ZDH除氧設(shè)備的除氧技術(shù)及除氧過程

   除氧技術(shù)----物理、電化學(xué)、化學(xué)三種方法融為一體

   除氧過程-----爐外除氧方式與爐內(nèi)除氧方式有機(jī)結(jié)合

   機(jī)理如下：

1、真空除氧器

除氧設(shè)備采用全密閉結(jié)構(gòu)，運(yùn)行期間自始至終處于真空負(fù)壓狀態(tài)。給水首先通過旋膜式除氧裝置，在真空負(fù)壓作用下被除去20～30%的溶解氧。

2、電化學(xué)除氧器

給水經(jīng)級(jí)真空除氧后，進(jìn)入由鐵板陽(yáng)極和陰極組成極板總成的電解池除氧裝置。在外接直流電源作用下，溶解氧在電解池中被消除。電化學(xué)反應(yīng)，

陽(yáng)極：鐵板失電子產(chǎn)生二價(jià)鐵離子

Fe⁰→Fe⁺²+2e

陰極：氧在陰極得電子被消除產(chǎn)生氫氧根

O₂+2e+2H₂O→4OH^-

水中：電化學(xué)產(chǎn)物為：

Fe⁺²+2OH^-→Fe(OH)₂

3、化學(xué)除氧器

給水經(jīng)第二級(jí)電化學(xué)除氧后，水中產(chǎn)生了高能量活性強(qiáng)的除氧劑Fe(OH)₂。Fe(OH)₂以爐內(nèi)除氧方式全部吃掉水中殘余溶解氧。

化學(xué)反應(yīng)方程式：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O →4Fe(OH)₃

二、ZDH除氧特點(diǎn)和除氧效果及使用壽命

1、除氧特點(diǎn)和除氧效果

（1）ZDH除氧設(shè)備的技術(shù)核心為電化學(xué)除氧，鐵板陽(yáng)極失去電子，鐵以離子狀態(tài)Fe⁺²迅速溶入水中，水中的氧必然以對(duì)等的速度和相應(yīng)的數(shù)量在陰極得到電子被消除，產(chǎn)生OH^-，OH^-與Fe⁺²結(jié)合生成除氧劑Fe(OH)₂，繼續(xù)再和水中殘余溶解氧反應(yīng)，從而能徹底消除溶解氧。由于電化學(xué)除氧量與電流成正比，而電解池所耗能量是人為設(shè)定，其除氧過程及除氧效果亦是人為控制可任意調(diào)節(jié)，因此這種除氧方法是主動(dòng)的，且不受水溫限制。第三步的化學(xué)除氧，為除氧劑Fe(OH)₂進(jìn)行爐內(nèi)處理，因此亦不受給水溫度的影響。由此可知，ZDH除氧的除氧效果連續(xù)穩(wěn)定可靠，除氧指標(biāo)任意調(diào)節(jié)，可以人為控制在≤0.1mg/L內(nèi)。

2、電化學(xué)真空除氧器使用壽命

鍋爐的使用壽命主要取決于水中氧對(duì)鍋爐的腐蝕速度。鍋爐氧腐蝕是緩慢的原電池電化學(xué)自然反應(yīng)過程，以點(diǎn)腐蝕方式由線入深連續(xù)發(fā)生。當(dāng)有一點(diǎn)穿孔時(shí)，如果發(fā)生在爐管上可以更換，倘若發(fā)生在鍋筒上，則鍋爐整體報(bào)廢。進(jìn)行除氧處理的鍋爐使用壽命在50年以上，未進(jìn)行除氧處理的鍋爐使用壽命7-13年，兩者使用壽命至少相差30年。所以，除氧設(shè)備的使用壽命和除氧效果與鍋爐的使用壽命息息相關(guān)。

ZDH除氧設(shè)備的除氧技術(shù)和除氧方式?jīng)Q定了其設(shè)備在運(yùn)行期間無(wú)需反沖洗，停運(yùn)期間無(wú)板結(jié)，除氧效果穩(wěn)定可靠，設(shè)備設(shè)計(jì)壽命30年。

三、ZDH除氧設(shè)備的附帶功能

1、真空作用

真空旋膜式除氧裝置使給水中部分有害氣體CO₂及氯氣等在負(fù)壓作用下從水中逸出，被消除，以減少水中碳酸和氯對(duì)鍋爐、管網(wǎng)的腐蝕。

2、電場(chǎng)作用

電解池使得給水極性分子H₂O在通過陰極、陽(yáng)極組成的水道時(shí)，完全受到電場(chǎng)力的作用，使無(wú)序狀態(tài)下的H₂O分子團(tuán)進(jìn)行有序排列，改變了給水中的微觀狀態(tài)，增強(qiáng)了水的滲透能力和融合能力，從而在鍋爐及管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行中起到了剝離老垢及銹蝕產(chǎn)物的功能。鍋爐老垢脫落之際，就是鍋爐開始節(jié)能之時(shí)。

3、H----氫氧化鐵膠體作用

電解池電化學(xué)制備的氫氧化鐵Fe(OH)₃膠體與Fe₃O₄、Fe₂O₃ 、Fe₂O₃·H₂O及其他方法制備的Fe(OH)₃的物理性質(zhì)有明顯區(qū)別。電解池制備的膠體Fe(OH)₃具有良好的穩(wěn)定性，微粒在納米之間，質(zhì)量甚小，重力影響甚微，沒有鐵磁性，其明顯的負(fù)的ξ（ZETA）電位與鍋爐金屬壁表面電位同性，兩者相互排斥，相互間不能進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移。負(fù)ξ（ZETA）電位的Fe(OH)₃膠體與水中的Ca⁺²、Mg⁺²及受熱析出的帶有正電位的CaCO₃等鹽類相互吸附，形成鹽類的結(jié)晶核心，終形成水渣被排出，有防垢功能。

四、ZDH除氧設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、設(shè)備在連續(xù)除氧的全過程中無(wú)人置守，整體系統(tǒng)皆在PLC智能控制器下運(yùn)行，每個(gè)運(yùn)行參數(shù)及控制點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)調(diào)整。進(jìn)水閥、排污閥、負(fù)壓轉(zhuǎn)換泵、真空泵等等全部自動(dòng)控制開啟（亦可手動(dòng)控制）。

2、系統(tǒng)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)真空度，控制真空度保持在-0.06～-0.06Mpa之間，確保軟化水從水箱被吸入到除氧設(shè)備頂端，并實(shí)現(xiàn)旋膜真空除氧的良好效果。

    一旦真空失衡系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警。

3、系統(tǒng)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)電化學(xué)除氧的電流、電壓與水處理量。系統(tǒng)只有在除氧設(shè)備向除氧水箱供水時(shí)才啟動(dòng)電解池電化學(xué)除氧部分，PLC隨著微機(jī)變頻給水信號(hào)的不斷變化，進(jìn)行自動(dòng)跟蹤控制，調(diào)節(jié)電流大小與所處理水量的時(shí)應(yīng)數(shù)值，使之無(wú)級(jí)變化。在保證鍋水的含氧量≤0.1mg/L狀態(tài)下，限度的減少能源損失。

一旦電壓及電流失衡，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警。

4、由于整體系統(tǒng)采用PLC全程控制與監(jiān)測(cè)，因此可與鍋爐房中心控制室DCS系統(tǒng)對(duì)接，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。

五、除氧設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用

該系統(tǒng)采用特種變壓器，以滿足低電壓，大電流的需要， 低電壓的目的是追求電解池在消除多的溶解氧時(shí)，耗掉的電能。電解池正常工作電壓在1V～3.5V。

如果以水中溶解氧含量7mg/L為計(jì)算依據(jù)，級(jí)真空除氧除去1.4mg/L（20%）溶解氧，第二級(jí)電化學(xué)只需除去3.7mg/L，剩余的1.9mg/L溶解氧可在第三級(jí)化學(xué)反應(yīng)中全部去除。

真空泵電機(jī)所耗電費(fèi)，由于處理40噸水/小時(shí)電機(jī)功率為4KW，平均每小時(shí)啟動(dòng)一次，每次運(yùn)行5分鐘，因此忽略不計(jì)。

僅以上述電化學(xué)除氧3.7mg/L為全部ZDH除氧設(shè)備所耗費(fèi)用計(jì)算為例，取平均電解電壓為3V，每噸水耗電流120A，每度電0.75元，則處理每噸水所耗電費(fèi)為，

20A×3V×0.75元/KW=0.03元

經(jīng)計(jì)算每噸水耗鐵板13克，每噸鐵板3600元，則處理每噸水耗鐵板費(fèi)用為，

13克×3600元/噸=0.047元

綜合費(fèi)用為，0.03+0.047=0.077元/噸水 即，平均處理每噸水的費(fèi)用0.08元.