热力除氧系统教学课件

热力除氧系统教学课件目录12热力除氧基础系统组成与原理基本概念、理论依据、技术参数除氧头、水箱、蒸汽系统、控制机构34设备结构与运行过程常见问题与维护工艺流程、参数选型、效果检测故障分析、日常维护、优化方案什么是热力除氧？热力除氧是锅炉水处理工艺中的关键环节，主要是利用物理加热原理，将给水加热至沸点，使水中溶解的氧气和其他不凝结气体从水中分离出来并排出系统，从而保护锅炉及管道系统免受腐蚀热力除氧的核心在于通过提高水温降低气体溶解度，是一种高效、环保的水处理方式在工业生产和能源系统中，热力除氧器被广泛应用于锅炉给水、凝结水和补给水的处理过程热力除氧不仅能有效去除水中的溶解氧，还能同时去除二氧化碳等腐蚀性气体，大大延长设备使用寿命，降低维护成本，提高系统运行的安全性和可靠性热力除氧的主要特点为什么要除氧？防止腐蚀提高安全性降低成本水中的溶解氧和二氧化碳是腐蚀会导致设备壁厚减薄，设备腐蚀会直接导致维修频引起金属设备腐蚀的主要因在高温高压环境下增加设备率增加、更换部件成本上升，素溶解氧会与金属表面发爆炸风险特别是对于锅炉同时还会因设备效率下降而生电化学反应，形成氧化物；系统，水中溶解氧引起的点增加能源消耗良好的除氧二氧化碳则会与水形成碳酸，蚀和应力腐蚀开裂会严重威处理可以延长设备使用寿命，降低水的值，加速腐蚀过胁系统安全除氧处理能最减少维护次数，降低运行能pH程通过除氧处理，可以有大限度地降低这些安全隐患，耗，从长期来看能够显著节效减缓这些腐蚀过程，保护确保整个热力系统的安全稳约系统的整体运营成本锅炉、管道和其他设备定运行热力除氧的理论依据享利定律热力除氧的理论基础是享利定律，该定律描述了气体在液体中的溶解度与温度和分压的关系其中表示气体在液体中的溶解度•C为享利系数，与温度有关•k为气体的分压•P享利系数随温度升高而减小，这意味着温度越高，气体溶解度越低当水被加热至沸点时，水中的溶解氧会因溶解度急剧下降而被迫k从水中析出实际应用原理在热力除氧器中，通过以下步骤实现气体去除热力除氧的主要技术参数℃104~

1100.2MPa≤

0.02mg/L3~5min加热温度工作压力除氧效率停留时间热力除氧通常在水的沸点以上温度进一般热力除氧器的工作压力控制在现代热力除氧器的设计目标是将出水水在除氧器中的停留时间通常为行，根据系统压力不同，温度一般控左右（约个大气压），此中的溶解氧含量降至以分钟，足够的停留时间确保水

0.2MPa

20.02mg/L3~5制在℃℃范围内在这个压力下水的沸点约为℃适当的下，有些高参数锅炉甚至要求达到与蒸汽充分接触，使溶解气体有足够104~110120温度区间，水中溶解氧的溶解度极低，压力有助于控制除氧温度并确保蒸汽这一指标是衡量除氧时间逸出停留时间过短会影响除氧

0.005mg/L有利于氧气的快速脱除能够有效传递热量器性能的关键参数效果，过长则会降低处理效率其他重要参数参数选择依据蒸汽消耗率通常为处理水量的以上参数的选择需要综合考虑•2%~4%水箱容量一般为额定流量的分钟储水量•10~15锅炉的工作压力和容量•填料高度一般为•600~1200mm给水水质条件•水流负荷•25~40m³/m²·h运行经济性要求•热力除氧与其他除氧方式对比1热力除氧原理利用加热和蒸汽吹脱降低氧气溶解度优点•除氧效果稳定可靠•无需添加化学药剂，环保•可同时去除CO₂等其他溶解气体•运行维护简单缺点•初期投资较大•需要消耗一定量的蒸汽•系统体积较大，占地面积大2化学除氧原理添加还原剂（如亚硫酸钠、联氨等）与溶解氧反应优点•设备投资小•操作简单，易于实施•适用于各种规模系统缺点•长期运行成本高•需持续添加化学药剂•部分药剂对环境有害•无法去除CO₂3膜除氧原理利用半透膜选择性透过原理分离气体优点•能耗低•无需化学药剂•体积小，占地少缺点•初期投资大•膜元件需定期更换•除氧效率有限，通常作为预处理系统组成总览除氧头水箱蒸汽系统热力除氧系统的核心部件，是气体分离的用于储存除氧后的水，同时也是系统的缓为热力除氧提供必要的热量和吹脱介质主要场所通常由喷淋装置、填料层和蒸冲区，能够平衡水量波动水箱通常采用包括蒸汽管道、调压阀、流量控制阀和蒸汽分布装置组成在除氧头中，水与蒸汽卧式设计，内部保持一定的压力和温度，汽分布装置等蒸汽系统需要保证稳定的充分接触，水中的溶解氧和其他不凝结气防止二次吸氧水箱的容量通常按系统额蒸汽压力和流量，以维持除氧系统的正常体被分离出来并排出系统定流量的分钟储水量设计运行10-15内部能量循环装置同步通断控制机构通过热交换回收系统中的热量，提高能源利用效率典型的设计包括预热器和冷凝器，使软化水在进入除氧头前得到预热，同时回收排气中的热量，降低能耗除氧头的结构与作用主要组成部分进水管组与雾化喷嘴位于除氧头上部，负责将水均匀分散成细小水滴，增大与蒸汽的接触面积填料层通常采用拉西环、鲍尔环等填料，提供更大的表面积和更长的水流路径蒸汽进口位于底部，确保蒸汽能够逆流穿过填料层与水充分接触排气装置位于顶部，用于排出分离出的不凝结气体工作原理进水通过喷嘴喷淋成水雾，落入填料层；同时底部通入蒸汽，逆流穿过填料层与水接触在这个过程中，水被加热至沸点，溶解气体从水中析出，随蒸汽一起通过排气装置排出系统关键性能参数喷嘴设计孔径通常为，喷嘴数量根据流量确定•2-5mm填料层高度通常为•600-1200mm除氧头是热力除氧系统的核心部件，其设计直接影响除氧效果良好的除氧头结构应当能够最大化水与蒸汽的接触面积，延长接触时间，保证充分的热量和质量传递水箱结构详解蒸汽系统在除氧中的作用蒸汽系统的组成蒸汽在除氧过程中的三重作用蒸汽源通常来自锅炉或热电厂的抽汽加热作用

1.减压阀将高压蒸汽降至除氧器工作压力蒸汽通过冷凝释放潜热，将水加热至沸点，促使溶调节阀根据负荷变化调节蒸汽流量解气体析出这是热力除氧的基础原理，通过提高流量计监测蒸汽消耗温度降低气体溶解度疏水阀排除管道中的冷凝水吹脱作用

2.蒸汽分布装置确保蒸汽均匀分布蒸汽在除氧器内形成气流，冲刷水表面，加速溶解气体的扩散过程同时，蒸汽还能稀释系统中氧气的分压，根据享利定律，进一步降低氧气在水中的溶解度压力维持

3.蒸汽持续注入系统，维持除氧器内的压力，确保水温保持在沸点以上，防止外部空气渗入，避免已除氧的水重新吸氧内部能量循环装置能量循环的必要性在热力除氧过程中，为了加热给水并维持系统温度，需要消耗大量蒸汽若不采取能量回收措施，系统能耗将非常高内部能量循环装置通过回收系统中的热量，显著提高了能源利用效率，降低运行成本典型的能量循环方式预热器利用除氧水的热量预热进入系统的软化水冷凝器回收排气中蒸汽的热量闪蒸回收利用高温水闪蒸产生的蒸汽能量平衡原理在理想状态下，系统的能量平衡可表示为同步通断控制机构同步通断控制机构是热力除氧系统的大脑，负责协调各部分的运行，确保系统在不同负荷下的稳定运行现代除氧系统通常采用或进行自动化控制，实PLC DCS现系统的智能化运行液位控制通过液位传感器监测水箱中的水位，控制进水阀和出水泵的运行，保持水位在设定范围内液位控制通常采用三点控制方式正常水位系统正常运行时的水位高水位触发减少进水或增加出水低水位触发增加进水或减少出水，极低水位时停止出水泵保护温度控制通过温度传感器监测除氧头和水箱的温度，控制蒸汽阀门的开度，保持系统温度在最佳除氧温度范围内温度控制需要考虑除氧温度通常控制在℃104-110温度波动应控制在±℃范围内2温度梯度确保系统各部分温度分布合理压力控制通过压力传感器监测系统压力，控制减压阀和排气阀的开度，维持系统在设定压力下运行压力控制的关键点工作压力通常为左右

0.2MPa压力波动应控制在±范围内

0.02MPa超压保护设置安全阀防止系统超压流量平衡通过流量计监测进水、蒸汽和出水的流量，保持系统物料平衡流量控制需要考虑进出水平衡确保进水量与出水量基本相等蒸汽比例蒸汽用量通常为处理水量的2%~4%除氧系统整体工艺流程1软化水预处理原水经过软化处理，去除钙镁硬度，防止结垢软化水进入除氧系统前经过预热器初步升温，通常从常温提高到℃60-802除氧头处理预热后的软化水进入除氧头，通过喷嘴雾化成细小水滴蒸汽从底部进入，逆流穿过填料层与水接触，提供热量并吹脱溶解气体水在填料层上流动，温度升高至饱和温度，溶解氧析出3气液分离分离出的气体（主要是氧气和二氧化碳）通过排气装置排出系统排气中的热量通过冷凝器回收，提高系统热效率除氧后的水流入水箱，在饱和温度下储存4储存与输送水箱内维持一定压力和温度，防止水重新吸收氧气除氧水通过给水泵输送至锅炉或其他用水点部分除氧水可能返回预热器，用于软化水预热工作原理流程图（示意）主要能量流动路径关键控制点蒸汽除氧头提供主要热量，加热水至沸点进水控制阀根据水箱液位控制进水量→除氧水预热器软化水回收部分热量，预热进水蒸汽调节阀根据温度和流量控制蒸汽供应→→排气冷凝器回收水回收排气中的热量排气阀控制排气量，影响除氧效果→→液位传感器监测水箱液位，是自动控制的基础系统中的能量流动形成一个闭环，通过合理的热量分配和回收，提高整体热效率，减少外部能量输入温度传感器监测系统各点温度，确保除氧温度压力传感器监测系统压力，防止超压或欠压软化水进入水雾化分散经预热器初步升温后进入除氧头顶部通过喷嘴形成细小水滴，增大接触面积除氧水储存蒸汽逆流接触从底部进入的蒸汽与下落水滴充分接触气体析出逸出加热至沸点溶解氧和其他气体从水中分离并排出水温升高至饱和温度，溶解氧溶解度降低关键设备参数及选型除氧头规格选择除氧头是系统的核心设备，其规格直接决定了除氧能力和效率选型主要考虑以下参数处理能力通常以t/h表示，应大于系统最大负荷的

1.2倍工作压力一般为

0.2MPa，高参数锅炉可能需要更高压力直径与高度根据处理量和填料层要求确定材质选择通常采用碳钢，内部可能需要防腐处理除氧头的选型公式其中D为直径m，Q为流量m³/h，v为水流负荷m³/m²·h喷嘴与填料选型除氧效果的检测方法在线溶解氧监测现代除氧系统通常配备在线溶解氧分析仪，实时监测出水中的溶解氧含量这种方法具有以下特点测量原理主要采用电化学法或光学法测量范围一般为0-100μg/L，满足除氧水检测需求响应时间通常在30秒内，可实时反映系统状态安装位置一般安装在除氧器出水管道上校准频率通常每月校准一次，确保测量准确性在线监测系统可与控制系统联动，当溶解氧超标时自动调整运行参数，保证除氧效果定期手工检测尽管有在线监测，定期手工检测仍然是验证系统性能的重要手段能量回收与节能设计能量回收的关键环节典型节能设计方案热力除氧系统中有多个环节可以实现能量回收，主要包括现代热力除氧系统的节能设计通常采用以下方案预热器利用除氧水的热量预热进水，减少蒸汽消耗板式换热器预热采用高效板式换热器，热回收率可达以上80%闪蒸回收利用高温水降压闪蒸产生的蒸汽多级预热采用多级预热方式，逐步提高水温排气冷凝回收排气中蒸汽的潜热排气余热回收设置冷凝器回收排气中的热量保温措施减少系统热损失变频控制泵和风机采用变频控制，根据负荷调整转速智能控制系统采用控制优化运行参数通过这些节能措施的综合应用，可以显著降低系统的能耗，提高经济效益PID℃10-15%30-50%60-80典型节能率预热效率最佳预热温度通过优化设计和运行，热力除氧系统可以实现的能源节约，预热系统可以回收的热量，这意味着相同的水温提升只需通过能量回收预热至℃是经济性和技术性的最佳平衡点，可10-15%30-50%60-80在大型工业系统中节能效益显著要一半或更少的外部能量输入以显著减少主蒸汽消耗热力除氧的安全与控制关键安全装置安全阀当系统压力超过设定值时自动开启，防止超压爆破片作为安全阀的后备保护，在极端情况下保护设备压力表与压力开关监测系统压力，超压时报警或联锁温度计与温度开关监测系统温度，超温时报警或联锁液位计与液位开关监测水箱液位，防止干烧或溢流紧急停机按钮在紧急情况下快速停止系统热力除氧系统工作在高温高压环境下，安全控制至关重要完善的安全保护措施不仅能防止设备损坏，更能保障操作人员的人身安全123超温、超压保护自动补水与排气安全阀及隔离管路系统设置多级温度和压力保护为保持系统稳定运行，设置自动补水和排气系统系统中的安全阀和隔离管路设计遵循以下原则报警值超过正常工作范围时报警，但系统继续运行自动补水根据液位变化自动调节补水阀开度安全阀容量能够排放系统最大蒸汽量的倍

1.5联锁值达到危险边界时启动联锁保护，系统部分停机自动排气控制排气阀开度，保持适当的排气量安全阀安装安装在不会被意外隔离的位置紧急值达到安全极限时触发紧急保护，系统完全停机故障补偿在传感器故障时，系统能够切换到备用传感器或手动模式隔离阀设置关键设备前后设置隔离阀，便于维修例如，对于工作压力的系统，报警值可能设为，联锁值为，自动补水系统通常采用比例积分控制，能够平滑地响应负荷变化，避免液位波动旁路系统重要控制阀设置手动旁路，确保应急操作

0.2MPa

0.22MPa

0.24MPa安全阀开启压力为

0.25MPa运行过程关键要点进水温度与流量匹配进水温度和流量是影响除氧效果的关键因素，二者需要合理匹配温度过低需要消耗更多蒸汽加热，能耗增加流量过大水在除氧器中停留时间不足，除氧不彻底流量波动导致水位和温度波动，影响系统稳定性理想情况下，进水温度应保持在60-80℃，流量应平稳变化，避免突变对于不可避免的流量变化，系统应有足够的调节能力，如变频泵控制、多路进水等蒸汽压力与供给稳定性蒸汽是热力除氧的关键能源，其压力和供给稳定性直接影响除氧效果压力波动导致系统温度不稳定，影响除氧效果蒸汽品质含水量过高会降低热效率供给中断可能导致系统失效，需要设置备用热源为确保蒸汽供给稳定，应设置减压阀和稳压设施，维持适当的蒸汽压力（通常为

0.2-

0.3MPa）蒸汽管道应有足够的排水设施，确保蒸汽干燥度液位控制要点水箱液位是系统运行的重要参数，需要严格控制正常液位通常为水箱高度的50-70%高液位风险可能导致水进入排气系统低液位风险可能导致泵吸空或蒸汽泄漏液位波动应控制在±5%范围内液位控制系统应采用可靠的传感器，如磁翻板液位计或差压式液位计，并配备备用测量手段液位控制回路应有足够的响应速度，能够应对负荷变化60%标准液位正常运行时的理想液位，确保足够的水量和蒸汽空间80%常见系统运行问题除氧效率下降蒸汽消耗异常液位控制波动这是最常见也是最严重的问题，直接影响到锅炉的安全运行主要表现蒸汽消耗量异常是影响系统经济性的主要问题蒸汽消耗过高或过低都液位波动是影响系统稳定性的主要问题，可能导致系统频繁报警甚至停为出水溶解氧含量超标，可能由以下原因导致表明系统存在异常机喷嘴堵塞导致水分布不均，无法充分雾化消耗过高原因波动原因填料老化填料表面积减小，气液接触不充分系统保温不良，热损失大进出水流量不平衡••蒸汽不足蒸汽量不足或分布不均进水温度过低控制系统参数设置不当••温度偏低系统温度未达到设计值排气量过大液位传感器故障••流量过大超过设计能力，停留时间不足蒸汽泄漏控制阀响应滞后••排气不畅分离出的气体无法及时排出消耗过低原因系统负荷变化过快•当发现出水溶解氧超标时，应立即检查上述可能原因，并采取相应措施•流量计故障，显示不准确危害恢复除氧效果蒸汽供应不足，影响除氧效果高液位可能导致水进入排气系统••蒸汽压力过低，热量传递效率降低低液位可能导致泵吸空••频繁波动使控制阀过度工作，加速磨损正常情况下，蒸汽消耗应为处理水量的超出此范围应查找原•2%~4%因并解决故障原因分析喷嘴堵塞或雾化不均喷嘴是水与蒸汽充分接触的第一道关口，其工作状态直接影响除氧效果堵塞原因•水中杂质沉积•水垢形成•喷嘴材质腐蚀•制造或安装缺陷雾化不均原因•压力分布不均•喷嘴磨损变形•安装角度不当解决方法包括定期清洗喷嘴、采用耐腐蚀材质、优化水质处理和改进安装方式等填料层老化或污堵控制系统故障填料层是水与蒸汽接触的主要场所，其状态对除氧效率有决定性影响控制系统是保证除氧器稳定运行的大脑，其故障可能导致多种问题日常维护要点定期清理喷嘴与填料喷嘴和填料是除氧系统的关键部件，需要定期清理以保持良好性能喷嘴清理频率一般每6-12个月一次，水质差时可能需要更频繁1清理方法拆卸后进行物理清洗或化学浸泡，去除沉积物填料检查观察填料是否有变形、断裂或严重污染填料清洗可采用反冲洗或化学清洗方法，必要时更换清理工作应在停机状态下进行，并严格遵循安全操作规程对于难以拆卸的部件，可考虑在线清洗技术检查热交换器工作状态热交换器是能量回收的关键设备，其工作状态直接影响系统能效检查频率每月检查一次性能参数，每年进行一次全面检查性能监测记录进出口温度、流量，计算换热效率2泄漏检查观察是否有明显泄漏或压力异常清洗时机当换热效率下降15%以上时应考虑清洗清洗方法可采用化学清洗或机械清洗，去除水垢和沉积物对于板式换热器，需特别注意垫片的状态，定期更换老化垫片，防止泄漏液位传感器校验液位控制是系统稳定运行的基础，液位传感器需要定期校验校验频率一般每3-6个月一次3校验方法与已知液位或备用测量装置比对常见问题零点漂移、量程变化、响应迟滞校准步骤调整零点、调整量程、检查线性度校验时应注意操作安全，并在校验完成后恢复系统正常运行状态对于重要的液位测量点，应考虑设置冗余测量系统系统安全设备测试安全设备是系统的最后防线，需要定期测试以确保其可靠性安全阀测试每年进行一次手动排放测试，检查启闭灵活性4报警系统测试每月模拟触发一次，确认报警信号正常联锁系统测试每半年检查一次联锁功能，确保能正常保护设备紧急停机测试每季度测试一次紧急停机按钮，验证响应时间安全设备测试应有专人负责，测试结果应详细记录，发现问题应立即整改测试前应通知相关人员，避免误操作造成不必要的停机。