热水锅炉及供热系统的防腐与除氧2扣模
时间：2022/07/20 23:47:24 编辑：
热水锅炉及供热系统的防腐与除氧（2）
热水锅炉及供热系统的防腐与除氧（2） 2011： 3、海绵铁粉过滤式除氧技术有待规范化海绵铁粉过滤式除氧是在钢屑除氧、活化钢粒除氧的基础上，1992年由原武汉水利电力学院王蒙聚教授研究成功的新工艺。
钢屑除氧是对切削的钢屑用碱液清洗油污，再用硫酸处理钢屑表面，将处理后的钢屑放在除氧器中压紧。水流过除氧器中钢屑表面，使钢屑表面氧化将水中的氧消耗掉而达到除氧的目的。钢屑除氧器装置简单，投资少，操作也比较简单。但它要求水温高于70℃，待除氧水要加温；钢屑表面氧化后要用酸洗，压实的钢屑很难清洗完全，造成运行后期除氧效果降低。尤其是压得很紧的钢屑，当全部氧化后需要更换时，锈蚀的钢屑很难拉出，劳动量特大。
针对钢屑除氧的缺点，将钢屑或钢料按配方要求炼成钢水，浇铸成3～5mm、不规则近似圆球状的钢粒。钢粒经碱液清洗表面后，放入与钠离子交换器相仿的罐体内，罐体内表面涂搪瓷防酸。钢粒在除氧器的罐体中用稀盐酸浸泡活化处理。水流经过活化钢粒，水温≥40℃就可以除氧。这种方法避免了更换钢屑时繁重的体力劳动；水温要求降低；除氧剂为不规则的球形，对床层的流动特性也得到改善。但是，钢粒浇制及活化较麻烦；仍要常用酸洗；滤层为很重的钢粒，出水不能用塑料水帽，除氧器也要特别制造，因而也难以推广。
海绵铁粉除氧技术仍采用过滤式，不用钢粒，而采用堆比重较轻的海绵状还原铁粉为除氧剂。水中的氧经过铁粉时发生如下反应：
2＋2H2O＋O2→2Fe(OH)2↓由于Fe(OH)2在含氧水中是不稳定的，它将继续氧化成溶解度很小的三价铁的氢氧化物：2Fe(OH)2＋H2O＋1/2O2→2Fe(OH)3↓在滤层深处溶解氧浓度很低，不可能使Fe(OH)2都氧化成Fe(OH)3。为了防止进入锅炉生成水垢或水渣，故除氧水再经过钠离子交换器的Na型强酸阳树脂，将水中的除去:＋2NaR→FeR2＋2Na＋
因此，海绵铁粉过滤式除氧常做成两个罐，水先经第一个罐为除氧器，再经过第二个罐为钠离子交换器。或做成单罐双室床，下室为除氧器，上室为钠离子交换器，水先经下室，然后再经上室。
这种除氧方法有以下主要特点：（1）在常温下就可以除氧，进入除氧器的软水不需要加热，也不需要考虑水泵气蚀，设备简单、节约能源。（2）可以低位布置，体积小，初期投资费用不太高，运行费用较低，经济效益较好。（3）海绵铁无毒，不需要除油、活化，只需冲洗和定期补充，操作简单。（4）除氧效果较好和稳定，能适应热负荷的变化。
上述特点弥补了其它除氧方法的弱点，因此，最近常被热水锅炉及其供热系统采用。但是制造厂家太多，甚至有些“作坊”型的厂家也在生产，由于技术上有些问题研究和探讨不够，也产生过一些故障。技术上如何规范化，是这种除氧技术进一步完善的途径。对全国九家技术和生产能力较强厂家的技术性能和安装使用说明书进行分析对比，发现了不少有待规范化的问题，例如：
（1）铁粉选择问题。现用铁粉的堆比重有两种规格，一种是比重为1.4～1.7，一种是比重为2～2.6，究竟哪一种更好些，认识很不统一。有人认为比重轻的才是“海绵铁”，比表面积大，利于除氧，比重为2～2.6与铁相近应属一般铁粉。有人认为比重大的实际效果好，并不会板结。有的厂家铁粉规格干脆写堆比重为1.6～2.5。
（2）除氧后是否要设离子交换器除二价铁离子，意见也不一致。有人认为必须除Fe2＋；有人认为用于中压锅炉应除铁使给水达到标准，热水锅炉及低压蒸汽锅炉，给水对铁含量无要求，故可以不除铁；有人认为PH>7时水中Fe2＋本来就不多，若水温升高则Fe2＋更少，故不必除铁。
（3）设备系统形形色色，多数为单罐式除氧器与钠离子交换器成为一个组合体的较多，仅个别厂家生产单罐双室床设备。有不少单位将除氧器并联，成为双罐组合，三罐或四罐组合，甚至有五罐组合的。有的在单罐双室床设备系统中，下室反洗前先将室内抽真空，因而设置了真空泵。
在设备系统中有些厂家设除氧水箱，并提出水箱密闭的措施。也有的厂家主张不设除氧水箱，以消除水箱密闭的困难，除氧器的水直接与补给水泵连接。由于近年海绵铁粉除氧设备市场销路较好，不少厂家都争着生产。厂家成百上千，一般非此行专业的“作坊”也在生产，市场上提供设备的质量相差很大，缺少一个产品质量标准。
（4）运行及控制参数不一，缺乏优化数值。如：过滤空罐流速最低的采用12m/h，最高达30m/h；反洗强度最低约7L/m2.s，最高18L/m2.s。工作温度，有的提出必须高于3℃，有的提出5℃，也有人认为只要不结冰，无需定下限。温度上限有定为40℃或50℃的，有的则定为80℃。
几乎所有厂家都没有对进水水质的要求加以规定。仅有一个厂家在说明书中提出，若在进入除氧器之前向循环水中加NaOH时，应设旁通管。在旁通管内加入。由于对进水水质没有明确要求，某供热站就将水先加入磷酸三钠，然后进入除氧器，使铁粉钝化而除氧效果极差，有个厂家的设备系统是将未经处理的生水先进入除氧器，然后再流经钠离子交换器，在交换器中同时进行软化与除二价铁。
为了防止钠离子交换器还原时二价铁对树脂的污染，主张在盐液中加相当于NaCI量1％的Na2SO3或同时加1～2％的NaHSO3；有的主张只加Na2SO3，4～6个周期后再加一次NaHSO3；有人则认为没有必要加。
（5）对铁粉板结的原因及防止方法，说法不一。有人认为是铁粉问题，优质铁粉不会板结；有人认为比重大的铁粉不板结；有人认为比重大的铁粉，掺30％比重小的铁粉最不容易板结。有人认为是操作问题，板结是因为铁粉层中有Fe(OH)3存在引起，只要加强反洗强度，或加强反洗频率就可以解决；有人认为只要停用时加满水，带压密封，不让空气进入就不会板结。有人认为是设备问题，例如分格反洗的分格式除氧器就不易板结。也有人认为板结形成的原因是多方面的，要综合采用上述的措施，才能很好地得到解决。
综上所述可以看出，海绵铁粉过滤式除氧技术需要规范化的问题很多。这些问题需要进行大量的试验和调查研究，进行分析优化。
4、关于供热系统的水质监测水质监测是保证安全、经济运行的必要手段。最近丹麦工程技术学院对哥本哈根最大的一个供热系统的水质监控进行研究改进。根据这个系统管网及设备的水质五年采样分析的大量数据进行分析研究，提出意见与建议。其监测指标中有两项是关于防腐的，即PH值和溶解氧。对这两个指标的监测，提出以下意见：
（1）这两个指标都是防腐的主要指标，应由采样分析改为在线监测。因为采样分析是静态的，只能看出取样时的水质的状况，不能看出水质的变化状况。
（2）溶解氧的数值是防止腐蚀的主要指标，但不能以溶解氧的含量多少确定腐蚀的程度。氧的腐蚀主要是局部腐蚀，除了氧的腐蚀而外，在管网系统中还常见生物腐蚀。生物腐蚀是由水中细菌而产生的。约95％的细菌在水中可自由浮至水表面，只有5％的细菌在水中。在水表面的细菌形成一层薄膜称为生物膜。在管子和换热器表面形成生物膜后，细菌的作用引起水质的变化，导致管道或设备表面产生锈斑或凹痕。这种锈蚀与溶解氧含量无关，因此建议在供热系统的回水管的旁路上装如图所示的“腐蚀监测装置”。回水由入口流入装置，装置内有循环流道和试件，试件的材料与被测的设备或管道的材料相同。内部有旋转圆筒，调节其转速，使水流速度达0～2米/秒，以模拟实际流动情况。一定时间后，停止旋转，将装置与管网断开，打开可移动的盖将试件取出。通过试件可以观测包括点腐蚀、面腐蚀、腐蚀裂纹、生物腐蚀凹痕在内的各种腐蚀状况；测算或评估腐蚀速度和程度。必要时还可以进行更为复杂的分析化验。总之，可以完全地监测真实腐蚀情况。
腐蚀监测装置构造简单，可自行设计制作，不需要昂贵的初投资，我以为可以借鉴。