一種鍋爐給水中溶解性氣體的調控方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鍋爐給水處理技術領域，特別是一種鍋爐給水中溶解性氣體的調控方 法。
【背景技術】
[0002] 熱力系統運行過程中影響安全生產的主要因素是設備腐蝕，其中由溶解氧和游離C02 引起的鍋爐給水系統的腐蝕不僅可以造成給水管道及相關設備的損壞，而且產生的金屬腐 蝕產物隨給水進入鍋爐并在蒸發面上沉積，易造成鍋爐爐管的損壞。金屬腐蝕產物小部分 是在低壓和高壓加熱器以及在除氧器內形成的，大部分來自于凝汽器和給水系統，因此調 控給水系統中的溶解氧和游離〇) 2是防止鍋爐腐蝕的關鍵措施。 目前國內大多數電廠對給水采用全揮發處理(AVT)技術脫除溶解氧和游離C02，去除游 離C02主要采用給水加氨和脫氣塔脫除，給水加氨是在給水中加入氨氣以中和C02等酸性 物質，提高給水pH值；脫氣塔脫除是給水流經鼓風脫氣塔內的填料形成水薄膜，水中析出 的C02隨通入塔里的空氣排出。AVT除氧方式主要為熱力除氧和化學除氧，熱力除氧是目 前應用比較成熟的技術，它利用亨利定律的原理把水加熱到104°C，氧的溶解度急劇下降從 水中逸出。但是使用的脫氣塔等設備體積較大、投資費用高，并且運行過程中需將水加熱到 l〇4°C，蒸汽損失及能源消耗大。化學除氧主要使用聯氨、丙酮肟、二甲基酮肟等藥品，雖然 在一定的條件下具有良好的除氧效果，但聯氨有毒，與空氣混合遇明火容易發生爆炸，許多 鍋爐限制使用，而其他除氧劑的使用成本偏高。
[0003] 由此可見采用傳統的AVT工況除氧和游離C02時存在環保性能差、資源浪費嚴重 等問題。其在超臨界機組上使用時，還存在以下問題：無任何防鈣鎂水垢的作用；設備表面 形成的Fe304易于溶解，給水系統易產生流動加速腐蝕（FAC);加氨量較大時易在凝汽器空 抽區富集造成銅管氨蝕；除氧深度差，處理后的水溶解氧含量為5-7ppb以上。針對上述問 題，業內水化學專家一直在尋找更為環境友好的溶解性氣體的調控方法，膜法是利用具有 選擇透過能力的薄膜做分離介質，在一定壓力下原液中的溶劑及小分子溶質透過膜壁為濾 出液，較大分子溶質被膜截留，達到物質分離及濃縮的目的。由于膜法具有環境友好、綜合 能耗低、設備簡化等優點越來越受到人們的關注。
[0004] 在給水化學工況中，AVT工況是在深度除氧的前提下，用氨和聯氨維持一個最佳 的除氧堿性工況，達到抑制銅、鐵腐蝕目的一種給水處理方式；若系統配置凝結水精處理設 備，保證給水中氫電導< 0. 15yS/cm，且系統中除凝汽器外無銅合金材料的設備，則可以把 AVT工況轉化為給水的加氧處理（0T)工況。在高純水條件下，0T水化學通過在金屬表面生 成致密光滑的Fe203-Fe304雙層保護膜以降低金屬腐蝕速度，使得鍋爐和給水加熱器的管道 得以保護。它作為一種新型的給水處理方式最近幾年日益得到關注和應用。因此發電企業 在運轉過程中根據鍋爐系統的金屬材質和給水水質等情況，如何選擇AVT工況或0T工況對 給水進行準確調控以減少熱力系統的設備腐蝕成為亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是克服已有技術之缺陷，提供一種鍋爐給水中溶解性 氣體的調控方法，它采用纖維膜作為氣液交換界面，根據不同的水質情況，在AVT工況下進 行膜除氣處理，在0T工況下進行膜加氧處理，能夠快速、準確地調控鍋爐給水的氣體含量， 避免流動加速腐蝕（FAC)，提高機組運行的安全性。
[0006] 本發明所述技術問題是以下述技術方案實現的： 一種鍋爐給水中溶解性氣體的調控方法，鍋爐的蒸汽在汽輪機做功后形成凝結水，并 從凝汽器流出經凝結水栗進入精處理設備，凝結水由膜除氣器或膜加氧器進行除氣或加氧 處理，所述膜除氣器與真空栗連接，膜加氧器與氧氣瓶相連；經過處理的水依次通過低壓加 熱器、給水栗、高壓加熱器進入鍋爐；所述膜除氣器和膜加氧器為纖維膜接觸器。 上述鍋爐給水中溶解性氣體的調控方法，所述纖維膜接觸器包括接觸器殼體，接觸器 殼體的兩端密封形成氣室，殼體內部縱向分布若干中空纖維膜，所述中空纖維膜的端部與 氣室連通；殼體中部橫向設置折流板，折流板與纖維膜接觸器進水端的一側設置布水管，與 出水端的一側設置集水管，布水管和集水管的管壁上分布若干孔。
[0007] 上述鍋爐給水中溶解性氣體的調控方法，所述中空纖維膜是疏水性微孔聚丙烯中 空纖維膜。
[0008] 上述鍋爐給水中溶解性氣體的調控方法，在AVT工況下，凝結水進入膜除氣器從 布水管管壁上的孔流出，開啟真空栗使中空纖維膜的膜內腔處于真空狀態，水中溶解性氣 體進入中空纖維膜并匯集在兩端的氣室，除去溶解性氣體的凝結水進入集水管流出膜除氣 器；所述真空度的范圍為2~4KPa。
[0009] 上述鍋爐給水中溶解性氣體的調控方法，在0T工況下，凝結水進入膜加氧器從布 水管管壁的孔流出，氧氣瓶中的氧氣由氣室進入中空纖維膜并擴散進入凝結水中，加氧后 的凝結水匯合到集水管中流出膜加氧器。
[0010] 上述鍋爐給水中溶解性氣體的調控方法，所述凝汽器的前端增設給水的補充路 徑，原水依次經過預處理裝置、反滲透膜、膜法除氣器和電除鹽裝置的處理加入凝汽器中。
[0011] 本發明采用膜除氣器和膜加氧器中的纖維膜接觸器對鍋爐給水中的溶解性氣體 進行精準調控，結構簡單，操作方便，能耗低。纖維膜接觸器中使用具有疏水性質的聚丙烯 中空纖維膜進行氣液分離，可以較為徹底地除去水中溶解氧和游離C02，具有溶解性氣體處 理深度高，調節靈敏度好的特點，同時單位體積的膜組件里中空纖維膜的有效膜面積最大， 因此過濾分離效率高。由于膜分離過程為動態過濾過程，大分子溶質被膜壁阻隔，隨濃縮液 流出膜組件，膜不易被堵塞，膜的污染程度低，可連續長期使用并且容易清洗，綜合成本低， 有利于電廠給水中溶解性氣體技術的升級改造。
[0012] 1)AVT工況下，對給水中的溶解氧和游離C02同時進行深度膜法脫除，02脫除后含 量達到lppb以下，0)2脫除后含量lppm以下。
[0013] 2) 0T工況下，用膜法進行給水加氧，給水加氧的靈敏度和精度可以進行精準的調 控。
[0014] 3)由于系統中不添加化學藥劑，給水不直接與空氣接觸，可有效防止二次污染。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明流程的系統結構示意圖； 圖2是本發明纖維接觸器的結構示意圖。
[0016] 圖中各標號清單為：1、鍋爐，2、汽輪機，3、凝汽器，4、凝結水栗，5、精處理設備，6、 除氣閥門，7、加氧閥門，8、膜除氣器，9、膜加氧器，10、真空栗，11、氧氣瓶，12、給水栗，13、低 壓加熱器，14、高壓加熱器，15、原水，16、預處理器，17、反滲透膜，18、膜法除氣器，19、電除 鹽裝置，20、超純水箱，21、布水管，22、集水管，23、折流板，24、氣室，25、中空纖維膜，26、接 觸器殼體。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0018] 如圖1所示，本發明包括依次連接的鍋爐1、汽輪機2和凝汽器3。鍋爐1的蒸汽 在汽輪機2做功后冷凝成凝結水，凝結水從凝汽器3流出經凝結水栗4進入精處理設備5 中，處理后的水根據水處理工況，由膜除氣器8或膜加氧器9對給水進行除氣或加氧處理， 所述膜除氣器8和膜加氧器9都為纖維膜接觸器，其中膜除氣器8與真空栗10連接，膜加 氧器9與氧氣瓶11相連。經過除氣/加氧處理后的水依次通過低壓加熱器13、給水栗12、 高壓加熱器14送入鍋爐1中完成凝結水循環。 如圖2所示，纖維膜接觸器包括具有一定強度的圓柱形的接觸器殼體26,接觸器殼體 的兩端為氣室24,氣室24的外端由端蓋、內端由圓盤進行密封。殼體內部縱向分布有布水 管21、集水管22和中空纖維膜25,殼體中部橫向設置折流板23,所述折流板的形狀與殼體 橫截面的形狀相似并與殼體壁之間留有縫隙。折流板23與纖維膜接觸器進水端之間的區 域為布水區，布水區中央為布水管21。折流板23與纖維膜接觸器出水端之間的區域為集水 區，集水區中央為集水管22。布水管21和集水管22的管壁上呈放射狀分布若干孔。大量 的中空纖維膜25形成的管束圍繞中央的布水管與集水管進行分布，并從折流板23中穿過。 中空纖維膜管束的兩個端部設置圓盤，中空纖維膜管束的端頭穿過圓盤并通過環氧樹脂與 圓盤粘合為一體，端蓋與圓盤之間形成氣室24,氣室24與中空纖維膜的內管相連通，中空 纖維膜25與外部裝置通過氣室24相互連接。由于中空纖維膜內管的容積很小，只需很小 排氣量就可達到一定真空度，纖維膜外壁與水接觸面積很大，只需很小的氣體流量就可保 持管內氣體的摩爾分壓為零，因此有利