,供暖及制冷水循環(huán)系統(tǒng)中不可避免地會存有一些空氣,其來源為系統(tǒng)補水和管網(wǎng)泄漏。這部分氣體在系統(tǒng)中以三種形式存在:種形式,氣體以氣團的形式積聚于系統(tǒng)中的高點或局部高點,如管線拐角處,換熱器(散熱器、風(fēng)機盤管)頂部等。第二種形式,氣體以游離氣泡形式隨系統(tǒng)中水循環(huán)運動。第三種形式,氣體溶解于水中,并隨水循環(huán)運動。上述三種氣體存在形式中、二種為游離性氣體,第三種為溶解性氣體,三者之間會不停相互轉(zhuǎn)化,但在無外界條件變化時,其各種形式的存在量會相對穩(wěn)定。
水中存在的空氣會對供暖及制冷水循環(huán)系統(tǒng)帶來很多不利影響,積聚的氣體產(chǎn)生氣阻,造成系統(tǒng)阻力不均衡,系統(tǒng)循環(huán)不暢,產(chǎn)生噪音、氣蝕,這些問題會降低水泵的有效揚程和運行效率,降低設(shè)備及管網(wǎng)的使用壽命,換熱器表面附有的氣泡會降低其傳熱效率,系統(tǒng)氣阻造成系統(tǒng)調(diào)試困難,且在運行期間經(jīng)常需要人工排氣。系統(tǒng)中的氧氣會造成系統(tǒng)的氧腐蝕。腐蝕導(dǎo)致系統(tǒng)使用壽命降低,直接影響整個系統(tǒng)的安全。
真空脫氣脫氧采用壓差脫氣原理,可適用于任何水系統(tǒng)。它的很強的脫氣能力可保證安全快捷地脫除系統(tǒng)內(nèi)的游離性氣體和溶解性氣體,使得系統(tǒng)能夠可靠地運行。
一.目前水循環(huán)系統(tǒng)脫氣除氧的現(xiàn)狀
在工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB1576-2001)中規(guī)定:爐外化學(xué)處理時給水溶氧量≤0.1mg/L,鍋水當(dāng)額定功率<4.2MW的承壓鍋爐和常壓鍋爐應(yīng)盡量除氧,額定功率≥4.2MW的承壓鍋爐應(yīng)除氧。北京市供熱采暖系統(tǒng)水質(zhì)及防腐技術(shù)規(guī)程(DBJ01-619-2004)中規(guī)定:與熱源間接連接的二次水供暖系統(tǒng)循環(huán)水溶氧量≤0.1mg/L,與鍋爐房直接連接的供暖系統(tǒng)(無壓熱水鍋爐除外),循環(huán)水溶氧量≤0.1mg/L。工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范(GB50050-95)規(guī)定:換熱設(shè)備的冷卻水側(cè)管壁腐蝕率小于0.125mm/a,銅、銅合金和不銹鋼管壁的腐蝕率小于0.005 mm/a。對敞開式循環(huán)冷卻水游離氧=0.5-1.0mg/L。水的溶解氧控制問題是極為嚴重的問題,目前我國的水循環(huán)系統(tǒng)很難達到上述要求,其溶氧量一般都在2 mg/L以上,有的甚至高達5.3 mg/L。
國內(nèi)外有關(guān)專家學(xué)者對鋼制散熱器的腐蝕機理進行了多年的探討后認為:從腐蝕狀況分析,氧化腐蝕及各種氧濃差腐蝕(如縫隙腐蝕、水線腐蝕、點腐蝕、垢下腐蝕)是鋼制散熱器腐蝕及穿孔的主要原因。
在我國目前的供暖及制冷水循環(huán)系統(tǒng)中,除少數(shù)大型規(guī)范系統(tǒng)進行了除氧外,大部分系統(tǒng)都未采取主動的脫氣措施,而是通過控制管線安裝坡度,設(shè)置頂部自動排氣閥,換熱器通過人工排氣閥排氣等。這些措施雖然能起到一定的作用,但卻不能從根本上解決問題,造成很多系統(tǒng)運行不正常,影響采暖或制冷效果。同時由于水中含有氧氣而使得供熱(制冷)管道和鋼制散熱器腐蝕、穿孔漏水的現(xiàn)象大量發(fā)生,直接影響到整個系統(tǒng)的安全。散熱器廠家不得不花費大量人力物力去做散熱器的內(nèi)防腐,即便如此,其防腐效果仍不滿意。而在歐洲因為水質(zhì)控制很嚴格,鋼制散熱器不進行內(nèi)防腐,卻幾乎未發(fā)生腐蝕漏水的問題。因此,采取在線脫氣除氧,對系統(tǒng)進行主動的防護,是一種很好的途徑。
二.真空脫氣原理
英國人威廉姆-亨利是一名化學(xué)家和物理學(xué)家,他于1803年創(chuàng)立了氣-液吸附的亨利定律。根據(jù)亨利定律,氣體在水中溶解度與水溫和壓力相關(guān),在一定溫度下,與氣體的壓力成正比。在一定的壓力下,水溫降低,氣體溶解度增加,水溫升高,氣體溶解度降低。當(dāng)降低水面的壓力,則可在較低水溫下,使溶于水中的氣體析出,從而除去水中的氣體(見附圖:空氣在水中的溶解度曲線)。
由圖中可見,當(dāng)水處于負壓狀態(tài)下,水的沸點會降低,溶氣量也會降低。例如,在表壓-0.075MPa條件下,水的沸點約為65℃,此時水中的溶氣量趨于0。
真空脫氣(脫氧)機就是通過在機器中產(chǎn)生真空,將水中的游離氣和溶解氣釋放出來,再通過自動排氣口排出系統(tǒng),脫氣后的水再注入系統(tǒng),這些低含氣量的水是不飽和水,對氣具有高度的吸收性,它將吸收系統(tǒng)中的氣體以尋求氣水平衡。真空脫氣機每20~30秒鐘重復(fù)一次這樣的循環(huán)。如此循環(huán)往復(fù),將系統(tǒng)水中的所有氣體脫除。
三.真空脫氣脫氧機的測試效果
我司對其生產(chǎn)的ZKTQ-A型真空脫氣(脫氧)機進行了脫氣脫氧測試。該設(shè)備適用系統(tǒng)水容積100M3,工作溫度5-90℃,脫氣循環(huán)周期30秒,額定處理水量1-1.5 M3/h。測試用水為自來水,加溫方式電加熱。
經(jīng)測試,當(dāng)水溫為70℃時,設(shè)備真空度為表壓-0.08MPa,出水溶氧量0.083 mg/L。每個循環(huán)周期排氣量9ml。
四.真空脫氣脫氧機的應(yīng)用范圍及特點
真空脫氣脫氧機適用于各種供熱或制冷水循環(huán)系統(tǒng),脫氣機工作時間和周期可根據(jù)需要調(diào)節(jié),單臺適用系統(tǒng)容量可達100m3,對于大循環(huán)系統(tǒng)可多臺并聯(lián)使用。
真空脫氣脫氧機可大大縮短供熱或冷卻系統(tǒng)初次注水后的排氣時間,極有利于系統(tǒng)的初次調(diào)試運行。由于可在線脫除系統(tǒng)中的氣體,防止氣阻,因此保證系統(tǒng)正常運行期間穩(wěn)定可靠。還可消除水泵氣蝕,降低系統(tǒng)運行噪音。由于脫除了水中的氧氣,將降低系統(tǒng)的氧腐蝕,延長設(shè)備使用壽命。此外換熱器表面上不會附有氣體氣泡,提高了傳熱效率。該設(shè)備系真空脫氣脫氧,不存在任何二次污染問題設(shè)備安裝簡便,全自動控制,運行安全可靠,易于維修保養(yǎng)。
五.真空脫氣脫氧機的安裝
真空脫氣機原則上可安裝于供熱、制冷系統(tǒng)的任何一點上,安裝在系統(tǒng)的回水管線上,安裝點壓力應(yīng)在工作壓力范圍內(nèi),安裝點水溫以不超過60℃為宜。
真空脫氣機如安裝于供熱系統(tǒng),其安裝位置距系統(tǒng)高點應(yīng)不小于15米。真空脫氣機如安裝于制冷系統(tǒng),其安裝位置距系統(tǒng)高點應(yīng)不小于5米。
參數(shù)表