脱氧剂在低压锅炉给水除氧中的实验研究

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(1.开封龙宇化工有限公司，河南 开封 475200；2.开封市聚甲醛基新材料重点实验室，河南 开封 475200；3.汇科琪(天津)水质添加剂有限公司，天津 301714)

开封龙宇化工有限公司(以下简称开封龙宇)的锅炉是太原锅炉集团制造的TG-45/1.27-M型高温分离、低循环倍率循环流化床锅炉，具有单锅筒、自然循环、钢结构、前吊后支、室外布置、∏型结构。锅炉为双层布置，楼上为锅炉主体部分及操作室，楼下一层布置除渣系统、排污系统操作平台，安装风机、风道及烟道等设备。另外，锅炉还布置有布袋除尘器、气力除灰、脱硫装置等系统。

锅炉给水除氧采用热力除氧器，控制除氧器内部压力为0.02MPa，除氧器水温度为101～104℃，保持含氧量不大于100 μg/L，根据水质含氧分析情况，适当调整除氧器再沸腾管蒸汽进口阀。随着运行时间的延长，除氧器出现故障，锅炉给水氧含量升至400～650 μg/L。锅炉给水中溶解氧是造成锅炉腐蚀的重要原因之一[1-4]，低压锅炉中的腐蚀主要是氧腐蚀[5]，氧腐蚀是锅炉系统最常见的也是较严重的腐蚀形态，它属于电化学腐蚀的一种，锅炉给水中的溶解氧具有去极化作用，会使腐蚀加剧。氧腐蚀的形式一般是溃疡型和小孔型的局部腐蚀，次层是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。经分析，近期开封龙宇锅炉省煤器经常发生腐蚀泄漏，与给水中溶解氧超标关系很大，对生产造成了较大影响。由于不允许锅炉装置停车，无法进行除氧器维修检查工作，为消除氧腐蚀的发生，公司组织开展了锅炉给水化学除氧实验，以降低锅炉给水中的氧含量，消除氧腐蚀对锅炉的影响。

1 实验材料与步骤

1.1 原材料

YG-108脱氧剂：汇科琪(天津)水质添加剂有限公司；WP脱盐水：开封龙宇化工有限公司；蒸汽：压力1.2MPa，温度191℃。

1.2 实验设备

计量泵：美国，B726-398TI，B726，Q=9.5L/h，H=0.69MPa；计量箱：1.0m3，材质PE；热力除氧器：江苏火电电力设备制造有限公司，30m3。

1.3 药剂准备

将25kg/桶的聚乙烯塑胶桶装YG-108脱氧剂20桶加入计量箱内，把计量泵安装固定好；然后，将计量泵的进口与计量箱通过吸液管连接好，吸液管深入计量箱底部；再将计量泵的出口用软管连接到除氧水箱出口管道上。

1.4 实验原理

YG-108脱氧剂的主要成分为二甲基酮肟，其具有较强的还原性，很容易和锅炉给水中的氧反应，从而降低给水的溶解氧含量。该物质反应速度快，能快速降低水中的溶解氧，除氧较完全。二甲基酮肟与氧反应的化学方程式如下：

4(CH3)2C=N-OH + O2→
4(CH3)2C= O + 2N2+ 2H2O

2(CH3)2C=N-OH + O2→
2(CH3)2C= O + N2O + H2O

同时，二甲基酮肟可降低锅炉给水的含铁量，防止氧腐蚀，其对沉积在管道、省煤器等处铜的腐蚀产物有清洗作用，可防止锅炉因形成氧化铁沉积物而引起金属管过热和腐蚀损坏。在金属钢材表面形成良好的磁性氧化物保护膜，并对金属表面起到缓蚀和钝化的作用，能有效地延缓热力设备停(备)用时的腐蚀。二甲基酮肟生成磁性氧化物膜的化学方程式为：

2(CH3)2C=N-OH + 6Fe2O3→
2(CH3)2C=O + 4Fe3O4+ N2O + H2O

1.5 实验过程

(1)实验1：除氧器温度控制在104℃时，检测锅炉给水中溶解氧含量、省煤器出口给水温度、锅炉排烟温度，此时脱氧剂加入量为零。实验时间为24h。

(2)实验2：除氧器温度控制在104℃时，向锅炉给水中加入脱氧剂直至锅炉给水中溶解氧含量达到国标要求，检测锅炉给水中溶解氧含量、省煤器出口给水温度、锅炉排烟温度并记录脱氧剂加入量。实验时间为24h。

(3)实验3：减少除氧器蒸汽加入量，除氧器温度控制在94℃时，向锅炉给水中加入脱氧剂，直至锅炉给水中溶解氧含量达到国标要求，检测锅炉给水中溶解氧含量、省煤器出口给水温度、锅炉排烟温度并记录脱氧剂加入量。实验时间为24h。

(4)实验4：减少除氧器蒸汽加入量直至停止加入，记录除氧器温度为89℃时，向锅炉给水中加入脱氧剂直至锅炉给水中溶解氧含量达到国标要求，此时检测锅炉给水中溶解氧含量、省煤器出口给水温度、锅炉排烟温度并记录脱氧剂加入量。实验时间为24h。

2 结果与分析

2.1 实验数据统计

4组对照实验得到的实验数据汇总见表1。

表1 化学除氧实验数据汇总

注：除氧器汽耗为每吨锅炉给水消耗1.2MPa蒸汽吨数。

2.2 除氧器温度变化对锅炉产生的影响

从表1可知，随着除氧器蒸汽加入量的减少，除氧器温度逐渐降低，从104℃降至89℃；锅炉排烟温度也相应降低，从155.47℃降至146.15℃；而省煤器出水温度基本不变(保持在191℃)。主要原因为除氧器温度降低后，由于锅炉给水与省煤器温差变大，热交换能力增强，从省煤器吸收的热量更多，经过省煤器的烟气温度降低，省煤器出水温度仍然升高至191℃，热量利用率提高。

2.3 脱氧剂对溶解氧的影响

从表1可知，随着除氧器内脱氧剂加入量的增加，锅炉给水溶解氧逐渐降低。当除氧器内蒸汽完全退出，脱氧剂加入量为0.14kg/t，锅炉给水溶解氧降至国标要求，即小于0.1mg/L，实测为0.08mg/L。

2.4 热力除氧与化学除氧成本对照

相同负荷下除氧剂加入量的经济性对比见表2。从表2可以看出，在锅炉负荷基本一致的情况下，溶解氧控制在0.08mg/L时，随着脱氧剂的加入，蒸汽量逐渐减少，除氧器温度逐渐降低，锅炉给水除氧成本也逐渐降低。刘俊明等[6]对130t/h燃气锅炉给水温度变化对排烟温度的影响进行了研究，锅炉排烟温度随给水温度升高而升高，与本实验数据一致，说明通过适当降低锅炉给水温度，可降低烟气热损失，提高热效率，降低生产成本。

表2 相同负荷下除氧剂加入量的经济性对比

3 结语

(1)对低压锅炉采用脱氧剂进行化学除氧，在满足除氧效果的前提下，降低除氧器操作温度，提高锅炉给水的吸热能力，减少烟气热损失，降低排烟温度，保持省煤器出水温度不变。

(2)在低压锅炉中，脱氧剂YG-108具有较好的除氧效果，在不使用除氧器蒸汽的情况下，化学除氧可以实现锅炉给水氧含量达标。

(3)在同样的条件下，化学除氧较热力除氧运行成本低，成本降低45%，适当降低锅炉给水温度，能够实现节能降耗。而且化学除氧操作方便，药剂危险性小，完全满足安全生产需要。

(4)考虑到开封龙宇现有锅炉给水组成中有脱盐水、蒸汽冷凝液、冷渣机冷却水等，在除氧器内混合后的水温容易波动，脱氧剂加入量难以精确控制，并且控制最佳的排烟温度。实际操作中，以化学除氧为主，辅以热力除氧(在除氧器内适当加入蒸汽)，实现了锅炉的稳定运行，节能降耗效果显著。