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工业锅炉真空除氧器和热力除氧器给水除氧节能减排经济分析

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工业锅炉真空除氧器和热力除氧器给水除氧节能减排经济分析

发布日期:2018-07-24 17:55 来源:http://www.lyghengtai.com 点击:


工业真空除氧(Oxygen)器和除氧器给水除氧节能减排经济分析(Analyse)

      注解:上使用真空除氧器和除氧器及新型研发的旋膜式除氧器和除氧器或树指除氧器等各节能减排经济效益的分析,工业上使用天然水,自来水,软化水, 脱盐水作给水,设备(shèbèi)冷却水,油田注水,溶解(solubility)氧腐蚀(释义:指腐烂、消失、侵蚀等)问题比较突出.由于腐蚀是一个缓慢的过程,因而,有些企业对除氧不重视.另一方面, 由于缺少很好的除氧技术(Technology),我国50%的工业用水未配置除氧器, 致使工业设备,采油设备平均寿命缩短1/3,给企业和国家造成巨大的经济损失。除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一,如除氧器除氧能力差,将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成的严重损失,引起的经济损失将是除氧器造价的几十或几百倍,国家电力部因此对除氧器含氧量提出了部分标准,即大气式除氧器给水含氧量应小于15цɡ/L,压力式除氧器给水含氧量应小于7цɡ/L。
      国内使用的传统除氧(Oxygen)技术有除氧器,解吸除氧器, 海绵铁除氧器(过滤除氧), 真空除氧器,加药除氧等.这些除氧技术都有一定局限性, 有的耗能高, 有的除氧后水中带进对工业设备(shèbèi),采油设备有害的杂质,如海绵铁除氧生成铁胶体,冲洗铁胶体水耗大,铁胶体生成铁垢影响传热,解吸除氧把溶氧转化成溶解二氧化碳(C)造成对的二次腐蚀,加药除氧污染水质,增加水中含盐量,增加排污量,加快设备腐蚀等,使得传统的除溶解氧方法很难在工业上普遍推广.
      除氧技术基于化学(Chemistry)原理和物理化学原理,国际上,发达国家工业用水除氧,除了一些特殊场合保留除氧器和真空(zhēn kōng)除氧器(如海水除氧)外, 化学除氧技术采用氧化还原树脂除氧, 物理化学除氧技术采用膜分离除氧。除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一,如除氧器除氧能力差,将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成的严重损失,引起的经济损失将是除氧器造价的几十或几百倍,国家电力部因此对除氧器含氧量提出了部分标准,即大气式除氧器给水含氧量应小于15цɡ/L,压力式除氧器给水含氧量应小于7цɡ/L。除氧器厂家根据亨利定律可知 ,在封闭容器中,任何气体同时存在于水面上 ,则气体的溶解度与其自己的分压力成正比 ,而且气体的溶解度仅与其本身的分压力有关。
      无氧(Oxygen)气体(gases)为蒸气就是除氧器, 无氧气体为氮气(Nitrogen)和二氧化碳(CO2)(C)混合气体就是解吸除氧,如果把水上方空气抽尽,仅留下水蒸汽 就是真空除氧.物理化学除氧技术关键就是创造快速达到平衡的技术.下面从定律(dìng lǜ)分析除氧器,解吸除氧器,真空除氧存在的问题.
 根据Fick第一扩散定律dm/dt=-DAdc/dx
式中:dm/dx, 表示水中溶解氧(dissolved oxygen)扩散到无氧气体中速度
    D, 表示氧的扩散系数;
    A, 表示水与无氧(Oxygen)气体接触的面积;
    dc/dx, 表示氧的浓度梯度;
    负号表示氧(Oxygen)从高浓度向低浓度扩散;
      由Fick第一扩散定律可知, 要提高除氧速度dm/dt,必须增加接触面积A,要把水变成水小珠,要充分雾化,这就增加除氧,真空除氧,解吸除氧动力消耗。增加氧的浓度梯度dc/dx, 也可加快除氧速度, 这就必须迅速除去进入无氧气体中的氧,使无氧气体中氧浓度尽量低,在除氧器运行中需要保证含氧蒸汽有一定排放量(5%-10%),才能确保除氧器输出水中残余氧浓度达标。蒸汽排放增加了热量损失和水损失.解吸除氧器运行分二步进行,第一步解吸过程,把溶解氧(dissolved oxygen)充分解吸出来进入气相,第二步氧化还原反应,解吸出来进入气相(氮气(Nitrogen)和二氧化碳(C)混合气体)中的氧需迅速被碳还原生成二氧化碳,为加快解吸过程,除氧泵要有足够大的功率,为加快氧化还原反应速度,应增加碳与氧接触面积和提高反应温度。改进后的生产(Produce)的解吸除氧器用碳分子筛替代木炭,与碳比,碳分子筛由于具有很大的比表面, 能提高与氧反应的速度, 但碳分子筛价格高,增加了脱氧(降低氧含量)成本,为进一步提高与氧反应的速度,碳与氧反器的温度必须大于300℃(用木炭的反应器温度必须高于600℃)。这样解吸除氧器电炉功率要足够的大, 解吸和氧化二步导致解吸除氧电耗居高不下. 在真空除氧中首先要把水喷淋成小水珠雾化因此喷淋泵要有足够大功率(High-power),其次,保持一定真空度, 真空泵需要有足够大的排气量, 迅速排出水中释放出的氧, 负压水变成正压水又需加压泵输出脱氧水, 因而, 生产的真空除氧器电耗2度/t以上, 电耗难以进一步降低.
      通过以上分析, 利用物理化学原理的传统除氧技术(Technology),能耗高,排放量大, 国际上发达国家己采用膜分离除氧技术. 膜除氧技术是一种高新技术.高新除氧技术与传统除氧技术每吨水除氧成本(Cost)、能耗、水耗、物耗、废水废汽排放及节能减排特点等列于表
  1. 采用氧(Oxygen)化还原树脂除氧技术(Technology)替代传统除氧技术节能节排经济分析列于表2.

     

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