在锅炉给水处理工艺过程中，除氧是一个非常关键的环节。溶解氧随给水进入锅炉内，在锅炉工作温度及压力下，分别以化学腐蚀、电化学腐蚀、浓差腐蚀等形式对锅炉本体、给水管网等各部位造成不同程度的腐蚀，造成溃疡穿孔等，对金属强度损坏十分严重，是影响锅炉安全及使用寿命的重要因素。腐蚀产物氧化铁会进入锅炉后，沉积或附着在锅炉受热面上，形成难溶而传热不良的铁垢。因此，除去给水中溶解氧是防止锅炉腐蚀的关键。

《工业锅炉水质（GB1576-2001）》标准规定蒸发量大于等于6t/h的蒸汽锅炉和额定功率大于4.2MW的热水锅炉都必须除氧。

据资料介绍，目前我国的工业锅炉（含热水锅炉）中只有50～60%采取了除氧措施，除氧方式主要为热力除氧，其次为化学除氧，还有少部分采用真空除氧、解吸除氧、海绵铁除氧及树脂除氧等；因此很大一部分锅炉，特别是中小型低压锅炉没有除氧设备，能正常运行除氧设备的更是少数，这是因为炉外除氧设备不仅购置费用高、能耗高，而且不好操作，特别是对于用汽不均衡的单位，这些装置很难使用，从而造成除氧效果不佳，有的成了摆设，长期闲置，使锅炉设备和热力系统的氧腐蚀严重，影响了锅炉的使用寿命和安全运行。因此，锅炉水的除氧势在必行，应引起高度的重视。

二、除氧方法的比较与分析

1．热力除氧法

工业锅炉常用大气式热力除氧器，它是通过加入热蒸汽将水加热至沸点而达到除氧的目的。为了使除氧器内的气体能够顺利地排到大气中，除氧器内必须保持着比大气压稍高的压力，一般在0.01~0.02Mpa，在此压力下水的沸腾温度为102~104℃。

热力除氧法使用锅炉自产蒸汽作为能源进行。在负荷稳定时，热力除氧后的给水溶解氧含量xx可达到国家标准。但是在锅炉负荷不稳定时，除氧器的进水及进汽量都会发生波动，温度无法保持稳定，除氧效果就难以保证，而且热力除氧费用很高，需要自产蒸汽的8~12%左右，设备陈旧存在泄露的话，有可能达到18%左右。工业锅炉热负荷不稳定且起停运频繁，负荷低时造成浪费，负荷变高时溶解氧含量又超标，在这种情况下工业锅炉用热力除氧方式除氧不经济，也存在一定安全问题。

热力除氧曾是广泛使用的除氧方式，但目前逐渐受到化学除氧等的有力挑战，特别是在10～35t/h的锅炉和2～6.5t/h的锅炉及其它要求低温除氧的场合，热力除氧有其明显的局限性。它的特点是除氧效果好，缺点是设备购置费用大、不好操作、能量消耗大、运行费用高。所谓不好操作，是因为使用条件苟刻，进水混合温度要求稳定，工作温度稳定在102～104℃，蒸汽压力稳定在0.01～0.02Mpa，条件波动则除氧效果不佳，特别是供热锅炉，随着天气冷暖的变化，锅炉负荷变化很大，这就给热力除氧带来很大困难，而化学除氧则不然，它只随给水量的变化调整加药量，操作非常方便。

2．化学药剂除氧法

化学药剂除氧是把化学药剂直接加入锅炉本体、给水母管或者热水锅炉的热水管网中。化学药剂主要有传统的亚硫酸钠、联氨及新型的二甲基酮肟、乙醛肟、异抗坏血酸钠等。化学药剂除氧具有装置和操作简单、投资省、除氧效果稳定且可满足深度除氧的要求，特别是新型高效除氧剂的开发和成功使用，克服了传统化学药剂的有毒有害、药剂费用高等缺点，被用户接受并得到推广应用。

一般在低压锅炉和热水锅炉的给水除氧时，可优先考虑化学除氧；在要求锅炉给水进行深度除氧时则可考虑在热力除氧的基础上辅之以化学除氧或单独采用化学除氧。

（1）传统除氧剂（亚硫酸铵和联氨）的局限性

在传统的工业锅炉和中、低压动力锅炉中，主要采用添加亚硫酸钠来进行化学除氧，高压锅炉则采用联氨。

①亚硫酸钠（Na2SO3）

亚硫酸钠的除氧能力于1920年就被发现，至1931年它被广泛应用于发电厂的化学除氧。亚硫酸钠和氧的反应方程式为：

        2Na2SO3十O 2 → 十2Na2SO4

亚硫酸钠具有除氧速度快、除氧效率较高以及在较低温度下也有除氧能力的优点，但是，它有明显的缺点：

亚硫酸钠与氧的反应速度受pH值、温度及催化剂等因素影响，一般需加过量才能应付锅炉运行负荷的波动，加药量大；由于亚硫酸钠与氧反应生成的是稳定盐类硫酸钠，增加了锅水中的可溶性固形物，使水质劣化，会导致锅炉排污次数增加，使化学药剂和燃料费用的增加；

②联氨（N2H4）

随着大容量机组和高压锅炉的出现，至五六十年代，亚硫酸钠逐渐被联氨所取代，联氨与氧的反应式为：

    N2H4 + O2 → N 2 + 2H 2O

联氨与氧反应生成氮和水，且过量的联氨不产生可溶性固形物，氨可以增加锅水的pH值，有利于锅炉的保护；联氨具有缓蚀功能，联氨和铁及铜腐蚀产物反应生成具有钝化保护作用的Fe3O4和Cu2O层。

   4Fe3O4 十O2 → 6Fe2O3十（N2H4）→ 4Fe3O4 十 2H2O 十 N2

   2Cu2O十O2 → 4CuO 十（N2H4）→ 2Cu2O 十 2H2O 十 N2

联氨与氧及金属氧化物反应的最终产物是水、氮气，它们不会增加锅炉水中的溶解固形物量。联氨的分解产物是挥发性气体，见下式：

       3N2H4 → 4NH3 十 N2

但是，联氨在除氧效率上不如亚硫酸钠，在水温低时除氧速度慢，只能在较高的温度下才能有效地与氧反应达到除氧目的；分解温度很高，在316℃（9.8Mpa）仍有联胺进入蒸汽，其毒性使蒸汽不能直接用于生活；特别的联氨是一种有毒性较强的物质，操作时联氨容易溅到眼睛、皮肤或衣服上，极易被吸人．给操作人员的身心带来严重危害；而且强烈的挥发性强、易燃、易爆，当空气中蒸汽的浓度达到4.7％时，遇火要发生爆燃，给运输、贮存和使用带来了麻烦；联氨被认为是致癌可疑物质，被美国“职业防护与保健法案（DSHA）”正式列为危险品，已禁止联氨和食品直接接触，欧美日等国家均己相继摒弃联氨，开发和应用新型的锅炉水除氧剂。

   （2）新型除氧剂

从健康和安全考虑，也为了xx使用亚硫酸钠和联氨的不足，国外开发了一些新型除氧剂。新型除氧剂具备了除氧程度高、除氧速度快、xx或低毒、适用范围广等特点，而且使用方便、成本适宜等。国内对新型除氧剂的研究、开发和应用，日益受到科研单位、生产单位和使用单位的重视和关注，特别是二甲基酮肟、乙醛肟为代表的肟类有机除氧剂得到了较为成功的推广应用，异抗坏血酸也有了一定的应用，取得了较为良好的效果，使我国的新型锅炉水除氧剂的开发应用与欧美日发达国家基本同步。

3．解析除氧法

①原理

解析除氧与热力除氧、真空除氧的原理同为亨利定律，即一定温度下，气体在水中的溶解度与该气体在液气分界面上的分压力成正比。

解析除氧法是一种物理除氧法，其除氧过程可分为溶解氧从水中解析过程和解析出来的氧与还原剂化合过程。

解析除氧是利用不含氧或含氧极微的无害惰性气体（如N2，CO2等），与水激烈混合，由于气体中氧的分压极小，从而可把水中的氧带走。被带走的含氧气体引入充满还原剂（如木炭等）的反应炉，使氧与还原剂反应而除去：

C+O2 →CO2↑

从反应炉出来的不含氧气体再与待除氧的水混合循环使用。除氧过程中木炭会逐渐消耗，需定期（一般3~5天）补充。

解析除氧的效果主要与水温、烟温等因素有关。水温高，氧的扩散过程快，除氧效果好，但水温不宜过高，否则会发生气化，影响除氧效果。一般水温在40~50℃之间为宜。烟气温度越高，反应器内的反应速度越快，反应器内还原性物质的{zd1}温度应为:木炭500℃，焦炭600℃，无烟煤750℃，铁屑800℃。

②解析除氧的优缺点

这种除氧方法的优点是，设备简单、投资少、缺点是，系统密封难以保证，木炭炉反应效率差，木炭更换周期短，装卸麻烦，且易受潮压实或“搭棚”，给水箱密封困难，除氧水由于溶入较多的CO2，使给pH值有所降低。       

4．真空除氧法

①原理

真空除氧的原理和热力式除氧的原理相似，也是利用水在沸腾状态时气体的溶解度接近于零的原理，除去水中所溶解的氧。由于水的沸点与压力有关，外压低沸点也低。在一定温度下可利用抽真空的办法使水呈沸腾状态以除去其中的溶解气体。当水的温度一定时，压力愈低（即真空度愈高），则水中残余的氧量愈少。

真空除氧器由于在低温条件下运行，具有节能的优点，国外应用较早。我国自60年xx始试验研究，但由于一些技术问题（如系统密封、喷射泵、加压泵关键设备的运行管理等）未能很好解决，实际运行中效果较理想的也不多见，故未能推广使用。

5．海绵铁除氧法

含有溶解氧的给水通过海绵铁滤料时，可使水中的溶解氧与海绵铁发生氧化还原反应，从而除去给水中的溶解氧，其化学反应为:

2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2

2Fe(OH)2 + H2O + 1/2 O2 = Fe(OH)3

反应生成物Fe(OH)3为松软的絮状物，当积累到一定程度后，须通过反洗将其冲洗排掉，使海绵铁又恢复到初始的除氧能力。

海绵铁xx适用于热水锅炉，对于蒸汽锅炉，由于除氧水中含有一部分铁离子，含铁量大于0.30mg/L时，应在海绵铁除氧器后加除铁装置，如一般的钠离子交换器，树脂失效后可用Na2SO3和NaCl（占2%）再生。

6．新型除氧剂YK-118化学除氧法

①原理

YK-118是由新型有机除氧剂、缓蚀剂、酸碱平衡剂等组成的高效除氧剂，能迅速、有效地去除给水中的溶解氧，防止给水中的溶解氧在锅内高温下对金属产生腐蚀，解决锅炉系统的氧腐蚀问题。YK-118中有效成份能与系统中的铜、铁等金属氧化物反应，使金属钝化，达到防腐的功效，且高温下分解产物xx无害，是一种新型高效的锅炉给水除氧剂、防腐缓蚀剂。

YK-118脱氧剂除氧时与氧发生如下反应：

   4RC=NOH+O2→4RC=O+2N2+2H2O

   2R1-C=C-R2+O2→ 2R1-C-C-R2+2H2O

   HO OH          O O

其热分解产物主要是xx性的碳氢化合物和N2，YK-118的投加量约万分之六，浓度是很低的，分解产物的浓度只为痕迹量。另外，YK-118除氧剂对金属还起到缓蚀和钝化的作用，它能使金属表面形成一层致密的Fe3O4保护膜。反应

如下：

   4RC=NOH+6Fe2O3→ 4RC=O+2N2+4Fe3O4+2H2O

   R1-C=C-R2+6Fe2O3→ R1-C-C-R2+H2O+4Fe3O4

    HO OH          O O

②经济效益和社会效益

YK-118高效除氧剂能有效去除锅炉给水中的溶解氧，有效防止锅炉热力系统的金属腐蚀，延长设备使用寿命，还能改善汽水品质，形成良性循环，使锅炉排污率会有所下降。在中低压锅炉系统，化学除氧替代热力除氧，能减少除氧设备的停车检修时间和费用，提高锅炉生产安全系数，还能降低生产成本，且操作简便、经济可行，能为企业带来良好的经济效益和社会效益。

③适用范围及投加方法

适用范围：中低压蒸汽锅炉、热水锅炉、采暖系统。

一定给水温度下的常规加药量为：

40℃以上，加0.3~0.4kg/t

50℃以上，加0.25~0.3kg/t

60℃以上，加0.15~0.25 kg/t

80℃以上，加0.10~0.15kg/t

各种除氧方法均有各自的特点和不足，应根据企业的特点和对水质的要求进行综合考虑选用。总的说来，热力除氧和化学除氧优点较为明显，优于其它除氧方式，而新型低毒高效化学除氧剂则优于热力除氧。

三、YK-118除氧剂与热力除氧经济对比

1．计算依据：

①锅炉产汽量100t/天；

②煤的热值按2.1×107kJ/t，价格为400元/t，其蒸汽成本为100元/t；

③除氧器的自用蒸汽为12%；

④给水温度50℃，达标除氧水温度104℃，锅炉热效率为70%；

⑤YK-118脱氧剂的价格为20元/kg，投加量为0.25kg/t。

2．效益对比：

① 除氧器自用蒸汽除氧费用

100t/天×100元/t×12%=1200元/天

②公司曾委托清华大学煤的清洁燃烧技术{gjj}重点实验室研究关于35T/h链条炉给水温度变化对锅炉性能的影响中，得出以下结论：在低温给水（50℃）进锅炉与除氧后给水（104℃）进锅炉相比较，省煤器出口水温下降20℃。如下图所示：

a. 水温（ 50℃）           104℃      144℃         

b. 水温（50℃）           50℃          124℃          

    由于投加YK-118的较佳给水温度也是50℃，与以上试验情况相似，加药处理时低温水（50℃）进锅炉与热力除氧后高温水（104℃）进锅炉相比，省煤器出口水温降低了20℃。为了和热力除氧方式在同等的条件下进行对比，以上例来说，即省煤器出口水的状态为温度144℃、溶解氧合格，投加YK-118除了需支付药剂费用外，省煤器出口相差的20℃还需要在锅炉里面多用燃料来提高，这部分应当计算到YK-118化学除氧法的消耗费用里，两者之和再与热力除氧自耗汽的费用进行对比，即可判断两种除氧方式的经济性。

提高20℃的需煤的费用为：

   4.18kJ/kg.℃×100t/天×103kg/t×20℃

                                          × 400元/t = 227元/天

2.1×107kJ/t×70%

③药剂费用：

       100t/天×0.25kg/t×20元/kg=500元/天

④则采用化学除氧法比热力除氧法每天总的节约费用为：

1200元/天－227元/天-500元/天 = 473元/天