热力除氧原理
当水和某种气体接触时,就会有一部分气体溶解到水中,用气体的溶解度表示气体溶解于水中的数量,以mg /L计值,它和气体的种类以及该气体在水面的分压力和水的温度有关。在一定的压力下,水的温度越高,气体的溶解度越小,反之气体的溶解度就越大。同时气体在水面的分压力越高,其溶解度就越大,反之,其溶解度也越低。天然水中溶解的氧气可达10mg / L由于汽轮机的真空系统不可能绝对严密,空气通过不严密部分渗入系统,凝结水可能溶有大量氧气。此外,补充水中也含有氧气及二氧化碳等其它气体。采用热力除氧的方法,可除去给水中溶解的不凝结气体。
除氧是要除去水中所有的不凝结气体,它采用的是热力除氧的方法,其原理是依据亨利定律和道尔顿定律以及传热传质定律。亨利定律指出:当液体表面的某气体与溶解于液体中该气体处于进、出动态平衡时,溶于单位容积液体中该气体的质量b,与液面上该气体的分压力Pb成正比:
b=kPb/Po (mg/L)
式中:K为该气体的质量溶解度系数,它与液体和气体的种类和温度有关;Po为液面上的全压力。可见当水面上气体的分压力小于溶解该气体所对应的平衡压力Pb时,则该气体就会在不平衡压力差△P作用下,自水中离析出水面,直到新的平衡状态为止。因此,如果使水面上该气体的分压力一直维持零值,就可以使该气体从水中完全逸出而除去,这就是热力除气的基本原理。问题是如何使水面上不凝结气体的分压力近似为零。
根据道尔顿定律:混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。除氧塔空间的总压力P等于水中所溶解各气体在水面上的分压力Pi与水上面水蒸汽分压力Ps之和,即:
P=ΣPi+Ps (MPa)
在除氧器中,随着水流被蒸汽不断地加热,水会逐渐蒸发,水表面的水蒸汽压力就逐步增大,其它气体的分压力就逐步减少,水中的气体分子逐渐脱出,并随余汽排出,水面内外气体分压均被减小而维持一定的压差△P;当水被加热到除氧器工作压力下的饱和温度时,水表面的水蒸汽分压力等于除氧头的压力,也即蒸汽分压力等于总压力,其它气体的分压力近于或等于零,这就可能让水中的各气体完全脱出,水中气体溶解量接近零。加热除氧过程既是传热过程同时又是一个传质过程;气体从水中离析脱出的量与水的表面积A、不平衡差△P成正比例,即
G=KmA△P (mg/L)
Km是传质系数或称离析系数。
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