一种锅炉给水中溶解性气体的调控方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锅炉给水处理技术领域，特别是一种锅炉给水中溶解性气体的调控方 法。
【背景技术】
[0002] 热力系统运行过程中影响安全生产的主要因素是设备腐蚀，其中由溶解氧和游离C02 引起的锅炉给水系统的腐蚀不仅可以造成给水管道及相关设备的损坏，而且产生的金属腐 蚀产物随给水进入锅炉并在蒸发面上沉积，易造成锅炉炉管的损坏。金属腐蚀产物小部分 是在低压和高压加热器以及在除氧器内形成的，大部分来自于凝汽器和给水系统，因此调 控给水系统中的溶解氧和游离〇) 2是防止锅炉腐蚀的关键措施。 目前国内大多数电厂对给水采用全挥发处理(AVT)技术脱除溶解氧和游离C02，去除游 离C02主要采用给水加氨和脱气塔脱除，给水加氨是在给水中加入氨气以中和C02等酸性 物质，提高给水pH值；脱气塔脱除是给水流经鼓风脱气塔内的填料形成水薄膜，水中析出 的C02随通入塔里的空气排出。AVT除氧方式主要为热力除氧和化学除氧，热力除氧是目 前应用比较成熟的技术，它利用亨利定律的原理把水加热到104°C，氧的溶解度急剧下降从 水中逸出。但是使用的脱气塔等设备体积较大、投资费用高，并且运行过程中需将水加热到 l〇4°C，蒸汽损失及能源消耗大。化学除氧主要使用联氨、丙酮肟、二甲基酮肟等药品，虽然 在一定的条件下具有良好的除氧效果，但联氨有毒，与空气混合遇明火容易发生爆炸，许多 锅炉限制使用，而其他除氧剂的使用成本偏高。
[0003] 由此可见采用传统的AVT工况除氧和游离C02时存在环保性能差、资源浪费严重 等问题。其在超临界机组上使用时，还存在以下问题：无任何防钙镁水垢的作用；设备表面 形成的Fe304易于溶解，给水系统易产生流动加速腐蚀（FAC);加氨量较大时易在凝汽器空 抽区富集造成铜管氨蚀；除氧深度差，处理后的水溶解氧含量为5-7ppb以上。针对上述问 题，业内水化学专家一直在寻找更为环境友好的溶解性气体的调控方法，膜法是利用具有 选择透过能力的薄膜做分离介质，在一定压力下原液中的溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤 出液，较大分子溶质被膜截留，达到物质分离及浓缩的目的。由于膜法具有环境友好、综合 能耗低、设备简化等优点越来越受到人们的关注。
[0004] 在给水化学工况中，AVT工况是在深度除氧的前提下，用氨和联氨维持一个最佳 的除氧碱性工况，达到抑制铜、铁腐蚀目的一种给水处理方式；若系统配置凝结水精处理设 备，保证给水中氢电导< 0. 15yS/cm，且系统中除凝汽器外无铜合金材料的设备，则可以把 AVT工况转化为给水的加氧处理（0T)工况。在高纯水条件下，0T水化学通过在金属表面生 成致密光滑的Fe203-Fe304双层保护膜以降低金属腐蚀速度，使得锅炉和给水加热器的管道 得以保护。它作为一种新型的给水处理方式最近几年日益得到关注和应用。因此发电企业 在运转过程中根据锅炉系统的金属材质和给水水质等情况，如何选择AVT工况或0T工况对 给水进行准确调控以减少热力系统的设备腐蚀成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是克服已有技术之缺陷，提供一种锅炉给水中溶解性 气体的调控方法，它采用纤维膜作为气液交换界面，根据不同的水质情况，在AVT工况下进 行膜除气处理，在0T工况下进行膜加氧处理，能够快速、准确地调控锅炉给水的气体含量， 避免流动加速腐蚀（FAC)，提高机组运行的安全性。
[0006] 本发明所述技术问题是以下述技术方案实现的： 一种锅炉给水中溶解性气体的调控方法，锅炉的蒸汽在汽轮机做功后形成凝结水，并 从凝汽器流出经凝结水栗进入精处理设备，凝结水由膜除气器或膜加氧器进行除气或加氧 处理，所述膜除气器与真空栗连接，膜加氧器与氧气瓶相连；经过处理的水依次通过低压加 热器、给水栗、高压加热器进入锅炉；所述膜除气器和膜加氧器为纤维膜接触器。 上述锅炉给水中溶解性气体的调控方法，所述纤维膜接触器包括接触器壳体，接触器 壳体的两端密封形成气室，壳体内部纵向分布若干中空纤维膜，所述中空纤维膜的端部与 气室连通；壳体中部横向设置折流板，折流板与纤维膜接触器进水端的一侧设置布水管，与 出水端的一侧设置集水管，布水管和集水管的管壁上分布若干孔。
[0007] 上述锅炉给水中溶解性气体的调控方法，所述中空纤维膜是疏水性微孔聚丙烯中 空纤维膜。
[0008] 上述锅炉给水中溶解性气体的调控方法，在AVT工况下，凝结水进入膜除气器从 布水管管壁上的孔流出，开启真空栗使中空纤维膜的膜内腔处于真空状态，水中溶解性气 体进入中空纤维膜并汇集在两端的气室，除去溶解性气体的凝结水进入集水管流出膜除气 器；所述真空度的范围为2~4KPa。
[0009] 上述锅炉给水中溶解性气体的调控方法，在0T工况下，凝结水进入膜加氧器从布 水管管壁的孔流出，氧气瓶中的氧气由气室进入中空纤维膜并扩散进入凝结水中，加氧后 的凝结水汇合到集水管中流出膜加氧器。
[0010] 上述锅炉给水中溶解性气体的调控方法，所述凝汽器的前端增设给水的补充路 径，原水依次经过预处理装置、反渗透膜、膜法除气器和电除盐装置的处理加入凝汽器中。
[0011] 本发明采用膜除气器和膜加氧器中的纤维膜接触器对锅炉给水中的溶解性气体 进行精准调控，结构简单，操作方便，能耗低。纤维膜接触器中使用具有疏水性质的聚丙烯 中空纤维膜进行气液分离，可以较为彻底地除去水中溶解氧和游离C02，具有溶解性气体处 理深度高，调节灵敏度好的特点，同时单位体积的膜组件里中空纤维膜的有效膜面积最大， 因此过滤分离效率高。由于膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质被膜壁阻隔，随浓缩液 流出膜组件，膜不易被堵塞，膜的污染程度低，可连续长期使用并且容易清洗，综合成本低， 有利于电厂给水中溶解性气体技术的升级改造。
[0012] 1)AVT工况下，对给水中的溶解氧和游离C02同时进行深度膜法脱除，02脱除后含 量达到lppb以下，0)2脱除后含量lppm以下。
[0013] 2) 0T工况下，用膜法进行给水加氧，给水加氧的灵敏度和精度可以进行精准的调 控。
[0014] 3)由于系统中不添加化学药剂，给水不直接与空气接触，可有效防止二次污染。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明流程的系统结构示意图； 图2是本发明纤维接触器的结构示意图。
[0016] 图中各标号清单为：1、锅炉，2、汽轮机，3、凝汽器，4、凝结水栗，5、精处理设备，6、 除气阀门，7、加氧阀门，8、膜除气器，9、膜加氧器，10、真空栗，11、氧气瓶，12、给水栗，13、低 压加热器，14、高压加热器，15、原水，16、预处理器，17、反渗透膜，18、膜法除气器，19、电除 盐装置，20、超纯水箱，21、布水管，22、集水管，23、折流板，24、气室，25、中空纤维膜，26、接 触器壳体。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0018] 如图1所示，本发明包括依次连接的锅炉1、汽轮机2和凝汽器3。锅炉1的蒸汽 在汽轮机2做功后冷凝成凝结水，凝结水从凝汽器3流出经凝结水栗4进入精处理设备5 中，处理后的水根据水处理工况，由膜除气器8或膜加氧器9对给水进行除气或加氧处理， 所述膜除气器8和膜加氧器9都为纤维膜接触器，其中膜除气器8与真空栗10连接，膜加 氧器9与氧气瓶11相连。经过除气/加氧处理后的水依次通过低压加热器13、给水栗12、 高压加热器14送入锅炉1中完成凝结水循环。 如图2所示，纤维膜接触器包括具有一定强度的圆柱形的接触器壳体26,接触器壳体 的两端为气室24,气室24的外端由端盖、内端由圆盘进行密封。壳体内部纵向分布有布水 管21、集水管22和中空纤维膜25,壳体中部横向设置折流板23,所述折流板的形状与壳体 横截面的形状相似并与壳体壁之间留有缝隙。折流板23与纤维膜接触器进水端之间的区 域为布水区，布水区中央为布水管21。折流板23与纤维膜接触器出水端之间的区域为集水 区，集水区中央为集水管22。布水管21和集水管22的管壁上呈放射状分布若干孔。大量 的中空纤维膜25形成的管束围绕中央的布水管与集水管进行分布，并从折流板23中穿过。 中空纤维膜管束的两个端部设置圆盘，中空纤维膜管束的端头穿过圆盘并通过环氧树脂与 圆盘粘合为一体，端盖与圆盘之间形成气室24,气室24与中空纤维膜的内管相连通，中空 纤维膜25与外部装置通过气室24相互连接。由于中空纤维膜内管的容积很小，只需很小 排气量就可达到一定真空度，纤维膜外壁与水接触面积很大，只需很小的气体流量就可保 持管内气体的摩尔分压为零，因此有利