于深度脱气。所述中空纤维膜25是疏水性微孔聚丙 烯中空纤维膜。 在AVT工况下，带有溶解性气体的凝结水进入膜除气器8中的布水管21，从布水管壁侧 孔中呈放射状流出，给水流经中空纤维膜25的外表面。气室24与真空栗10相连，在真空 栗的作用下中空纤维膜的膜内腔处于真空状态，由亨利定律可知，水中溶解性气体由于膜 外气体分压的降低而从水中析出，穿透纤维膜壁向膜内腔扩散，进入中空纤维内管中并汇 集在两端的气室24,由真空栗抽出而实现气体的脱除。除去溶解性气体的给水由折流板23 与接触器壳体26间的缝隙进入集水区，汇合在集水管中流出膜除气器8。通过膜法除气是 物理化学除气方法中能耗最低的，由于其具有良好的可控性，能够有效地提高调节的精度 和灵敏度。在0T工况下，给水进入膜加氧器9中的布水管21，从侧孔流出至中空纤维膜的 外表面。氧气瓶中的氧气由气室进入中空纤维膜的膜内腔，通过控制气室中氧的压力，压力 升高后的氧气从膜外穿透纤维膜扩散进入布水区的给水中，从而实现给水加氧控制。加氧 后的给水汇合在集水管中流出膜加氧器9。
[0019] 在0T工况下进行加氧处理时，在膜加氧器9的前端应配备凝结水的精处理设备5， 使处理后给水的氢电导率小于0. 15μS/cm，并且要求系统中除凝汽器外无铜合金的材料。 加氧部位有两个：凝结水精处理设备出口或给水栗的吸入侧，可根据实际情况进行选择，由 于目前的膜材料对高温的耐受性有限，而给水栗吸入侧水温很高，所以加氧点应选择在水 温较低的凝结水精处理设备出口侧。此时，除氧器则作为换热器，阀门关闭，不再进行除氧 操作。
[0020] 以下对本发明的工作过程做进一步说明： 电厂的给水系统采用锅炉的水汽循环为主体，给水进行补充的循环回路。凝结水汽 循环的流程为汽轮机2做功产生的乏蒸汽冷凝成为凝结水，凝结水进入凝汽器3并由凝结 水栗4送入精处理设备5中。打开电源以及检测系统，在AVT工况下，膜除气器8进行除 气操作。打开除气阀门6,关闭膜加氧器前的加氧阀门7,打开真空栗10,控制真空度的范 围为2~4KPa。精处理的水进入膜除气器8,膜除气器8由真空栗10进行抽真空处理，从 而脱除水中含有的氧气和二氧化碳。膜除气器的入口处设置检测器，测得溶解氧含量为 5500-9000ppb。在除气操作中，溶解性气体含量急速下降，除气15分钟达到运行稳定状态， 溶解性气体含量基本保持不变，膜除气器出口的水中溶解氧的含量小于lppb，游离C02含 量小于lppm。在0T工况下，关闭除气阀门6,打开加氧阀门7,将精处理后的水送入膜加氧 器9中进行加氧处理，膜加氧器9通过氧气瓶11输送氧气给水加氧。经过除气/加氧处理 后的水依次通过给水栗12、低压加热器13、高压加热器14送入锅炉1中。
[0021] 在补充给水的流程中，原水15依次经过预处理装置16、反渗透膜17、膜法除气器 18和电除盐装置19,处理后的水储存在超纯水箱20中，根据补充水的需求量加入到凝汽器 3中，进入上述循环。将经过反渗透膜17 (R0)以及电除盐装置19 (EDI)处理的补充水加 入到凝汽器中，既可以充分利用余热对补充水进行预热，又可以对乏汽进行冷却减少循环 冷却水的使用。
[0022] 确定影响纤维膜接触器运行效果的因素. 根据给水系统中凝结水或给水所含有溶解性气体的情况，选择合适的中空纤维膜，分 析操作温度、水的流速、真空度等因素对除氧效果的影响，确定膜除气和膜加氧工况的最优 运行参数，结合智能监控系统，实现锅炉中气体含量的自动控制。
[0023] 以溶解氧的脱除效率来衡量纤维膜接触器的运行效果，并根据给水中溶解氧的含 量进行除气效率的评价，除氧效率公式如下：
其中，η为除氧效率，（^表示膜接触器进口的水中溶解氧浓度，单位？?13;(：2表示膜除 气器出口的溶解氧浓度，单位ppb。
[0024] 试验表明：1、在膜除气器保持稳定的除氧效率的情况下，流量较小时，增大流量可 以使除氧效率下降，单到达临界流量后，增大流量对除氧效率基本没有影响，但传质系数随 着流量增大而显著提高。2、真空度的增大有利于除氧效率和传质系数的提高，在真空度小 于2KPa时，除氧效率相对较低，出口溶解氧的含量也较高，因此真空度须保持在2KPa以上 以维持较高的除氧效率。但真空度达到4KPa以上时，除氧效率增加缓慢，同时由于控制真 空度愈高，动力消耗愈大，因此，操作时保持真空度保持在2~4KPa较为适宜，可在保证脱氧 效率的前提下，实现节能。3、水温的升高对除氧效率和传质系数的影响较小，但能较大地降 低出口水中溶解氧浓度。
[0025] 每一个膜接触器都有其所允许的最大流量，所以在水流量超过膜接触器所允许 的最大流量时，可以对膜组件进行并联以扩大系统的水处理系统的处理能力，但在真空度 2~4KPa，水温40°C的操作条件下，并联后的除氧效率仍然保持不变，所以并联可以增大膜除 气器处理能力，但对除氧效果并无影响。
[0026] 若膜组件质量下降或对水质有更严格的要求，则可以通过串联膜组件的方式增大 除氧效率。例如，采用除氧效率为80%的膜除气器，对膜组件进行两级串联后，除氧效率达 至IJ96%左右，相对单个组件的除氧效率有了很大提高。若采用三级串联，除氧效率可以达到 99%，但相对于二级串联来说，除氧效率提高不大，且增加一个膜组件成本及维护费用也要 相应增加，因此从除氧效率及经济上综合考虑，采用两级串联组件在工程上是最佳方式。
【主权项】
1. 一种锅炉给水中溶解性气体的调控方法，其特征在于，锅炉（1)的蒸汽在汽轮机（2) 做功后形成凝结水，并从凝汽器（3)流出经凝结水栗（4)进入精处理设备（5)，凝结水由膜 除气器（8)或膜加氧器（9)进行除气或加氧处理，所述膜除气器（8)与真空栗（10)连接，膜 加氧器（9)与氧气瓶（11)相连；经过处理的水依次通过低压加热器（13)、给水栗（12)、高压 加热器（14)进入锅炉（1);所述膜除气器（8)和膜加氧器（9)为纤维膜接触器。2. 根据权利要求1所述的锅炉给水中溶解性气体的调控方法，其特征在于，所述纤维 膜接触器包括接触器壳体（26)，接触器壳体的两端密封形成气室（24)，壳体内部纵向分布 若干中空纤维膜（25)，所述中空纤维膜（25)的端部与气室（24)连通；壳体中部横向设置折 流板（23)，折流板（23)与纤维膜接触器进水端的一侧设置布水管（21)，与出水端的一侧设 置集水管（22 )，布水管（21)和集水管（22 )的管壁上分布若干孔。3. 根据权利要求2所述的锅炉给水中溶解性气体的调控方法，其特征在于，所述中空 纤维膜（25)是疏水性微孔聚丙烯中空纤维膜。4. 根据权利要求3所述的锅炉给水中溶解性气体的调控方法，其特征在于，在AVT工况 下，凝结水进入膜除气器（8)从布水管壁的孔流出，开启真空栗（10)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（8);所述真空度的范围为2~4KPa。5. 根据权利要求3所述的锅炉给水中溶解性气体的调控方法，其特征在于，在OT工况 下，凝结水进入膜加氧器（9)从布水管壁的孔流出，氧气瓶（11)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（9)。6. 根据权利要求1-5任一项所述的锅炉给水中溶解性气体的调控方法，其特征在于， 所述凝汽器（3)的前端增设给水的补充路径，原水（15)依次经过预处理装置（16)、反渗透 膜（17)、膜法除气器（18)和电除盐装置（19)的处理加入凝汽器（3)中。
【专利摘要】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泵进入精处理设备，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泵连接，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、给水泵、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。上述调控方法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OT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。
【IPC分类】C02F103/02, C02F1/68, C02F1/44, C02F1/20, F22D1/50
【公开号】CN105417609
【申请号】CN201510886690
【发明人】马双忱, 黄凯, 别璇, 马岚, 陈公达, 柴晋
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月7日