擔(dān)負(fù)著全廠800余口稠油熱采井的注汽任務(wù)。
注汽鍋爐是將經(jīng)水處理裝置處理合格的水加熱成具有較高干度的濕蒸汽，再經(jīng)輸汽管道、注汽管柱注入到稠油熱采井井底的油田專用直流鍋爐，由于直流鍋爐沒(méi)有汽包，相比其它工業(yè)鍋爐對(duì)給水水質(zhì)高，尤其是溶解氧指標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鍋爐給水溶解氧指標(biāo)為≤10ug/l）。由于宏慶公司注汽用水為黃河地表水，溶解氧含氧量高且受環(huán)境溫度影響大。除氧技術(shù)是濕蒸汽發(fā)生器安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。溶解氧是給水系統(tǒng)和鍋爐的主要腐蝕性物質(zhì)，會(huì)腐蝕鍋爐的水汽系統(tǒng)和部件，腐蝕產(chǎn)物沉積或附著在鍋爐管壁和受熱面上，形成難溶且傳熱不良的鐵垢，而且腐蝕造成管道內(nèi)壁點(diǎn)坑，使管材壁厚減薄，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生管道爆炸事故。
為了不斷降低鍋爐給水溶解氧，采油廠先后配套了常溫過(guò)濾除氧器、解析除氧器、熱力除氧器、真空除氧器等物理除氧器，也取得了一些成效，對(duì)降低鍋爐氧腐蝕起到了一定的效果。但這些除氧器或多或少地存在一些先天性的缺點(diǎn)、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性（尤其是對(duì)活動(dòng)注汽鍋爐）差。熱力除氧器給水必須加熱，自用汽占鍋爐負(fù)荷的15%左右，不經(jīng)濟(jì)；負(fù)荷適應(yīng)性差，而活動(dòng)注汽鍋爐運(yùn)行復(fù)合變化范圍大，水源、注汽量等對(duì)除氧器影響顯著；設(shè)備體積大，維護(hù)、搬遷工作量大。而現(xiàn)今普遍采用的過(guò)濾除氧器在運(yùn)行中暴露出一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、除氧效果不穩(wěn)定：新投用或更換海綿鐵的除氧器，除氧效果較好，甚至達(dá)到0mg/l，但這樣的效果只能維持15天左右，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)除氧效果下降的速度很快，尤其是在冬季，受水溫等因素的影響，除氧指標(biāo)更加難以控制，除氧水含氧高達(dá)1000－5000ppb不等，不利于注汽鍋爐的安全運(yùn)行。
2、運(yùn)行成本高：運(yùn)行中海綿鐵的實(shí)際使用壽命一般僅為120～150天左右，也就是說(shuō)，每個(gè)注汽站每年需更換海綿鐵1-2次。另外，由于受海綿鐵反應(yīng)后產(chǎn)生的Fe3＋的影響，除氧器樹(shù)脂使用壽命也就為120天左右，每個(gè)注汽站每年需更換除氧器樹(shù)脂2次。頻繁地更換海綿鐵和樹(shù)脂造成運(yùn)行成本偏高。
3、除氧器再生水耗大：為了提高水質(zhì)指標(biāo)，除氧器實(shí)際運(yùn)行周期為6～10小時(shí)，每天再生（反洗、正洗）次數(shù)達(dá)2～4次，每次反洗時(shí)間為0.3h～0.5h，正洗時(shí)間為1h左右，總用水量達(dá)40～60m3，每個(gè)注汽站每天僅除氧器再生用水達(dá)80～150 m3，而這些水均外排，造成環(huán)境污染，注汽水耗高，經(jīng)濟(jì)效益低。
4、不能實(shí)現(xiàn)一天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行：由于每天除氧器都需再生2～4次，占用3～8小時(shí)，而除氧器再生期間無(wú)法進(jìn)行物理除氧，造成這期間高含氧水直接進(jìn)入注汽鍋爐，給注汽站的長(zhǎng)期、安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。
5、除氧器在停用期間，海綿鐵難于管理、維護(hù)。
解析除氧器雖然就除氧效果來(lái)說(shuō)還可以，但存在降低鍋爐給水PH值、耗電高、需要頻繁添加活性碳、安裝總高度過(guò)高等缺點(diǎn)。真空膜式除氧器雖然除氧效果不錯(cuò)，但對(duì)進(jìn)水要求過(guò)高，不適合黃河水膠質(zhì)物含量高的實(shí)際特點(diǎn)，隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，膜組件脫氣效率下降過(guò)快，需要頻繁化學(xué)清洗。
為了進(jìn)步提高我廠注汽鍋爐特別是以常溫過(guò)濾除氧器為主要除氧手段的注汽鍋爐的用水含氧指標(biāo)，保證注汽鍋爐的安全、高效運(yùn)行，2006年在活動(dòng)4＃注汽站試驗(yàn)應(yīng)用了1臺(tái)真空除氧裝置，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，真空除氧器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果較為理想，表現(xiàn)為除氧指標(biāo)穩(wěn)定，一般穩(wěn)定在50－700ppb，經(jīng)進(jìn)一步化學(xué)除殘氧，完全達(dá)到了注汽鍋爐給水的含氧指標(biāo)（<10ppb），具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
真空除氧器技術(shù)原理：
真空除氧器是指在低于大氣壓力的情況下的除氧，基于亨利定律：在一定的溫度和壓強(qiáng)下，一種氣體在液體里的溶解度與該氣體的平衡壓強(qiáng)成正比。方法是：降低水面上的壓力，產(chǎn)生一定的真空，可降低水的沸點(diǎn)，使水在一定溫度下（常溫）沸騰，從而除去水中溶解氧。
氣體在水中的溶解度氣體在液相中的溶解度取決于液相的溫度和液面上該種氣體的分壓力，單位表面吸附的分子數(shù)可用下式表示：σ= K0*p*eQ/RT /T1/2σ——單位表面吸附的分子數(shù) p——液相表面被吸附分子的分壓強(qiáng)T——絕對(duì)溫度Q——1摩爾氣體分子由氣態(tài)轉(zhuǎn)成吸附態(tài)時(shí)放出的熱量R——?dú)怏w常數(shù) K0——由氣體密度或濃度和分子量決定的常數(shù)根據(jù)吸附理論，液相表面單位面積所吸附的氣體分子數(shù)越多，被液相分子所吸引而結(jié)合的氣體分子越多。
（1）氣體溶解量與溫度的關(guān)系 設(shè)壓力保持恒定不變，吸附在液體表面的分子數(shù)與溫度的關(guān)系：σ= K1*e Q/RT /T1/2 K1--由K0和恒定壓力決定的常數(shù)上式中,T1/2的影響與e的冪次的影響相比是小的。因此，當(dāng)壓力恒定時(shí)，被吸附分子數(shù)將隨溫度的增加而按指數(shù)下降。真空除氧一般采用不加熱方式，所以水溫T只隨環(huán)境溫度變化而變化。
（2）氣體溶解量與壓力的關(guān)系設(shè)溫度保持恒定不變，吸附在液體表面的分子數(shù)與壓力的關(guān)系：σ=K2PK2——由K0 和恒定溫度決定的常數(shù)當(dāng)溫度一定時(shí)，氣體吸附分子量與壓力成正比，即在液相中的氣容量與液面上的氣體壓力成正比。這是真空除氧技術(shù)的關(guān)鍵，水面的分壓力越小，水中的氣容量的越低。當(dāng)除氧器接近真空時(shí)，水中的氣容量接近于零，起到脫氣的效果。在脫除溶解氧的同時(shí)，也脫去CO2、N2等氣體，對(duì)鍋爐運(yùn)行十分有利。
（3）水中飽和溶氧量與溫度和壓力的關(guān)系：(壓力MPa，溫度℃，溶氧量mg/l)
真空除氧系統(tǒng)組成：
目前推廣應(yīng)用的真空除氧器主要是連云港宏慶電力輔機(jī)開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)的真空除氧器，均采用撬座式安裝。整套除氧器主要由過(guò)濾器、脫氧罐、真空泵、增壓泵、控制盤及相應(yīng)的電器儀表控制系統(tǒng)等組成。除氧器采用的是兩級(jí)除氧方式，除氧器采用的是一級(jí)除氧方式，由于除氧器除氧器多一級(jí)除氧過(guò)程，相應(yīng)的在配套設(shè)備上多一臺(tái)增壓泵和一組霧化裝置。真空除氧器：來(lái)水首先經(jīng)過(guò)精度為300μ的不銹鋼過(guò)濾器，有效濾除水中雜物，防止堵塞除氧噴頭。過(guò)濾后的水通過(guò)一級(jí)除氧噴頭進(jìn)入脫氧罐內(nèi)，在罐內(nèi)形成大面積霧狀。由于真空泵的作用，罐內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)，使氧在水中的平衡降低而釋放出來(lái)，蒸發(fā)的水汽和釋放出的氧等氣體由真空泵抽出。水經(jīng)進(jìn)一級(jí)脫氧后，再由一級(jí)泵和二級(jí)除氧噴頭再次進(jìn)入脫氧罐內(nèi)進(jìn)行二次脫氧，經(jīng)過(guò)兩級(jí)脫氧處理后的除氧水由二級(jí)泵供給鍋爐。當(dāng)二級(jí)泵供水流量不足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止二級(jí)泵運(yùn)行，并自動(dòng)打開(kāi)旁路閥。（系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖一、二）
真空除氧器與其它除氧器相比，具有除氧效果穩(wěn)定、運(yùn)行維護(hù)方便的特點(diǎn)，適合注汽鍋爐（尤其是活動(dòng)注汽鍋爐）除氧要求，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。目前僅孤島采油廠還有10臺(tái)舊式除氧器有待進(jìn)一步改造應(yīng)用，其它鍋爐給水除氧領(lǐng)域也可以大面積推廣應(yīng)用。
目前在用真空除氧器畢竟是近幾年才發(fā)展的技術(shù)，相信還有一些進(jìn)一步完善提高的地方，下一步計(jì)劃探索除氧水預(yù)熱、氮?dú)饨馕鲚o助真空除氧技術(shù)，以進(jìn)一步提高除氧指標(biāo)。